传统风格建筑结构材料演变及关键构件设计

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1、传统风格建筑结构材料演变及关键构件设计中国建筑西北设计研究院有限公司传统建筑是屮华文明的重要组成部分，尤其是木结构及砖石建筑，蕴含着丰富的历史文化信息。分析了传统建筑结构材料自身性能的优缺点，并结合近现代结构材料的发展和新结构技术在传统风格建筑中的应用，阐述了建筑结构材料的演变过程及意义，同时结合工程应用，给出现代建筑材料应用于传统风格建筑时若干关键构件及节点的构造设计，为传统风格建筑结构设计提供借鉴。关键词：传统风格建筑;木材;混凝土;钢材;关键构件;山西省五台山佛光寺大殿（图1）约建于公元857年U1，是中国现存最早的唐代木构建筑。大

2、殿以立在砖石基座上的木柱、斗拱系统、梁枋及檩条组成的木骨架即木框架作为承载体系，上面铺设木橡及木望板并出檐形成坡屋顶，屋面覆以草泥座瓦，墙体则仅具围护或平面分割功能，不承受屋顶重量，因此有“墙倒而屋不塌”之说。斗拱系统则是一套置于柱顶或梁枋上的木制构件，交错重叠形成伸臂，内托木梁，外支屋檐使之悬挑深远。山丙应县木塔（图2）£U建于公元1056年，塔高67.13m,平面为八角形，通身木构外观，5层6檐，平座冇斗拱支承，斗拱体系由底撑悬挑拱翘构成，其内端由结构柱连接固定。法门寺m始建于东汉，唐太宗在此寺重修了一座四级木塔，下有地宫，用于供奉佛

3、指舍利，该木塔在公元1569年关中大地震时崩毁，明代万历年间乂重修了一座8棱13层的砖塔，经多次地震后于1981年塔身塌掉一半成为危塔（图3（a））,1982年拆除重建时发现唐代塔基和地宫，地宫内珍藏着大量珍贵文物。图1佛光寺大殿随着时代的发展，中国建筑呈现出多样化的特点，但中国传统建筑的基因从未中断，并随着建筑功能和材料的演变得到传承与发展。从20世纪80年代起，我院设计丫一大批屮国传统风格建筑，涵盖丫寺庙建筑、纪念性建筑、博物馆建筑、遗址保护类建筑、园林景观建筑及塔式建筑等领域。建筑结构材料与体系从砖木结构逐渐发展到钢筋混凝土结构和钢

4、结构。虽然传统风格建筑在工程实践中得到了一定的应用，但材料性能及关键构件仍需做进一步的研宄。图2应县木塔图3法门寺塔1材料的演变和应用1.1传统木结构及砖石塔式建筑中国传统建筑以木结构作为建筑的承重体系，采用经过简单处理的原木或方木，通过榫卯连接形成木构架。木材具有质量较轻、强度较大、弹性和韧性较好、抗冲击性较强、导热性小、易于加工、外观天然、干燥条件下耐久性较好等优点，但作为建筑材料，部分树种加工而成的木材也存在干缩较大、易劈裂和轮裂、防腐处理困难、未经特殊处理则耐火性能较差等缺点。例如我院于20世纪80年代设计的西安青龙寺惠果-空海纪

5、念堂，采用中国传统建筑常用的木构架结构，室内设有吊顶，故屋架釆用豪式木屋架，柱、屋架、斗拱及椽、望板均采用原木制作，使用多年后，部分外露梁柱因干缩出现不同程度的开裂情况。又如，2003年我院设计的人唐芙蓉园陆羽茶舍建筑群采用木结构，因工期紧张，木材处理仓促，竣工半年后部分廊柱出现不同程度开裂，个别廊柱柱根有腐朽现象，随后进行了维修更换处理。其中一座唐风木结构建筑，原设计有外围护砖墙，因消防验收问题，被迫取消围护墙成为开敞式建筑，严重影响了建筑使用功能。砖石塔的耐久性能和防火性能优于木塔，这也是砖石塔现存较多的一个主要原因，如西安大雁塔、小

6、雁塔等，但受材料自身性能和建造技术限制，砖石塔在高烈度震区抗震性能较差，除法门寺塔被多次震毁外，建于唐中宗景龙年间的小雁塔，同为砖石结构，原有15层，公元1487年塔身因地震出现竖向裂缝，公元1556年华县大地震时塔顶2层被震毁，现存13层，1965年整修时修复了塔身裂缝。1.2钢筋混凝土传统风格建筑随着科学技术的进步和生产力的提高，加之钢筋混凝土具有可塑性强、整体性好、防腐及防火性能较好等优点，钢筋混凝土材料也在传统风格建筑中得到广泛应用，促进了传统风格建筑的发展。如陕西历史博物馆、法门寺大雄宝殿及玄奘法师纪念院等建筑，采用了钢筋混凝土

7、框架结构，并釆用钢筋混凝土预制斗拱系统及预制椽。普陀山佛学院总建筑面釈约4万m，大部分建筑单体采用了钢筋混凝土结构，其中大雄宝殿、大悲殿、法堂则采用Y更为安全可靠的钢筋混凝土框架-剪力墙结构，斗拱系统及椽采用轻骨料混凝土预制后安装（图4）。图4佛学院大雄宝殿于1987年建成的法门寺新塔总高度71.679m,由台基、塔身和塔刹三部分组成。塔身内壁为沿塔高变截面的钢筋混凝土筒体结构，具有良好的抗震性能及耐久性，外观包砌青砖，保持了原砖塔完美的风貌，塔下设钢筋混凝土地下室以保护原地宫并增加展示功能。1.3钢结构传统风格建筑钢材与混凝土材料相比，

8、具有材性均匀、力学指标好、易于工厂化加工和现场拼装、建筑总重轻、施工速度快、可回收利用等优点，也符合产业化和可持续发展的要求。西安大明宫丹风门遗址博物馆（图5）,严格遵循国家有关文化遗产遗址保