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古代建筑论文

时间:2023-04-01 09:13:38 论文范文 我要投稿
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古代建筑论文

  中国古建筑的平面以长方形为最普遍,一座长方形建筑,在平面上都有两种尺度,即它的宽与深。那关于古代建筑论文是怎样的呢?下面一起看看吧。

古代建筑论文

  摘要:通过对国内木结构抗震性能的研究分析,归纳并总结了木结构房屋特点,榫卯节点加固抗震,木结构抗震性能研究现状和抗震措施,指出木结构抗震性能需进一步研究的重点,并结合中国汶川地震震害,总结其经验,提出相应的建议和意见,以使木结构在中国更好的应用。

  关键词:抗震性能;木结构;榫卯

  0引言

  追溯中华民族生存的源泉,遵循古代沿袭的文化传统,木结构房屋便是中国古代建筑的遗产。

  木结构房屋的基本结构大致分为二种———框架结构、重木结构。

  由于木结构房屋的许多优良特性,并以其独立的结构体系,成为东方建筑文化的巨龙,使在中国停滞了近半个世纪的木结构越来越受到人们的青睐。

  我国是个地震多发的国家,各种震害的触目惊心让我们深思。

  本文主要对木结构古建筑的抗震性能分析和研究的发展进行讨论,并对木结构将来在中国的发展前景进行展望。

  中国传统木结构的节点通常采用具有半刚性并可以消解外力的榫卯进行连接,使其有一定的抗拉压、抗弯以及抗扭能力[1]。

  在地震发生之初,地震的颠簸使榫、卯之间相互挤压,来回错动,使刚节转化成铰接点,产生较大的塑性变形,以柔克刚,从而,更大地减轻了地震对结构的损害。

  同时,斗拱结构的巨大作用在中国古建筑减震工程中也是举足轻重的,斗拱比榫卯连接具有更强的减震作用。

  斗拱在柱子和上部结构之间,起着承接的作用,地震的破坏力通过斗拱,穿枋等多个接点进行消解[2]。

  斗拱的柔性随着地震的巨大推动力发挥着独到的作用,并且对结构抗震非常有利。

  1木结构房屋的特点

  古建筑中木结构的承重构件是木构架,围墙等附属结构在木结构建筑中只起到围护和隔断作用。

  由于木结构的所有构件都由榫卯进行连接,榫卯连接的柔性和变形是结构耗能减震的主要原因,所以抗震性能特别好。

  木结构房屋具有如下几个特点:①木结构具有抗震优势。

  1)木材的弹性模量低,材质轻,韧性大,所以有很强的弹性恢复能力,对于突然荷载和周期性荷载的来袭有很强的抵抗能力。

  2)木框架结构有多根杆件和榫卯节点:通过各杆件和节点吸收地震能量,并有多种路径可以释放地震能。

  ②木结构房屋既节能又保温:木材的保温效果比混凝土和钢材都好很多,木材的孔隙就是最好的隔热体,所以具有很好的保温性能。

  建造木结构房屋就比用混凝土和钢材节省材料和空间,要具有同样的保温效果,木材的厚度需要混凝土的1/15,而仅需要钢材的1/400[3]。

  ③恢复性好、木材资源可回收重复利用,取材方便并容易适应各地的气候条件。

  ④施工工期短且施工技术简便,设计灵活,维修方便。

  ⑤建造成本低,耐久性好。

  2木结构抗震性能研究

  在地震的震动过程中榫卯节点结构从刚性转化为柔性,从而使刚节点变为铰接点,破坏力即从地基开始向上传递,通过木框架结构的很多构件和节点等多个辅助荷载通道来缓冲地震能量,当破坏力传到屋顶时,地震能基本已经被下部构件吸收掉,所以产生很小的破坏。

  湖南大学的黄曙,尚守平[1]通过对湖南西部农村地区典型木结构房屋模型的振动台试验,得出了如果结构自振频率较低,自振周期较长,说明该试验模型由于木材的延性、榫卯等节点的作用使结构整体刚度较小,柔性较大,因此可减小地震作用和加速度。

  谷军明,缪升等[4]针对云南穿斗结构房屋的特点和穿斗式木构架进行讨论,最后得出穿斗木屋架和穿斗木结构围护墙体的抗震措施。

  高大峰、赵鸿铁等[5]对木结构古建筑中斗拱与榫卯节点的抗震性能进行试验研究。

  斗拱结构模型的试验结果显示,在地震反复作用下,榫卯节点发生滑移变形和弹塑性变形,榫、卯连接由于徐变的松动,使刚度退化而减轻了结构承受的地震作用,而斗拱本来就是起到减震耗能的作用其原因是当地震来袭并连续不断的振动下,是铺作(即斗拱)结构层发生弹性变形和摩擦滑移。

  何玲等[6]对云南省近几十年历次大地震中村镇木结构房屋的震害进行总结并提出了对于构件强度不足的,穿枋应贯通木构架的每根柱子并且柱子不宜有接长(如图1)。

  节点连接弱,需要加强榫的连接,并且檩条的平榫改为燕尾榫相连或交错搭接(如图2)。

  对于结构不稳定的体系只需增加斜撑,设置穿枋增加横向稳定就可以解决等相应的抗震技术措施。

  以上为前人提出关于木结构抗震特点及相关解决措施,对于这些抗震性能的研究,他们给出了相应的解决方法,同时也有很多不足,笔者认为木结构体系在地震的反复作用下,榫卯节点的晃动使卯孔增大,从而减小了榫卯之间的摩擦力,榫卯之间失去了相互的挤压,使榫头拔出,丧失了结构的稳定致使结构倒塌。

  所以在加强榫卯连接的同时,要既保持它的刚性,又要保持它的柔性,意大利研究人员[6]通过试验得知在其他条件相同的情况下,大柔度的结构比刚性结构更有利于抵抗地震,所以在设计木结构建筑时应尽量保证刚柔并进,使榫卯节点的变刚性连接达到最佳效果。

  3木结构房屋抗震存在的问题及未来发展趋势

  由于木材易糟朽,而古建筑中木结构建造已年代久远,所以这些已建造完的木结构房屋的抗震性能受很多因素影响。

  对于古建筑木结构房屋现大多是历史遗产,需要重点保护并要延长其使用年限以做历史的见证。

  为此,我们的研究人员做了大量的分析和调查,最终得出以下结论

  3.1木结构房屋存在问题

  ①据统计,在地震中发生破坏的木结构,木柱的高度都高于3米,而规范中早有规定,木柱木梁中的房屋高度不宜超过3米。

  ②由于地震的上下左右颠簸,在长期荷载作用下,大部分木结构古建筑的维护墙体产生徐变引起开裂。

  ③由于年久失修和相应的锚固措施没有做好,部分建筑局部榫卯拔出,所以柱脚应采用铁件或其他措施与基础锚固。

  ④瓦面破坏和建筑物局部装饰物有破坏。

  3.2木结构发展趋势

  自然健康和舒适放松是现代人们一直追求的,而木结构正是人们所最需要的生存环境,并且木结构房屋是抗震性能较好的结构形式之一,对于未来木结构的发展将继续围绕小城镇建设,但由于我国森林资源匮乏,相关研究人员不足等原因,造成我国木结构发展缓慢。

  伴着木结构建筑在我国的再度兴起和曾经的辉煌,研究人员的不断深入,抗震措施等一步步跟进,木结构建筑将会成为中国建筑史上的又一片绿洲。

  经过多年的修复,我国森林面积已居世界第五位,扩大森林面积不仅是为了改善生态环境,同时也要培育优良树种,提高木材质量,并合理采伐,使木材用到实处,达到可持续发展的效益。

  宝贵的森林资源应良好利用,使之成为取之不尽,用之不竭的资源,这样木结构建筑一定会得到广泛的应用。

  笔者希望可以借鉴现存的木结构资料,回顾国内外木结构古建筑的优点,并深入研究将木结构建筑发展开来,为中国建筑事业增添一抹光彩。

  4结语

  通过对木结构房屋的调查及研究,发现木结构建筑还有很大发展空间,榫卯是传统木结构理论研究的关键,其节点性能和节点假设对传统木结构稳定研究具有重要意义。

  同时,木结构建筑在大地震中吸收的地震力小,可以有效的减轻地震带来的灾害,由于木材有很强的弹性恢复力,可以抵抗各种冲击荷载和疲劳破坏。

  相信木结构建筑将来会在中国建筑领域占主导地位,成为可持续发展的绿色建筑。

  参考文献:

  [1]黄曙,尚守平.农村典型木结构房屋的抗震性能试验研究[J].铁道科学与工程学报,2009.

  [2]赵均海.中国古代木结构的弹塑性有限元分析[J].西安建筑科技大学学报,1999.

  [3]谢启芳,赵鸿铁,薛建阳,门进杰,王威.汶川地震中木结构建筑震害分析与思考[J].西安建筑科技大学学报,2008.

  [4]谷军明,缪升,杨海名.云南地区穿斗木结构抗震研究[J].工程抗震与加固改造,2005增刊:205-210.

  [5]高大峰,赵鸿铁,薛建阳.木结构古建筑中斗拱与榫卯节点的抗震性能[J].自然灾害学报.西安,2008.

  [6]何玲.潘文.杨正海.陶忠,等.村镇房屋木结构震害及抗震技术措施[J].工程抗震与加固改造,2006.

  [7]姚侃,赵鸿铁,薛建阳,等.木结构古建筑的抗震性能分析[J].建筑科学,2007.

  古代建筑论文【2】

  古建筑保护中对信息化测绘技术的应用

  [摘要]在城镇化发展进程中,为了满足建筑需要,许多具有历史文化价值的古建筑物需要进行搬迁。

  为了尽可能降低搬迁过程中给古建筑造成的损害,需要提前进行数据采集和建筑测绘。

  文章首先分析了信息化测绘技术的发展现状,随后指出了古建筑三维电子模型的建筑方式,最后就古建筑中测绘技术的具体应用进行了详细分析。

  [关键词]古建筑;信息化;测绘技术;应用分析

  古建筑不仅是中国古建文化的传承载体,而且具有极其丰富的经济利用价值,例如常德桃源古镇被评为国家4A级旅游景区,给当地带来了可观的经济收益。

  近年来,受环境恶化以及人类活动等多方面因素的影响,我国古建筑的破坏问题日益严重,必须要借助于信息化测绘技术,收集古建筑的相关资料,为今后古建筑的搬迁和修复提供必要的信息指导。

  1信息化测绘技术的发展现状

  测绘技术最早应用于工程测量,后来随着测绘技术的不断发展,其应用范围也变得更加广泛。

  国内最早应用测绘技术进行保护的一批古建筑包括长城、故宫等,但是早期的测绘工具以钢尺、卷尺为主,所获得的数据十分有限,测绘技术的实用性较低。

  随着信息化技术的发展,现代测绘技术包含了计算机,GIS,GPS以及全站仪等技术设备,能够全方位、立体化的采集古建筑的相关数据,为古建筑的虚拟现实和模型制作提供了必要的数据支持。

  针对近年来不断出现的古建筑破坏问题,国家文物组织协会在2011年正式启动古建筑的信息化测绘工作,利用现代化的技术设备完成记录古建筑的地理位置、空间数据,为今后古建筑的测绘研究提供了丰富的资料。

  2古建筑三维电子模型中的建筑方式

  2.1采集古建筑的相关资料

  前期测量中所采集到的三维数据越丰富,后期三维电子模型的还原度越高。

  信息化测绘中所要收集的三维数据主要包括:一,古建筑的地形图,以及古建筑各个结构中所用到的建筑材料;二,借助于探测扫描形式,收集古建筑的横向剖面图和纵向剖面图,并明确古建筑的空间尺寸,以便于为后期模型制作提供可靠的依据。

  在收集完上述资料后,按照一定的比例将所采集到的实际数据进行等比缩小,构建三维模型。

  2.2制作古建筑的三维模型

  在收集到足够丰富的古建筑数据后,将这些数据录入到专门的计算机建模软件中,能够直接生成相应的三维模型。

  具体的模型制作步骤如下:首先,打开模型制作软件,并在该软件中打开三维地图;其次,调用数据文件,将文件中的三维要素录入地形图中,包括地形图、等高线、建筑边线等;再次,将上述三维数据转换层TN网格模式,并将网格进行曲面处理;最后,将处理后的建筑剖面图直接投射到地图上,再利用调色软件对古建筑三维模型进行色彩处理,生成最终的三维建筑模型。

  2.3古建筑三维模型的后期处理

  后期处理对于完善古建筑三维模型起到了至关重要的作用。

  一般来说,后期处理需要将之前设计完成的三维模型进行相应路径的设置,例如需要调整光源及投影,需要利用处理软件生成动态图片等。

  3古建筑保护中信息化测绘技术的应用

  3.1测区的控制测量技术

  在古建筑的保护和修复工作中,为了尽可能还原古建筑原有的形态,对测绘工作中各个建筑要素以及测量精度都提出了极其严格的要求。

  因此,借助信息化测绘技术,利用全站仪、遥感测量等先进技术手段,可以在保证测绘进度的同时,使测绘所得数据误差维持在允许范围之内。

  例如,在利用信息化测绘技术采集古建筑周边的地理环境时,可以在古建筑外围安装三个测量点,然后从这三点上分别布置控制网,形成一个闭合的环形结构,从而能够全方位采集古建筑的地理环境信息。

  测区的控制测量工作相对简单,测绘工作要求方面,只需要保证测量结果的精确度即可。

  3.2外业数据的采集

  为了躲避自然灾害或满足城市建设等重要工程施工需要,需要对古建筑实施保护搬迁工作。

  这种情况下,往往需要古建筑整体搬迁,因此对外业数据采集的全面性和精确性提出了较高要求。

  现阶段的外业数据采集主要以全野外数字化模式为主,能够借助于信息采集软件获取大量的古建筑相关信息。

  其具体工作流程为:首先,在古建筑的边缘和重要位置安装控制点,然后利用红外探测器扫描古建筑,确保红外线和控制点完全重合,描绘出建筑的大体轮廓和主体结构;其次,进行碎步测量。

  碎步测量的目的是在红外探测基础上,进一步提升测绘精度,体现古建筑的内部设计细节。

  碎步测量的主要测量工具是全站仪,采用漫反射的方式,进行多次测绘,逐步缩小误差区间;再次,我国古建筑结构中大多包含梁、柱、墩等结构,在采用碎步测量时,对这些结构的角度和位置不能进行全面测量。

  在这种情况下,还需要结合三棱镜进行反射测量;最后,将外业测绘中所得到的数据输入到计算机上,并按照1∶100的比例将测量数据等比缩小,根据对应的数据、符号进行模型重构。

  3.3内业数据的编辑

  利用相应测绘软件对内业数据进行编辑,将所采集数据导入相应测绘软件中,在数据采集中完成地物相连以及地物编辑等工作,然后通过实际的数据编辑,完成文字标注以及高线和图形的编辑等。

  古建筑相关测绘数据内容较多,因此在编辑工作中应当制定阶段性的编辑任务,确保业内数据能够真正发挥参考价值。

  4结语

  总之,信息化测绘技术很好的满足了古建筑保护的各方面需求,具有重要的应用和推广价值。

  参考文献:

  [1]李士静,应海荣.信息化测绘背景下对城市大比例尺地形图综合的技术研究[J].科技创新与应用,2013,(7):164-165.

  [2]杨兆国,龚宏斌.当前测绘学科新进展探讨———基于数字化测绘到信息化测绘的转变[J].中国新技术新产品,2016,(4):109-111.

  [3]刘占星,沈继杰.面向信息化测绘的省级基础地理信息服务体系研究———以甘肃省信息化测绘服务体系建设为例[J].城市现代化,2013,(17):131-133.

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