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转动构造的摩擦系数在整体下降,牵引能力却在逐步提升,整个施工工艺在我国的斜拉桥以及刚构桥的施工过程中,逐步被推广应用,应用的范围也由山区进一步扩展到了平原地区,尤其是在跨越线桥的施工过程中,应用更为广泛论文对转体施工的相关施工工艺以及关键技术进行简要的分析与探讨,以供业界参考
【关键词】桥梁转体;施工工艺;关键技术 1引言 随着我国科技发展水平不断提升,在工程建设方面,桥梁无支架施工的类型也随之有新型的施工工艺产生,转体施工工艺就是其中的一种
桥梁的转体施工工艺可以运用到跨过湍急的河流、深邃的峡谷以及无法进行吊装的一些特殊性河道工程中,其具有安全性、可靠性高,整体性较好,以及能够有效降低吊装费用等优势
2桥梁转体施工工艺的特点 桥梁的转体施工工艺,通常一般都是将其应用在跨径度非常大的单孔或者多孔的钢筋混凝土桥的施工中,特别是可以用于水较深,并且水流湍急,跨越一些较深的河谷以及风景名胜区、公铁立交和各类自然保护区等施工活动会受到一定限制的场地
此外,由于桥梁转体施工会通过自身的结构就能实现转体就位,因此,不必再用另外的吊装设备,如此使得支架木材与钢材使用量可以大大减少
用混凝土轴心转体来操作施工,整体的工艺非常简便,而且较容易上手操作,整体重量全部由桥台和桥墩球面的混凝土轴心承受,承载的力度较大,整个转动过程可以有效保障平衡,做到安全与可靠
与此同时,可以把半孔上部的整体结构进行预制,如此可以使得整体的性能得到有效提升,稳定性也较好,这样更加使得结构力学性的可靠性与合理性得到充分发挥
另外,由于施工过程以及施工工艺当中涉及到的施工机械都十分简单,在转体过程当中只会用到几组滑轮与两盘绞磨,就可以让上部结构在短时间内进行转体就位工作
整个过程操作简便,工序容易掌握,更有利于后期的广泛推广应用【1】
3转体施工法的关键技术 3.1竖转体法竖转体法
一般都会用到拉索、索塔和牵引系统
竖转的拉索索力可以在托架时达到最高值,这是因为在这个时候拉锁水平角度取得最小,产生的竖向分力也会最小,而且种类可以从多跨支承过渡到铰支承和扣点处的索支承处,在脱架的过程中,将会对结构自身所形成的受力与变形进行相应的转化才能实现
为了让竖转脱架能够顺利完成,有时候还需要在索点进行提升安装,为千斤顶提供助升动力
在具体的施工工艺中,竖转铰的结构和安装的精确度,索鞍和牵转的动力装置,索塔以及锚固系统都是竖转的质量保障,要想顺利并且安全地完成转动的关键之处就在于上述步骤是否保质保量完成
我国目前的拱桥通常都是无铰拱的,在施工的时候会临时构造竖转铰
因此竖转铰结构以及其精度需要进行综合的考量,如此才能够使得其达到整体施工的要求
与此同时,还应当考虑到该结构一旦跨径过小,可运用插销式,如果跨径过大时,可以运用滚轴
另外,如果跨径过小时,拉索的牵引系统还可以使用卷扬机进行牵引,如果跨径过大,要求的牵引力也会相对增大,牵引索如果过多时,则需要使用千斤顶液压同步系统配合来完成作业【2】
3.2平转法
平转法的转动体系包含3大系统,分别为转动牵引系统、支撑系统、平衡系统
转动支承系统在平衡传法的施工过程中,是一项关键性的设备,一般包含上转盘与下转盘两个组成部分,上转盘通常起到支撑转动结构的作用,下转盘则适用于和基础相连
上转盘相对于下转盘的转动过程,就能够达到最终转体的目标要求
转动支承系统还应当具备平衡,转体还有承重等多项功能,根据转动支承在具体的操作过程当中所要达到的平衡条件,转动支承可分为磨心支承、撑脚支承与磨心、撑脚共同进行支承这3大类型
在水平条件下的转体施工过程中,是否进行转动是非常重要的1个技术性问题
通常情况下可以将启动摩擦的系数调整到0.06~0.08之间,为了使启动力得到有效保障,通常会按照0.1的系数进行启动力配置
所以,有效降低摩擦阻力,使得转动力矩效果得到明显改善,如此整体的平整就能够顺利进行下去
传动力通常都着力在上转盘外侧,这样可以方便加大力臂
传动力既可以运用推力,也可以使用拉力
推力一般情况下都会由千斤顶来施加,但是千斤顶行程一般较短,在具体的转动过程当中,千斤顶安装的工作量十分大,为了让平转工序能够连续操作下去,一般单独用千斤顶顶推平转的状况是非常少见的
传动力通常为拉力,如果转动重量较小,一般会用卷扬机来操作,如果转动量很大,通常则会用到牵引千斤顶
有时候还会通过助推千斤顶进行辅助,从而有效降低在启动过程中所遇到的静摩擦阻力以及动摩擦阻力两者间所产生的增量【3】
在平转过程中所遇到的平衡性问题也是较为关键的1个问题
对于带悬臂的中承式拱桥,斜拉桥以及T构桥等的上部的和桥墩轴线方向呈基本对称的横载结构,一般会将桥墩做轴心,使其充当转动的中心点,为了有效降低重心,一般都会将磨盘设置在桥墩的底部
针对于斜腿刚构以及单跨的拱桥等,平转的施工过程通常有无平衡重转体和有平衡重转体这两种情况
有平衡重的时候,上部结构与桥台可以共同作为转体结构,上部结构的悬臂会很长,重量也相对较轻
但是,桥台却正好相反,在设置转轴中心的时候,需要尽可能远离上部结构方向使其取得平衡,如果平衡性还是较差,这时就需要借助增加平衡中的操作办法来实现
对于无平衡重转体,只要上部结构转动就可以,可以适当调整背索,从而达到平衡结构
在转体的过程当中,被转体部分需要作为转铰处的两点支承简支结构
3.3转体施工受力
对施工过程当中的整体受力分析,可以使得结构平衡性能得到保障,有效防止出现倾覆的状况,要让受力在允许值的范围内,如此可以有效降低结构破坏发生的可能性
另外,锚固体系的可靠性也能够得到有效保障
整个转体过程所用到的时间较短,最少十几分钟,最长不能超出1d,因此,一定要将具体施工过程中所需承载的荷载量考虑在内
如果处在风力较大的区域,可以将一般的风力状况作为参考数据,但是地震以及台风的荷载影响不会在考虑的范围之内,这两大因素会在选择工期的时候就进行有效避免
除了上述情况以外,整体结构在变形控制合龙构造和体系转换工序当中都是转体施工所要考虑到的非常重要的1个问题【4】
桥梁转体施工工艺在近几年是一种兴起的新型施工工艺,通常都是用在急流、深谷以及公铁立交状况下,具体的分析办法一般是在无平衡重和有平衡重两者试验的结果中呈现
桥梁转体的施工工艺,不管是从技术还是从经济上而言,都是较为可行的1种施工工艺,在特殊桥中运用该工艺是非常好的选择
4结语 在桥体施工过程当中,用转体施工法不仅可以使得结构更加合理,受力状况明确清晰,并且还能够在对工程的质量以及交通正常运行不受影响的前提之下节省建材投入,整个工程的作业效率也能够得到显著提升
在桥梁建设的具体施工过程当中,可将其进行大范围推广和应用,在以后也能够在桥梁的建设中得到较大的社会效益以及经济效益
在具体的施工过程当中,还需要对施工经验进行总结,如此才能更好地保证转体施工桥梁的质量
【参考文献】 【1】王方成.悬臂灌浇筑法在混凝土连续梁桥施工中的应用【J】.低碳世界,2018(12):250-251. 【2】许超,王常峰,窦国昆,李颖.桥梁转体施工临时支座的设计与抗倾覆稳定性分析【J】.铁道建筑,2018,58(11):50-52. 【3】卢毅.桥梁转体施工设计研究【J】.建材与装饰,2018(42):273-274. 【4】宋克鹏.桥梁上部结构转体施工关键技术分析【J】.建材与装饰,2018(41):258-259. 首页 论文 毕业 图纸 知识 方案 登录 | 注册 帮助中心 全部 建筑 结构 水利 园林 建筑设计 结构设计 水利工程 给水排水 园林工程 暖通空调 环境保护 路桥工程 岩土工程 工程造价 CAD教程 注册考试 电气工程 建筑论文 建筑图纸 建筑施工 毕业设计 建筑套图 建筑总结 建筑表格 实习报告 建筑课件 天正教程 工艺工法 施工交底 地方图集 建筑软件 建筑规范 建筑书籍 古建筑斗拱特征探析 来源: 发布时间: 2013-11-22 11:21:21 评论 收藏 【摘 要】 斗拱是中国特有的建筑结构,一般总是出现在较大型建筑物上,它的产生和发展有着非常悠久的历史,后来逐渐成为等级、身份的一种建筑文化符号,表现了我国建筑民族风格
斗拱的造型体现了建筑受力构件与造型艺术的有机结合,它与屋顶独特的连接方法使其成为世界建筑中的一朵奇葩,对我国现代民族化建筑有重要意义
【关键词】 斗拱;古建筑;文化符号;建筑语言 一、何谓“斗拱” 1•“斗” 斗和升本来原本是古代计算粮食的量具,十升为一斗
建筑斗拱的定制三升为一斗,斗拱升高一层,拱的长度就增大一倍
所谓斗,即其上凿有槽口的方木垫块,位于一组斗拱下方的称作斗,也称大斗
坐斗上承受昂翘的开口称为斗口,作为度量单位的“斗口”是指斗口的宽度
【1】由于斗所在位置不同,所以有多种名称
如“十八斗”、“交互斗”、“三方斗”、“齐心斗”,斗拱置于坐斗口内或跳头上的短横木
2•“拱” 在柱子与梁枋之间因为要挑出屋顶伸出的屋檐,需要有一种构件支托住屋檐下的枋和椽子,古代工匠用短木从柱子和梁上伸出,一层不够再加一层,弓木层层挑出使屋檐得以伸出屋身之外,这种方形木称为“拱”
拱的基本形态是矩形,也有表现为曲线、折线或曲折线混合形的
拱依所处位置不同而有不同的名称
如宋代称“华拱”,清代称“翘”
又有瓜拱、万拱、厢拱等区别
3•昂 “昂”是斗拱中斜置的构件,起杠杆作用
室外为下昂,上昂仅用于室内,平坐斗拱或斗拱里跳之上
4•斗拱 由方形的斗、升和矩形的拱、斜的昂组成,用多层拱与斗结合成的构件称为“斗拱”
斗拱在《营造法式》中称为铺作
后在清工部《工程做法》中称斗科
斗拱的种类很多,形制复杂
按使用部位分,它可以分为内檐斗拱、外檐斗拱、平身科斗拱
外檐斗拱中,又可分为柱头科斗拱(用于柱头位置上的斗拱)、角科斗拱(用于殿堂角上的斗拱)和平身科斗拱
在外檐平房上的有的称为品字科斗拱,与内外檐构架相关联的为溜金斗拱
内檐斗拱除溜金花台科之外,还有位于梁架之间的隔架科斗拱与品字科斗拱
斗拱是中国古建筑中特有的支撑构件,在高级的官式建筑中,称为大式建筑,在现有的一些大型而重要的古代建筑遗址中几乎到处可见
二、斗拱的功能 1•承上启下,传递荷载 斗拱一方面对屋的承载有一定的承托作用;另一方面加强了柱子与梁、枋、椽的有机结合
斗拱位于柱与梁之间,由屋面和上层构架传下来的荷载,要通过斗拱传给柱子,再由柱传到基础,因此,它起着承上启下,传递荷载的作用,是屋顶和屋身上的过渡
也正因为这样,才能使沉重的屋面更长地伸出屋檐
当建筑受到地震影响时,不管屋顶向何方推移,斗拱都能承受,从而避免建筑物倒塌
历史上北京曾发生过不同程度的地震,故宫太和殿的屋顶达两千多吨重,因为斗拱的作用却没受到损坏
四川平武报恩寺殿堂上的屋顶在平武大地震时因为斗拱的功能而安然无恙
可见作为传力构件的斗拱具有抗震功能
我国谚语“墙倒屋不塌”就生动地说明这种木构架的特点
2•造型优美,装饰性强 古代匠师们对斗拱的造型除满足承力和传力的实用功能外,还从审美角度将斗拱制作成了美化建筑物的装饰品
斗拱造型从整体看,重重叠叠,结构有条有理,符合规律
其构造精巧,如盆景,似兰花,象民间量米的斗子,本身就是很好的装饰性构件
从出土的战国至汉代文物上的斗拱造型来看,坐斗上有一左右弯曲起翘的拱,拱的两端有一小斗
两端弯曲向上,端头上放小斗,让小斗至诚额枋,这种处理既达到了增强额枋的受力作用,又使斗拱的整体造型富有变化,起到了装饰美化效果
北京中华民族博物馆牌楼的万象斗拱也非常具有装饰性
牌楼为南方风格,斗拱有云头、凤头、野猪、犀牛,蝙蝠等,最多的是白色的大象
一般古建的斗拱,正面象一只只大牛头在支撑着檐檩,侧面像一排排伸着鼻子的老牛在屋檐下低头负重
而如意斗拱则把牛鼻子改成了一个个云头如意勾,使用“如意斗拱”更突出了牌楼的装饰性
斗拱向外出挑可使建筑物出檐更长,美化整个建筑
房屋越高大,房檐探出就越长,下面的支点都落在额枋上,正是采用了斗拱这一功能使得撑托屋顶的面积大而下面的落点要小
唐代五台山佛光寺东大殿的斗拱结构,是我国木质斗拱之典型代表,其斗拱雄大与出檐长,风格简洁雄伟,表现了在结构和艺术上的高度统一
三、斗拱形制发展概况 我国木结构建筑体系有着强烈的个性,斗拱就是其一
梁思成在《中国建筑史》中说到:“中国古代建筑有两个明显特征:斗拱,屋顶
”它是中国古代建筑上特有的建筑语言符号,是我国建筑民族风格的重要表现之一
它的演变可以看作是中国传统木构架建筑形制演变的重要标志,也是鉴别中国古代木构架建筑年代的一个重要依据
1•起源 斗拱的产生和发展有着非常悠久的历史
从两千多年前战国时代采桑猎壶上的建筑花纹图案,以及汉代保存下来的墓阙、壁画上,都可以看到早期斗拱的形象
目前对斗拱的起源有三种说法:一种认为是由井干结构的交叉出头处变化而成;一种认为由穿出柱外的挑梁变化而成;一种认为由擎檐柱演化为托挑梁的斜撑,再演化成斗拱
2•发展与演变斗 拱的演变大体可分三个阶段: 第一阶段为西周至南北朝
从汉高颐阙和四川牧马山、山东高唐出土的汉明器陶楼上可以看出,柱顶有斗拱承托檩、梁或楼层地面枋,挑梁外端的斗拱承托檐檩,各个斗拱间互不相连
汉代以后开始在柱间用斗拱,最初是一种在现代称为人字拱的斗拱,即在额枋上立一个叉手,上置一斗,承托檐檩
在东汉和三国时期已经相当成熟,不仅承托平座,柱子间铺作多用人字形,形成奇妙的韵律感,其是建筑结构忠实直率的表现
第二阶段为唐代至元代
这个时期斗拱的主要特点在于柱头斗拱所承托的梁多插入斗拱中,使斗拱和梁架拉结在一起,顺屋身左右横出的拱也和井干状的柱头枋交搭在一起
斗拱已不再是孤立的支承架或挑檐的构件,而是水平框架不可分的一部分
这个水平框架现在称为“铺作层”,用于殿堂型构架柱网之上,对保持木构架的整体性起关键作用
现存唐代五台山佛光寺大殿的斗拱,就是这种做法的典型实例
此外,像广州的光孝寺,屋檐斗拱层层向外延伸,屋脊跨度增大,屋顶全部重力均落在了斗拱上
宋《营造法式》中所载各种殿堂构架的斗拱与梁架结合,已不如唐代紧密,但仍类似
宋朝时期,斗拱数量增多,但体积减小,屋顶越来越陡,结构作用逐渐减弱,装饰作用加强
广东的梅庵,斗拱依然保持着挂栓和吊栓,因此可见宋朝斗拱纤细奢华
宋代的斗拱造型极其丰富,四铺作至八铺作斗拱均以不同的重叠层数组成
即四铺作就是四层重叠的一组斗拱,八铺作的造型就是八层重叠的拱昂枋组成
这些斗拱的造型就像一朵盛开的鲜花所呈现出的多层花瓣形状一样
因此,宋代《营造法式》中称一组斗拱为一朵,即是比喻为一朵鲜花
无论是从纵向或是横向上看,这种斗拱均以30度角的斜度向上斜伸,呈倒阶梯形,也是成等比的梯形状,给人以层次感、深度感和变化感
斗拱的结构自宋代《营造法式》这种建筑标准颁布以来,至今没有太大的变化
古建斗拱各部尺寸都有标准,元件互换性很强,不用铁钉不用胶全部插接而成
与辽同时代的北宋,已开始着手对斗拱进行大规模的改造,或者也可以说宋代是斗拱演变史上的一个重要转变期
由于屋顶的坡度增大,立柱加高,斗拱的作用开始弱化
不仅比例变小,而且补间铺作增多
南宋以后,斗拱更加细腻,元代以后,斗拱直接承托屋顶的功能转由挑檐承担,它的原始作用消失
第三阶段为明代至清代
自明代开始,柱头间使用大、小额枋和随梁枋,斗拱的尺度不断缩小,间距加密
清式建筑的梁不再像宋式那样穿插在斗拱中,而是压在斗拱最上一挑之上,直接承挑檐桁
因此,斗拱发展到明清以后便不再起维持构架整体性和增加出檐的作用
它的用料和尺度比宋式大为缩小,总之,由于斗拱有逐层挑出支撑负载的作用,可使屋檐较大,又有装饰效果,成为我国传统建筑造型特征之一
清式斗拱的基本造型,虽然只有单翘品字斗拱,五彩重翘品字斗拱、七彩三翘品字斗拱、九彩四翘品字斗拱、单昂斗拱、单翘单昂斗拱、单翘重昂斗拱、重翘重昂斗拱、一斗三升斗拱,但通过这九种分别在柱头、角柱、额枋上的造型变化,出现了二十七种不同样式的斗拱
除一斗三升斗拱外,以上各式斗拱通过檐柱里面顺着举架的角度向上斜起秤杆变为溜金斗拱后,又分别出现柱头、角柱、檐枋上的造型变化,溜金斗拱出现二十四种不同样式
再加上这些斗拱中的翘、昂的件数与昂耍头、撑头的前后端头造型变化和使用上的一些变化,清式斗口也有百种以上的样式变化
溜金斗拱用于外檐或重檐建筑下檐的平身科,前面有昂,后尾为斜起长一步架的秤杆
它是由宋式下昂演变来的,秤杆即昂身,但外檐部分改为平置的昂头和蚂蚱头,整个构件做成曲折形,构造不如宋式合理
清式斗拱从宋式演变而来,但名称、构造和在构架中所起作用都有变化
清式斗拱形制的表示方法为:几踩几翘几昂(但以“单”、“重”表示一、二)
最简单的斗拱是不出踩的一斗三升或一斗二升交麻叶,最多为五拽架的十一踩重翘三昂,但实际上,明清北京紫禁城宫殿的正门午门,正殿太和殿的上檐斗拱也只用到九踩单翘三昂
明清斗拱结构作用已经完全退化,成为梁架与屋顶间的一个垫层
从外观上看,那些细小堆叠的密密从从的斗拱,就好象屋顶与梁柱间的过渡性装饰
这时它正由一般的语言变为装饰语言,是对唐辽时代斗拱语言的一种记忆
明清建筑结构的一系列重大变化是人们生活习惯的改变和更多应用砖石的反映,是建筑高度增加和出檐要求弱化的结果
四、斗拱的精神内蕴 从斗拱的形状与名称来看,是象天法地的
古代先民在长期观测天象变化中,看见天空上有组星座计七颗,就是所谓“北斗七星”,若用一根假想的线将它们连接起来,就象生活中的匙,匙的端部就象古人用来量米的斗一样,斗转星移,四时更替,就如中国古代民谣所唱:斗柄指东,天下皆春,斗柄指南,天下皆夏,斗柄指西,天下皆秋,斗柄指北,天下皆冬
中华世代按照不同的变化规律进行播种、耕作、秋收、冬藏
斗拱中的斗就是北斗的象形物
此外,还作为封建社会中森严等级制度的象征和重要建筑的尺度衡量标准
从拱的造型来看,两端对称弯曲向上翘起,拱的一端形状极像农夫耕田的犁
这种模仿日常生活中的器具和生产工具形状的造型手法是与中国古代农耕文化分不开的,不仅在造型上受人喜爱,而且还具有吉祥内涵
中国古典建筑最富有装饰性的特征往往被皇帝攫为己有,斗拱在唐代发展成熟后便规定民间不得使用
斗拱一般总是出现在较大型重要的建筑物上,久而久之便成为统治者权贵们的“私有物”,成为等级、身份的一种建筑文化符号
到后来便发展为只有宫殿、寺庙及其他一些高级建筑才允许在立柱上与内外屋檐的枋上安装斗拱,并以斗拱层数的多少来表示建筑的伦理品位
大雄宝殿上的斗拱就比寺庙其余配殿的斗拱要显得复杂与雄伟
因为这是象征“献给主佛释迦的斗拱”
五、结论 斗栱是中国古代建筑中最具魅力却又最为深奥的部分
它以极为简单又极其标准化的构件,组成了千姿百态又千变万化的种类,承担起中国建筑中出檐悬挑、装点檐下、显示等级等功能
我国传统建筑中的斗拱不论是用什么样的材质和什么样的格式,从整体构件到局部构件的造型都体现了建筑受力构件与造型艺术的有机结合,也是由于历代匠师们的智慧创造,才使斗拱与屋顶这种独特的连接方法在世界建筑中成为一朵绚丽的奇葩
各国后现代设计的兴起,从各国的传统艺术中汲取的养分与资源的现象比比皆是
所以,如何从本国的传统工匠与传统艺术中探讨设计资源就显得十分重要了
虽然科技的进步和生活形态的改变使得取代性的建筑结构与材料越来越多,但是我们的传统文化仍然具有一定的韧性和影响力,传统文化工艺依旧连着我们的血缘,存在于民族记忆之中
将传统造型文化融入到现代生活中,是我们设计有中国特色的民族建筑的重要途径之一
斗拱是中国古建筑的代表性语言符号,深入研究并发扬中国传统建筑精髓,将其根植于民族文化的土壤中并结合现代审美理念,才能实现民族设计的世界性地位
参考文献: 【1】田学哲•建筑初步【M】•北京:中国建筑工业出版社, 1999•1, 82• 【2】潘古西•中国建筑史【M】•北京:中国建筑工业出版社, 2004•261• 【3】潘德华•斗拱【M】•南京:东南大学出版社,2004• 【4】高阳•中国传统装饰与现代设计【M】•福州:福建美术出版社, 2005•132•
四川绵阳园城融合发展2023年应收账款权益项目