论文部分内容阅读
摘要:中国建筑文化遗产有着其独特的结构体系,是世界重要的建筑文化遗产,具有重要的艺术价值、历史价值和科学价值。地震是古建筑主要破坏原因之一,本文首先在总结了地震中古建筑的震害特点和现有加固原则的前提下,针对古建筑文化遗产的修复与加固策略提出了几点建议。本文的研究成果将对建筑文化遗产的的保护与修复提供一定的参考作用。
关键词:建筑文化遗产;震害;修复
引言
中国建筑文化遗产作为多元文化下的历史见证,已成为中国历史文化遗产的重要内容,是中华民族传统文化的重要组成部分,同时,它在世界建筑史上独树一帜,形成了风格迥异的独特结构体系。5.12大地震大地震对文化遗产造成的巨大破坏,据四川省文物局的统计,全川国家级及省级文物重点保护单位250多处无一幸免,均受波及,有的坍塌成废墟,有的被震得伤痕斑斑,涉及面之广,受损程度之深,千年未遇,世之罕见,损失惨重,非金钱所能衡量。木构与砖石古建筑在古建筑中占有很大的的比例,震后如何更好修复与加固古建筑,对保护古建筑起到了至关重要的作用。
1古建筑震害分析及特点研究
1.1震害分析
一、木结构建筑文化遗产震害特征
根据国内的几次主要大地震对建筑文化遗产的破坏,木结构在地震中表现出两点突出的特征:①木机构古建筑在强地震作用下良好的抗倒性;②木结构古建筑在中、低强度地震作用下的易损坏性。对木结构古建筑造成破坏主要是结构性破坏和非结构性破坏,结构性破坏主要有地基破坏、柱底侧移、柱身倾斜、节点拔榫、梁架歪闪或松动等;非结构性破坏主要有瓦件掉落、填充墙破坏、装修开裂等症状。
1、地基破坏。当古建筑选址在河道、粉砂土层或潜在滑坡地带,施工时却又未做好基底处理时,在地震作用下,很有可能因山体滑坡或地基不均匀沉降而导致地基破坏。
2、柱底侧移。古建筑木柱柱底一般浮搁于柱顶石上,可产生滑移减震的效果。但是在地震作用下,柱底剪力小于水平地震力时,柱底往往会产生侧移现象。尺寸过大的侧移使柱顶石偏心受压,使柱顶石处于不利的受力状态,同时对结构整体稳定性也有不利影响。
3、柱身倾斜。柱身倾斜也是木结构古建筑的主要震害之一。地震作用下,当柱底产生侧移或梁柱节点松动时,柱身会产生侧移。
4、节点拔榫或折断。古建筑木结构梁柱大都以榫卯形式连接。榫卯连接的优点在于:在地震荷载作用下,榫和卯通过摩擦滑移与挤压变形进行耗能,减小结构的地震响应;然而榫卯节点的拔拉造成节点自身刚度退化,使梁柱节点形式由刚接向铰接过渡,在这种情况下,拔榫很可能造成结构局部失稳,影响构架的整体稳定性。
5、梁架歪闪和松动。木结构古建筑梁架搁置在柱顶或斗拱顶上,地震作用下,梁架随着柱身侧移容易产生歪闪现象。
6、装修破坏。古建筑的装修构件主要指门、窗、隔板等部位的非承重构件。由于这些构件尺寸相对较薄,地震作用下容易产生脱离主体结构而破坏。
7、瓦件脱落。由于地震波在建筑物屋顶具有放大作用,缺乏牢固连接屋面的瓦件、脊饰在地震作用下,很容易产生掉落现象。
8、填充墙破坏。古建筑木结构的维护墙砌筑生木构件之间,属非承重构件。填充墙主要采用砖石、砖土等砌体材料堆砌而成。
二、砖石建筑文化遗产震害特征
汶川地震是我国自建国以来最为强烈的一次地震,四川地区古塔受灾严重,陕西关中地区受到典型远震的影响,其为数不多的古塔建筑在经历地震破坏后均存在着不同程度的破坏,震害表现主要有以下几点:
(1)塔刹及塔顶部区域坍塌
塔刹位于塔顶端部位,一般质量比较集中,在地震作用下由于鞭鞘效应在塔刹部位会产生较大的地震力,因此塔刹在地震中被破坏现象比较普遍,四川峨眉山圣积寺铜塔塔刹在此次地震中被震落。
(2)塔体发生倾斜
地震造成土壤的地基软化,以及塔基周围地质条件恶劣或常年积水使塔发生不均匀沉降,而这些地基支撑的不对称性造成的塔体倾斜,对塔的整体稳定性影响比较大,因此古塔塔体倾斜情况比较普遍。
(3)塔身出现竖向裂缝
在古塔自重以及竖向地震作用下,塔体底部压应力可能超过结构材料的抗压强度,从而产生竖向裂缝,出现了垂直压力破坏现象,使得塔身出现沿竖向的裂缝。
(4)塔身出现斜裂缝及发生错位现象
在这次地震后,几乎所有被调查古塔都产生了新的裂缝,对大雁塔的内部破坏做了调查,发现其中五、六层楼梯间墙体出现明显交叉裂缝。
1.2.震害特点
1)高烈度下良好的抗倒性。
2)中、低烈度下的易损坏性。虽然木结构古建筑早高烈度下具有良好的抗倒性,但在中低烈度下地震区内出现的震害也是非常多的,甚至出现结构性的破坏。
3)室内遗产破坏严重。由于古建筑中,会存放大量的文物,陶瓷等易碎的东西,当地震对建筑物没有破坏时,其室内的文物有可能造成损失,瓷器的裂缝,或者完全毁坏。
4)抗震能力的差异性。由于建筑文化遗产的结构类型不同和所建设的朝代不同,其震害往往出现很大的差异性。
2、古建筑抗震修复与加固策略
建筑文化遗产修复与抗震加固的目的就是使建筑文化遗产尽最大的限度的提高抗震减灾的能力,以抵御预期的灾害,从而使建筑文化遺产得以安全健康延续的目标。其主要的任务是:一是确定修复与加固的目标;二是了解建筑文化遗产的现状;三是确定修复与抗震加固的方案。建筑文化遗产修复与抗震加固策略主要从以下几点考虑:
1、确定建筑文化遗产的修复与与加固的原则。根据建筑文化遗产的保护级别确定建筑文化遗产修复与加固的原则与目标。
2、确定需要加固结构的现状。对建筑文化遗产结构与价值现状进行了解,主要从结构和非结构方面考虑,了解薄弱构件与价值之间的关系,为下步制定加固方案提供依据。
3、分析并结合相关技术确定多种加固方案。根据不同的薄弱构件选择不同的加固方法,并根据现有的加固技术提出多种加固方案以供选择。
4、对加固方案进行优化选择。根据提出的加固方案运用优化技术从技术、经济以及对价值影响三方面进行优化选择。
5、对加固方案的实施进行检测。由于建筑文化遗产存世较少,在进行加固方案实施时,对其加固方案进行实时监测是非常有必要的,保证加固方案对文物价值的影响达到最小。
6、对建筑文化遗产修复与加固的方案进行整理、存档。每一个成功的建筑文化遗产修复与加固的方案实施都有着很强的参考价值,对方案进行保存对别的建筑文化遗产起到了很好的借鉴作用。
3、结语
文化遗产建筑是不可再生的资源,运用先进的科学技术妥善保存我们的物质和文化财富,并完好地传之后代是文物保护者的神圣职责,尊重和珍惜文化遗产的程度是一个国家和民族文明程度的重要体现。古代建筑经过时间的摧残,如何减少建筑文化遗产的在地震作用下的损失,主要加强对文化遗产的检查与维护提前预防,才能更好地使古建筑发挥更大的文化特点。
参考文献:
[1]周乾,闫维明,杨小森,等.汶川地震古建筑轻度震害研究[J].工程抗震与加固改造,2009,31(5):101-107
[2]李宁.建筑文化遗产抗震修复与加固策略研究[D],北京工业大学硕士论文,2011年7月
[3]四川省文物考古研究院文化遗产规划研究中心.5·12汶川大地震四川文物保护单位受损调查报告[J].四川文物,2008,(4):3~10.
[4]张鹏程.中国古代木构建筑结构及其抗震发展研究[D],西安建筑科技大学博士论文,2003
关键词:建筑文化遗产;震害;修复
引言
中国建筑文化遗产作为多元文化下的历史见证,已成为中国历史文化遗产的重要内容,是中华民族传统文化的重要组成部分,同时,它在世界建筑史上独树一帜,形成了风格迥异的独特结构体系。5.12大地震大地震对文化遗产造成的巨大破坏,据四川省文物局的统计,全川国家级及省级文物重点保护单位250多处无一幸免,均受波及,有的坍塌成废墟,有的被震得伤痕斑斑,涉及面之广,受损程度之深,千年未遇,世之罕见,损失惨重,非金钱所能衡量。木构与砖石古建筑在古建筑中占有很大的的比例,震后如何更好修复与加固古建筑,对保护古建筑起到了至关重要的作用。
1古建筑震害分析及特点研究
1.1震害分析
一、木结构建筑文化遗产震害特征
根据国内的几次主要大地震对建筑文化遗产的破坏,木结构在地震中表现出两点突出的特征:①木机构古建筑在强地震作用下良好的抗倒性;②木结构古建筑在中、低强度地震作用下的易损坏性。对木结构古建筑造成破坏主要是结构性破坏和非结构性破坏,结构性破坏主要有地基破坏、柱底侧移、柱身倾斜、节点拔榫、梁架歪闪或松动等;非结构性破坏主要有瓦件掉落、填充墙破坏、装修开裂等症状。
1、地基破坏。当古建筑选址在河道、粉砂土层或潜在滑坡地带,施工时却又未做好基底处理时,在地震作用下,很有可能因山体滑坡或地基不均匀沉降而导致地基破坏。
2、柱底侧移。古建筑木柱柱底一般浮搁于柱顶石上,可产生滑移减震的效果。但是在地震作用下,柱底剪力小于水平地震力时,柱底往往会产生侧移现象。尺寸过大的侧移使柱顶石偏心受压,使柱顶石处于不利的受力状态,同时对结构整体稳定性也有不利影响。
3、柱身倾斜。柱身倾斜也是木结构古建筑的主要震害之一。地震作用下,当柱底产生侧移或梁柱节点松动时,柱身会产生侧移。
4、节点拔榫或折断。古建筑木结构梁柱大都以榫卯形式连接。榫卯连接的优点在于:在地震荷载作用下,榫和卯通过摩擦滑移与挤压变形进行耗能,减小结构的地震响应;然而榫卯节点的拔拉造成节点自身刚度退化,使梁柱节点形式由刚接向铰接过渡,在这种情况下,拔榫很可能造成结构局部失稳,影响构架的整体稳定性。
5、梁架歪闪和松动。木结构古建筑梁架搁置在柱顶或斗拱顶上,地震作用下,梁架随着柱身侧移容易产生歪闪现象。
6、装修破坏。古建筑的装修构件主要指门、窗、隔板等部位的非承重构件。由于这些构件尺寸相对较薄,地震作用下容易产生脱离主体结构而破坏。
7、瓦件脱落。由于地震波在建筑物屋顶具有放大作用,缺乏牢固连接屋面的瓦件、脊饰在地震作用下,很容易产生掉落现象。
8、填充墙破坏。古建筑木结构的维护墙砌筑生木构件之间,属非承重构件。填充墙主要采用砖石、砖土等砌体材料堆砌而成。
二、砖石建筑文化遗产震害特征
汶川地震是我国自建国以来最为强烈的一次地震,四川地区古塔受灾严重,陕西关中地区受到典型远震的影响,其为数不多的古塔建筑在经历地震破坏后均存在着不同程度的破坏,震害表现主要有以下几点:
(1)塔刹及塔顶部区域坍塌
塔刹位于塔顶端部位,一般质量比较集中,在地震作用下由于鞭鞘效应在塔刹部位会产生较大的地震力,因此塔刹在地震中被破坏现象比较普遍,四川峨眉山圣积寺铜塔塔刹在此次地震中被震落。
(2)塔体发生倾斜
地震造成土壤的地基软化,以及塔基周围地质条件恶劣或常年积水使塔发生不均匀沉降,而这些地基支撑的不对称性造成的塔体倾斜,对塔的整体稳定性影响比较大,因此古塔塔体倾斜情况比较普遍。
(3)塔身出现竖向裂缝
在古塔自重以及竖向地震作用下,塔体底部压应力可能超过结构材料的抗压强度,从而产生竖向裂缝,出现了垂直压力破坏现象,使得塔身出现沿竖向的裂缝。
(4)塔身出现斜裂缝及发生错位现象
在这次地震后,几乎所有被调查古塔都产生了新的裂缝,对大雁塔的内部破坏做了调查,发现其中五、六层楼梯间墙体出现明显交叉裂缝。
1.2.震害特点
1)高烈度下良好的抗倒性。
2)中、低烈度下的易损坏性。虽然木结构古建筑早高烈度下具有良好的抗倒性,但在中低烈度下地震区内出现的震害也是非常多的,甚至出现结构性的破坏。
3)室内遗产破坏严重。由于古建筑中,会存放大量的文物,陶瓷等易碎的东西,当地震对建筑物没有破坏时,其室内的文物有可能造成损失,瓷器的裂缝,或者完全毁坏。
4)抗震能力的差异性。由于建筑文化遗产的结构类型不同和所建设的朝代不同,其震害往往出现很大的差异性。
2、古建筑抗震修复与加固策略
建筑文化遗产修复与抗震加固的目的就是使建筑文化遗产尽最大的限度的提高抗震减灾的能力,以抵御预期的灾害,从而使建筑文化遺产得以安全健康延续的目标。其主要的任务是:一是确定修复与加固的目标;二是了解建筑文化遗产的现状;三是确定修复与抗震加固的方案。建筑文化遗产修复与抗震加固策略主要从以下几点考虑:
1、确定建筑文化遗产的修复与与加固的原则。根据建筑文化遗产的保护级别确定建筑文化遗产修复与加固的原则与目标。
2、确定需要加固结构的现状。对建筑文化遗产结构与价值现状进行了解,主要从结构和非结构方面考虑,了解薄弱构件与价值之间的关系,为下步制定加固方案提供依据。
3、分析并结合相关技术确定多种加固方案。根据不同的薄弱构件选择不同的加固方法,并根据现有的加固技术提出多种加固方案以供选择。
4、对加固方案进行优化选择。根据提出的加固方案运用优化技术从技术、经济以及对价值影响三方面进行优化选择。
5、对加固方案的实施进行检测。由于建筑文化遗产存世较少,在进行加固方案实施时,对其加固方案进行实时监测是非常有必要的,保证加固方案对文物价值的影响达到最小。
6、对建筑文化遗产修复与加固的方案进行整理、存档。每一个成功的建筑文化遗产修复与加固的方案实施都有着很强的参考价值,对方案进行保存对别的建筑文化遗产起到了很好的借鉴作用。
3、结语
文化遗产建筑是不可再生的资源,运用先进的科学技术妥善保存我们的物质和文化财富,并完好地传之后代是文物保护者的神圣职责,尊重和珍惜文化遗产的程度是一个国家和民族文明程度的重要体现。古代建筑经过时间的摧残,如何减少建筑文化遗产的在地震作用下的损失,主要加强对文化遗产的检查与维护提前预防,才能更好地使古建筑发挥更大的文化特点。
参考文献:
[1]周乾,闫维明,杨小森,等.汶川地震古建筑轻度震害研究[J].工程抗震与加固改造,2009,31(5):101-107
[2]李宁.建筑文化遗产抗震修复与加固策略研究[D],北京工业大学硕士论文,2011年7月
[3]四川省文物考古研究院文化遗产规划研究中心.5·12汶川大地震四川文物保护单位受损调查报告[J].四川文物,2008,(4):3~10.
[4]张鹏程.中国古代木构建筑结构及其抗震发展研究[D],西安建筑科技大学博士论文,2003