传统风格建筑的结构设计方法研究

2020-05-19何叶

建材与装饰 2020年13期

何叶

（西安培华学院建筑与艺术设计学院陕西西安 710100）

中国传统古建筑一般采用木结构的形式，从材料的选用，立面造型设计，平面处理均具有独特风格。随着建筑科技的发展以及建筑物功能的复杂多样化，传统木结构在防腐和防火方面的缺点越来越明显，修建一栋木结构古建筑的造价也在不断提高。所以，越来越多的新材料、新技术、新方法运用在古建筑的修建中，使传统建筑能够满足现代建筑防火与防腐的要求。现今的传统风格建筑以钢筋混凝土结构作为主要形式，避免了木结构在防火与防腐方面的缺陷，也改变了传统古建筑以木结构构件传力为主的受力方式，将钢筋混凝土结构作为基础，把传统风格建筑中的部件、造型等运用其中作为装饰物，这就使建筑物在外观上具有了传统建筑的风格。充分满足了现代社会建设发展的需求，为城市的建设创造良好基础。

1 传统风格建筑的特点

中国传统风格建筑以木结构作为主要的结构形式，建筑物在平面布局方面一般采用对称的方式，在房屋空间方面布局灵活，层次感丰富，承重构件传力路线明确，围护结构设置合理，所以中国传统风格建筑能够适应不同地区的气候条件。在古建筑设计和施工的过程中，很早就采用了建筑模数制，并实行了构件定型化，从建筑物的整体设计到局部构造，都有具体的规定。传统风格建筑还将斗拱这种独创的结构形式运用其中，并在建筑装饰方面运用了相当丰富的色彩，所以传统风格建筑在外观上气势磅礴，庄严华丽。中国传统风格建筑的主要结构形式有如下三种：“抬梁式”，“井干式”和“穿斗式”。房屋的屋顶设计形式也有如下类别，如悬山顶、硬山顶、庑殿顶、歇山顶、复合顶和攒尖顶等。

2 传统风格建筑的结构设计特点

传统风格建筑以木结构作为主要结构形式，平面布局较为含蓄内敛，空间布局灵活多样。在仿古建筑的设计过程中将承重结构和围护结构作为重点进行设计，确保构件与构件之间传力路线明确。例如在斗拱设计时，既满足了结构设计的合理性，也突出了色彩装饰的重要性，使建筑物在外观造型上显得较为庄重。当今的仿古建筑在设计过程中也采用了相似的方法，使我国传统风格建筑的独特结构形式得以发扬和传承。另外，也将当今时代新的结构设计理念运用其中，与传统设计理念相融合，使仿古建筑的设计更符合当代建筑的要求。

3 传统风格建筑的结构设计要求及原则

在设计传统风格建筑的过程中，一定要明确设计理念和设计思路，这对于仿古建筑的安全性而言非常重要。现今钢筋混凝土结构已经广泛运用于仿古建筑的设计中，钢筋混凝土结构具有较好的防火性能和抗腐蚀性能，能够弥补木结构在防火防腐方面的缺陷。而且采用钢筋混凝土结构也使建筑物内部的稳定性大幅提升，同时保证建筑外观精美。在进行仿古设计的过程中，还应严格遵守建筑抗震设计规范中的要求。

在设计仿古建筑的过程中，也需要严格遵守仿古建筑的模数要求以及模型体系等规定进行施工。另外，在进行结构设计时要严格把控每个受力构件的规格尺寸，满足建筑物的使用功能要求。在施工过程中，要明确受力构件的传力体系，外形设计要参考古代建筑中的式样进行。传统风格建筑的屋面有自己的特点，设计和施工难度较大，可以尝试探索更多的结构形式，加以组合，以满足传统风格建筑的屋面设计要求。例如可采用举架等设计的理念原则进行处理，这样可以使屋面呈现出优美的曲线，满足了传统风格建筑的设计标准和使用需求。

传统风格建筑中的一些构件，不只是作为传力构件，更具有很好的装饰作用。最具有代表性的构件就是斗拱，斗拱位于梁与柱之间，承受由屋面和上层结构传递的荷载，具有承上启下的作用。另外，斗拱可以向外挑出，将桁檀挑出到一定距离，使建筑物的整体观感更加庄严宏伟。当今的仿古建筑由于采用钢筋混凝土结构，主体框架是主要承重构件，斗拱逐渐退化成装饰性的部件，不具有承重作用。但是在设计过程中还是要加以明确，以达到更好的设计效果。

4 实例分析

对已经建成的传统风格建筑实例进行分析探讨，可以总结出有效的设计方法，用于今后的结构设计中。在设计过程中，应严格遵守古建筑的传统布局和结构样式，并结合现代的设计和施工方法，实现设计风格多样化，施工技术不断改进，开创仿古建筑设计的新局面。另外，还需要熟悉国家规范，运用自己的经验，结合计算机的设计结果，对结构布置进行合理的优化，改良传统的设计方法，吸纳现代结构设计方法中的精髓，以改善仿古建筑的设计以及施工方法。

4.1 工程概况

本工程为陕西省安康市某园区戏台，设置有主楼和两侧的配殿。主楼地上两层，建筑檐口高度为10.350m，屋顶采用歇山顶的形式；两侧配殿为地上一层，建筑檐口高度为6.200m，屋顶采用悬山顶的形式，灰筒瓦屋面，飞檐翘角，庄严华丽，檐下为五踩斗拱。

图1 戏台正立面

4.2 结构体系

采用现浇混凝土仿木框架结构，其主体结构为钢筋混凝土，用PKPM软件中的SATWE 程序进行整体计算，因室内部分有吊顶，所以屋架的布置稍作调整，没有完全按照古建筑中的“抬梁式”。屋檐上的荷载通过现浇钢筋混凝土桃尖梁和斗拱中间的墙体传递给下方的斗拱和额枋，采用桃尖梁作为传力体系的益处在于能够减少撩檐檩的截面高度，并且实现了对出檐的处理。在处理角科斗拱的老角梁时，采用了与斗拱宽度一致的暗梁，这样做既实现了长梁的挑出，也使构件受力均衡，加强了整个结构体系的稳定性。所以，根据上述分析，在实际工程项目中应当对设计的细节部位加以重视，以增强设计的水准，促进效益的提升。

4.3 屋面板的结构设计

传统风格建筑的屋面板截面一般为T 形，主要是由于屋面木基层是由望板和椽组成的，屋面板的板肋之间距离较小，板肋的肋高较低，另外屋面上的部件较多，造型非常复杂，导致在施工屋面时，支模困难，无法实现一次性全现浇，而且拆模后的外观质量难以保证。为解决上述难题，本工程将屋面板设计为叠合板的形式，在两方椽之间铺设水泥加压板（望板），以此作为底模，在底模上绑扎板钢筋，并浇筑混凝土，二者叠合共同受力。在设计过程中，构件叠合前和叠合后均进行强度、挠度以及裂缝验算，以满足施工和使用的受力要求。

4.4 雀替和斗拱的结构设计

在实际施工的过程中，斗拱一般作为钢筋混凝土预制构件，通过预埋钢筋进行相互连接。由于其做工不够精细，且数量较多，现场施工不方便，作为受力构件并不可靠，很难保证其受力性能，故在本工程中斗拱仅作为装饰构件，不考虑其参与受力。

雀替是位于柱子上部，与柱子共同承受上部结构传来的压力的构件，一般设置在梁与柱或枋与柱的交接处。雀替除了能够承受一定的压力，还能够减少梁和枋的跨度，并增加梁端部的抗剪强度。雀替在本工程中也采用预制的形式，在施工现场进行制作，通过预留钢筋与主体结构中的檐柱和额枋进行连接。采用上述方式进行构件连接后，通过喷漆彩绘处理，能够弥补预制斗拱与雀替未与主体结构一起浇筑成型的缺点，并且能够满足传统风格建筑的艺术效果。