仿古建筑結構設計實例與分析

在園林設計或者古城區規劃設計中，仿古建筑作為一個特殊的設計類型，已經采用混凝土框架結構，在從木結構向混凝土結構過度的設計方案中，需要根據項目實際情況進行結構計算和設計，本文結合工程實例，對仿古建筑的結構設計特點進行分析，并對結構設計應用要點進行扼要介紹。

　　一、仿古建筑的結構特點
　　中國古代建筑主要以木結構為主，平面布局講究中正含蓄，層次豐富，布局靈活多變，對稱均衡。因此其承重結構與維護結構屬于分工明確又互有承托的結構體系。比如說在中國古代建筑中獨創的斗拱結構形式，充分運用了結構突出和色彩裝飾的手段，使得建筑物不僅造型莊重，更顯得華麗非凡。在近代仿古建筑中，也采用了相應的仿古建筑形式，繼承了中國古代建筑的結構特色，同時又采納了新型建筑結構的特點，在仿古建筑的結構設計和施工中實現了模數制和構件的定型化，對仿古建筑的整體框架結構設計到細部局部的設計形式，甚至是細部尺度和造型做法都有非常詳細的規定。中國古代建筑結構方式中的疊梁式、穿斗式、井干式的主要結構方式得到了改良應用，而且其硬山頂、懸山頂、廡殿頂、歇山頂、攢尖頂和復合頂等屋頂型式也被更廣泛的應用于中式別墅和中式風格建筑群天際線的規劃應用中。
　　二、仿古建筑結構設計要求
　　出于防腐及防震的建筑要求，目前階段的仿古建筑已經采用鋼筋混凝土結構代替原來的木結構。采用鋼筋混凝土建筑結構的仿古建筑，屬于內洋外中，外部要達到油漆彩繪之后與木構架相同的外觀效果，但是內部要遵循混凝土建筑結構設計的相應規范要求，同時要兼顧結構抗震要求。因此，仿古建筑與普通的建筑結構設計相比，有顯著的特殊結構要求。
　　1、嚴格按照古建筑結構體系模數要求和構件來定型化仿古建筑結構體系。仿古建筑結構設計中，各個受力構件的規格必須要滿足古典建筑的模數要求，仿古建筑的結構體系和傳力體系的構成首先必須滿足古代建筑結構傳力體系的要求，而各個各構件的尺度和形體應當完全仿照古代木結構中柱、梁、枋、檁的相應做法來進行設計。
　　2、采用多種結構組合處理方法滿足特殊型式屋面造型要求。由于仿古建筑的屋面變化顯著，其造型要求特點突出難度高，因此結構構架體系可以使用步架和舉架的處理方法。這樣就能使屋面坡度形成趨上陡峻，趨下平緩的順滑優美曲線，充分體現古代建筑各種屋頂型式造型要求。
　　3、部分古建筑中的結構構件退化成為裝飾作用。古建筑中有大量的具有獨特裝飾作用的結構構件，其中最具有代表性的是斗拱和雀替。斗拱是中國古建筑所特有的建筑型式，位于木結構梁和柱之間，具有傳導屋面荷載和縮短梁跨度的結構作用。對于仿古建筑而言，由于建筑主體結構為鋼筋混凝土，建筑荷載承載已經全由主體柱梁承擔，斗拱已經退化成為裝飾，不再作為結構主要承重部件。雀替則用于額枋與檐柱相交處，可以縮短梁枋的凈跨距離，具有輔助拉結功能。類似于這些原先木結構建筑中作為主體結構或者輔助結構的部件，在仿古建筑中已經不再具有結構作用，而僅僅作為型式仿制的需要，僅存在裝飾功能。
　　三、仿古建筑工程實例分析
　　1、南寧市觀音禪寺工程概況
　　位于南寧青秀山風景區的觀音禪寺擴建工程在原禪院的舊址上改建，擴建后更名為萬壽觀音寺，占地面積約15畝，是原有面積的三倍。寺院內有大雄寶殿、藥師殿、觀音閣、臥佛殿、法物流通處、素菜館等布置，整體仿唐宋建筑風格。
　　觀音禪寺在寺廟布局上充分體現了寺廟建筑格局上很深的陰陽宇宙觀和崇尚對稱、秩序、穩定的審美心理。觀音寺融合了中國特有的祭祀祖宗、天地的功能，以平面方形、南北中軸線布局、對稱穩重且整飭嚴謹的建筑風格。觀音禪寺主要的基本建筑，主要為兩組建筑：前門和天王殿為一組，合稱前殿，大雄寶殿為一組，為佛寺主體建筑。庭院布局是典型的四合院結構，在閉型較強的建筑空間中，寬大的庭院，使用中靈活多變設計理念，適應性很強。
　　觀音禪寺以大雄寶殿為中軸線，左右對稱。觀音塔的位置位于全寺中心且獨立。觀音塔底座正四邊形，底部為小池，整個塔浮于水面，造型精美。塔腹上面這四角飛檐，頂覆圓盤上下兩層，宛若傘蓋，既蔭被四佛，又美觀大方。大雄寶殿分為上下兩層，下層為臥姿態如來佛祖，上層為五方如來，大殿兩側的墻壁上大面積的斑斕色彩墻繪佛教壁畫“五百羅漢演教圖”。殿前且有左右并立不太大的實心的雙塔點綴。中國古代寺廟建筑重視色彩表現，屋不呈材，墻不露形。整個觀音禪寺寺廟建筑以瓦紅色為主，屋頂有金色點綴，色彩鮮艷明麗。
　　2、大雄寶殿結構體系
　　大雄寶殿位為鋼筋混凝土仿木結構仿唐建筑，其建筑主體結構體系采用現澆鋼筋混凝土仿木框架結構，屋面構架體系采用步架和舉架復合的結構處理方法，屋面荷載通過屋面板傳給屋面檁條梁，由梁架逐層往下傳遞，最終傳給框架柱。由于這樣的結構傳遞體系與一般的鋼筋混凝土框架結構建筑存在明顯的不同，因此進行結構計算時，除了進行建模計算外，還要使進行復核計算，驗證配筋梁是否滿足結構承重要求。由于殿內相臨柱子之間的跨度較大，在進行結構計算時采用了轉換梁系，采用復合梁系共同支撐其上的柱子和屋面梁架體系，最終達到仿古建筑主體結構與裝飾性結構的完美協調統一。
　　3、仿古建筑群屋面板的設計
　　在整個觀音禪寺的建筑群中，部分只有一層的仿古建筑，其結構構造較為簡單，但是又需要采用仿古建筑的屋面設計，因此為其設置了獨特的木結構與框架結構結合的單層仿古建筑結構。本方案中大膽提出了木結構屋面設計，由望板和椽組成木基層，既保留了仿古建筑的屋面板截面形式，也能滿足單向受力要求。由于板肋之間的距離很近、肋高較小，而且不同的屋頂造型復雜多樣，考慮到屋面板的舉折模板鋪設難以控制，因此在結構設計中采用控制板底標高來控制高程。在屋面施工時，采用預制椽子在現澆混凝土板的方式進行施工方案設計。為控制施工過程中的部件受力不超限，需按照施工堆疊前和堆疊后不同受力狀態進行強度、抗裂和撓度的驗算。
　　4、仿古建筑群斗拱設計
　　在大部分主體結構為鋼筋混凝土的仿古建筑中，斗拱和雀替是作為純裝飾構件，不考慮其受力，與主體結構分別澆筑成型。屋檐荷載通過斗拱上方的現澆混凝土桃尖梁、斗拱中間的現澆混凝土剪力墻傳給剪力墻下方的額枋斗和拱，裝飾性斗拱必須在桃尖梁施工前安裝就位。雀替采用鋼筋混凝土預制構件，通過主體結構澆筑時留設的預埋件與額枋和檐柱焊接連接。采用這樣的建筑結構，結構型式簡單，細部只需要經過油漆彩繪處理，就能使整個建筑物外觀渾然一體，完全達到木結構的藝術效果。
　　但是在本方案中，選用了裝飾性構件和受力構件結合的設計及施工方式。雀替采用鋼筋混凝土預制構件通過預埋件焊接連接。而斗拱系統全部采用現澆斗拱，斗拱在結構中實際為受力構件。采用斗拱作為受力體系，既實現了對出檐的處理，也減少的撩檐檁的斷面高度。在角科斗拱的老角梁處理上，設置了暗梁，與斗拱寬度一致，這樣不僅僅實現了長梁的出挑，也控制了受力均衡，加強了結構體系的穩定性。
　　四、結束語
　　中國古代木結構建筑有著獨特的結構方法和布置規模，在進行仿古建筑設計時，應取長補短，采用鋼筋混凝土的主體結構，同時吸收傳統中國古建筑結構設計的精髓，不僅僅在建筑外部造型設計和局部裝飾設計中達到仿古的效果，更需要在掌握設計規范的基礎上，根據自己的經驗積累對計算機結構計算結果進行合理的調整，才能提高仿古建筑結構設計的質量。?