徐珂:建筑结构设计 建筑结构 一个普通结构工程师的建筑结构设计博客

是谁营造了紫禁城? 原作:方霭楣

  坐落于北京的紫禁城,宛如一幅立体的绘画作品,宏伟壮观,气势恢弘。紫禁城精湛无比的艺术设计,庄严雄伟的皇家气派,严整通达的建筑布局,气宇轩昂的 建筑结构,金碧辉煌的建筑装饰,优美律动的檐、角线条,令每一个观者叹为观止。紫禁城是人类建筑史上最伟大的艺术奇葩,是世界文化历史遗产中的一颗璀璨的 明珠,更是中华民族文化的标记。
当您仔细观看太和殿的建筑设计,呼吸着御花园飘香的空气时,您是否想到是谁营造了紫禁城?
蒯祥和他的香山帮匠人
      北京紫禁城是蒯祥及以蒯祥带领的香山帮匠人集体营造的。蒯祥充当了“鲁班”的角色,是总设计师。
      蒯祥是苏州香山渔帆村人。生于1398年,卒于1481年。香山是山名又是地名,今属苏州胥口镇。香山是“吴中第一峰”穹隆山的余脉。高仅120米,虽 小,但地处幽雅,风光旖旎,颇具形胜。香山帮以木匠领衔,是一个集木匠、泥水匠、石匠、漆匠、堆灰匠、雕塑匠、叠山匠、彩绘匠等古典建筑中全部工种于一体 的建筑工匠群体。
明永乐年间,蒯祥设计营造了北京故宫、天安门、午门和两宫。明正统年间,领导过重建三大殿、五府、六部衙署和御花园的建设。京城中文武诸司的营建,也大多数出于他手。他奠定了明清两代宫殿建筑的基础,所以明代故宫的鸟瞰图上,把蒯祥的像画在上面。
       蒯祥精于建筑构造,“略用尺准度……造成以置原所,不差毫厘”,他擅长宫殿装銮,把具有苏南特色的苏式彩绘和陆墓御窑金砖运用到皇宫建设中去,他自己 “能双手握笔画龙,合之为一”,他还善于创新,发明了宫殿、厅堂建设中的“金刚腿”(俗称“活门槛”)而被授职“营缮所丞”。蒯祥技艺超群,“凡殿阁楼 榭,以至回廊曲宇,随手图之,无不中上意”,不久便擢升为工部左侍郎,食从一品俸禄。
       对于蒯祥的建筑造诣,当时就有极高评价,同行叹其技艺如鬼斧神工,而在京城“违其教者,辄不称旨”,皇帝也“每每以蒯鲁班称之”。
       蒯祥晚年,还经手建造十三陵中的裕陵。到宪宗成化年间,他已80多岁,仍执技供奉,保持着“蒯鲁班”的称号。他是一个时代建筑工艺水平的代表,堪称香山帮建筑工匠中的泰斗。
香山帮建筑工匠群体,不但工种齐全,而且分工细密,能适应高难度建筑工艺的需求。例如木匠分为“大木”和“小木”。大木从事房屋梁架建造,上梁、架檩、 铺椽、做斗栱、飞檐、翘角等。小木进行门板、挂落、窗格、地罩、栏杆、隔扇等建筑装修。小木中有专门从事雕花工艺(清以后木工中产生了专门的雕花匠)。木 雕的工艺流程有:整体规划、设计放样、打轮廓线、分层打坯、细部雕刻、修光打磨、揩油上漆。除了分工细密外,香山帮工具也是很先进的。例如木匠用的凿子分 手凿、圆凿、翘头凿、蝴蝶凿、三角凿五种,而每一种又有若干不同尺寸或角度的凿子。
香山帮建筑具有色调和谐、结构紧凑、制造精巧和布局机变的特点。可谓是技术精湛,名享天下,代代相传。
紫禁城的诞生
       明永乐皇帝朱棣迁都北京后,决定建造明皇宫,要求其规模、气势和精美程度都需要超过南京的明皇宫。以蒯祥为代表的香山帮人应征参加营造北京紫禁城,由于 其技艺精湛,在诸营造大军中,异军突起,成为工匠中佼佼者,而蒯祥被推为设计和建造北京紫禁城的领衔人物。一方水土养一方人。是太湖香山的风水滋养了一帮 香山人,这环境给适宜人才的诞生创造了合适的土壤和条件,创造了待机而出的人才细胞。
      春秋战国时期,吴地的冶金在诸侯国中享有盛誉。木工、瓦 工所用的斧头、锯子、刨子、凿子、瓦刀等工具,优良无比,为香山帮匠人提供了得心应手的“武器”。而香山及太湖沿岸山上的树木、石材(太湖石、石灰石、花 岗石和黄石)为建筑准备了材料。特别是苏州郊外,还出产烧制优质砖瓦的细泥。有资料记载,苏州齐门外陆慕一带砖窑林立,被皇帝钦定为“御窑”。
历史上任何一个王朝都要选择适合其发展的地方建造王宫。春秋战国时期,吴王开凿胥溪,伍子胥相土尝水,象天法地,规划营造阖闾大城。夫差在灵岩山上建造 馆娃宫,在香里建造大型离宫—南宫。在姑苏台上建造的姑苏台,更是工程浩大,规模惊人。“阖闾大城”、“馆娃宫”、“南宫”、“姑苏台”还有“二妃庙”、 “胥子庙”等等,这些大型建筑的兴建孕育了香山帮匠人。也使其建筑艺术能得以一代一代往下传。
      汉晋时代,吴地佛道两教空前盛行。南朝时期的道观佛寺之多,更是盛况空前。道观佛寺的建设使香山帮匠人的队伍逐步扩大。建筑技艺得以保留和发展。
      唐代是中国历史上的一个辉煌鼎盛时代,经济发达,文化先进,疆土辽阔。吴地的“塑圣”杨惠之和“画圣”吴道子齐名天下,杨惠之创造了数不清且形象各异的佛像供奉在寺庙(今苏州东山紫金庵仍保留其真迹),活灵活现,可见寺庙之多,香火之旺。
苏州濒临太湖,风景秀美,四季分明,风调雨顺,非常适合人的居住和生息。据《苏州府志》记载,苏州城区明代有园林271座。小桥流水,青砖黛瓦,富有江 南特色的苏州民居星罗棋布,这些都是香山帮建筑艺术的伟大业绩。香山帮技术的有效承传和人才的辈出为紫禁城的创造准备了充分的人才和技术。而紫禁城的建造 也成了香山帮兴盛极致的佳作,蒯祥很自然地把江南建筑风格带进北京城,使其融为一体。蒯祥成为皇帝尊称的“蒯鲁班”官至工部左侍郎,成为香山帮的鼻祖,这 一切是顺理成章。
     由此观之不能不说是吴文化创造了一代建筑艺术人才,是吴文化孕育和催生了紫禁城的诞生。
     紫禁城是中华文化的标记
     宗白华先生曾经说过,一部西洋美术史是以建筑为骨干来贯穿的。我们可以不可以这样认为:一部中华建筑史是以紫禁城的建筑为其典范为其文化标识的。难怪,法国文化年在中国举办的时候,法国总统希拉克站在故宫广场上说,中国文化是世界上最伟大的文化。
      紫禁城是一幅立体的绘画作品,是人类艺术创作的结晶。无论从整体的布局,每一建筑设计的位置到建筑色彩、线条,甚至室内装饰都与绘画作品同一个思想。而整体印象是:气韵生动。
      不但如此,紫禁城承载着中华民族优秀的品格。合理通畅的空间布局,预示了中国人博大、宽阔的胸怀;厅堂典雅设计表现了中国人热情友好的品德;江南园林风 格的再现,体现了中国人对大自然的热爱;精美的室内装饰,说明了中国人对美好生活的向往;那些做工考究,雕刻细微的设计,充分说明了中国人认真、刻苦、精 益求精的精神;而那些飞檐和翘角则展示着中国人积极向上的奋斗精神……
       蒯祥、香山帮匠人以及各地匠人创建了紫禁城,而吴文化孕育了蒯祥及香山帮匠人。所以紫禁城表现为吴文化的产物,从根本上来说,紫禁城是中华文化的产物。由于紫禁城的特殊性和惟一性,紫禁城成为中华文化的标记。
       吴文化不但孕育了蒯祥及香山帮匠人,而且以沈周为首的明四家、书画大师董其昌等人的优秀文化,使吴文化更加丰富、灿烂。建筑艺术在传统文化的大环境中一 代一代传承下去,明正德四年建造的苏州园林的代表作:拙政园,就是最好的说明。蒯祥之后,清代活跃在建筑界的姚氏家族也诞生在香山。其杰出代表一代宗师姚 承祖是香山墅里村人。生于1866年,卒于1938年。其祖父姚灿庭,是一位出色的木匠,曾作《梓业遗书》五卷,惜今已失传。姚承祖不但继承了父业的精湛 手艺,而且在50多年的建筑生涯中,积累了丰富经验,出版发行了《营造法原》,全文13.5万字,分列16章,图版52幅,插图照片128帧。改变了香山 帮匠人口授带徒的习惯,填补了文献的缺失,实为一部学术价值极高的传世之作,被国人誉为中国南方传统建筑的宝典。苏州怡园藕香榭、光福香雪海梅花亭、木渎 灵岩山大雄宝殿和严家花园,均是他的代表作。
       而今,苏州香山帮古园林建筑已传播到国外。美国洛杉矶的夏园、纽约明轩、波特兰市兰苏园、加拿大温哥华逸园已被深深打上了中国文化的印记。蒯祥及其香山帮匠人,还有一切沐浴中国文化成长起来的建筑艺人怎能不为此而高兴呢?

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关于赵州桥的介绍

      赵州桥又名安济桥,建于隋大业(公元605-618)年间,是著名匠师李春建造。桥长64.40米,跨径37.02米,是当今世界上跨径最 大、建造最早的单孔敞肩型石拱桥。因桥两端肩部各有二个小孔,不是实的,故称敞肩型,这是世界造桥史的一个创造(没有小拱的称为满肩或实肩型)。

      赵州桥距今已1400年,经历了10次水灾,8次战乱和多次地震,特别是1966年邢台发生的7.6级地震,邢台距这里有40多公里,这里也有四点几级 地震,赵州桥都没有被破坏,著名桥梁专家茅以升说,先不管桥的内部结构,仅就它能够存在1300多年就说明了一切。1963年的水灾大水淹到桥拱的龙嘴 处,据当地的老人说,站在桥上都能感觉桥身很大的晃动。据记载,赵州桥自建成至今共修缮8次。

       在主拱券的上边两端又各加设了二个小拱,一是可节省材料,二是减少桥身自重(减少自重15%),而且能增加桥下河水的泄流量。

      1979年5月,由中国科学院自然史组等四个单位组成联合调查组,对赵州桥的桥基进行了调查,自重为2800吨的赵州桥,而它的根基只是有五层石条砌成高1.55米的桥台,直接建在自然砂石上。

      这么浅的桥基简直令人难以置信,梁思成先生1933年考察时还认为这只是防水流冲刷而用的金刚墙,而不是承纳桥券全部荷载的基础。他在报告中写道:

      “为要实测券基,我们在北面券脚下发掘,但在现在河床下约70-80厘米,即发现承在券下平置的石壁。石共五层,共高1.58米,每层较上—层稍出台, 下面并无坚实的基础,分明只是防水流冲刷而用的金刚墙,而非承纳桥券全部荷载的基础。因再下30-40厘米便即见水,所以除非大规模的发掘,实无法进达我 们据学理推测的大座桥基的位置。”

      为了保护赵州桥,上世纪末在赵州桥东100米处新建的桥梁,其结构还是沿袭赵州桥,只是主拱上的小拱数量增加到一边5个。

       安济桥在桥梁建筑史上占有重要的地位,对我国后代桥梁建筑有着深远的影响,尤其是“敞肩拱”的运用,实为世界桥梁史上的首创,是世界上第一座敞肩拱桥。在 欧洲,直到1883年,法国在亚哥河上修建的安顿尼特铁路石拱桥和卢森堡建造的大石桥,才揭开欧洲建造大跨度敞肩拱桥的序幕,比安济桥晚了近1300年。 知道安济桥的西方桥梁专家也都认为,安济桥敞肩拱建筑,堪称现代许多钢筋混凝土桥梁的祖先,开了一代桥风。

      特别值得提出 的是赵州桥的基础非常坚固。1350年来,两边桥基下沉水平只差5厘米,这说明李春桥址选择科学合理。赵州桥桥基,是建筑在清水河河床的白粗沙层上,既没 有打桩,也没有其他石料,桥台仅用五层石料砌成,桥基很牢,结构简单。在1350年前,李春就敢用这样天然地基来承担大桥的全部重量,可见李春对工程学、 力学、建筑学、水文、地质等都有深刻的理解。李春有这么多科学知识,无疑是他从劳动实践中获得和积累的。

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《钢结构的平面内稳定》读后感

      经过一年多的阅读,终于将童根树的这本书读了1.5遍,之所以有个0.5遍是因为书买回来就乱翻了一通,边看便觉得这是本好书,只是有几个问 题影响我的阅读,一是书中很多高等数学公式让我觉得白上了几年大学,看的时候总是有点弱智,看矩阵公式更是头痛不已,当然这次看还有这个问题;二是书中的 符号太多,也许对于很多人不是问题,但对我这般有些愚钝的家伙,看每个符号只若如初见,偏偏书中没有索引,所以经常看一个公式就需要花好长时间回去看看符 号都是什么意思,只怪自己记忆能力不足,但是还是建议童教授再版时叫自己的学生搞一个索引,这样大家学起来要开心容易些。私下觉得这是童教授给大家提高自 身水平的一个方法。

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《钢结构的平面外稳定》

      现在的书太多,可真正让你觉得有收获的好书很少,结构的书籍也是如此,同样题目的书大同小异,想来现在计算机发达了,拷贝就可以作出一本书来,每次到书店里翻书都要不停的检查,以免买回后悔。

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关于砌体结构高厚比计算两个问题的看法

    1.对于单层房屋都是举的屋脊线在中轴线的单层坡屋面厂房,要求验算其山墙的高厚比。我发现书中解答的隐含意思是:按照规范表格4.2.1单独判断 山墙的刚性、刚弹性、弹性,此时s取纵墙的间距,其判断结果多数山墙是刚性山墙,这样再查规范5.1.3表格求得山墙的计算高度,用于求山墙的高厚比。我 认为规范表格4.2.1是用来判断“房屋的静力计算方案”的,就是整个房屋的性质,而书中单独判断山墙的性质似乎不妥,正确的应该是用横墙间距判断房屋的 刚性、刚弹性、弹性,然后再查规范5.1.3表格求得山墙的计算高度,用于求山墙的高厚比。注意此时判断的结构经常就不是刚性方案了,所以计算高度的差别 比较大。这个问题需要大家讨论一下。

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写了个无结构设计责任的任务书

一、原建筑主体为混凝土框架-核心筒结构,位于开罗市中心,高约150米,主体结构已完工;
二、加层位置位于建筑物顶层,详见建筑方案图;

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砌体结构设计规范GB50003-2001学习(五)__材料部分

       提高砂浆强度对提高砌体强度的作用有限的,砂浆的强度等级增加,对砌体强度的提高作用的比例是逐级递减的,如普通烧结砖MU10级,砂浆强度由 M2.5改成M5.0后,抗压强度设计值提高约15%,抗剪能力提高约37%;砂浆强度由M5.0改成M7.5后,抗压强度设计值提高约13%,抗剪能力 提高约27%;砂浆强度由M7.5改成M10后,抗压强度设计值提高约12%,抗剪能力提高约21%;当砂浆强度等级大于M10以后,

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砌体结构设计规范GB50003-2001学习(四)__材料部分

四、砌体强度试验确定
       1、在抗压强度试验中,各类砌体试验构件尺寸不完全相同,但是采用同一加 工原则即砌体高厚比等于3,在计算砌体受压承载力的影响系数时,高厚比系数是大于等于3的。试验中以试件出现第一条受力的发丝裂缝相对应的荷载值作为抗压 破坏荷载值,再除以试件面积得到该试件的抗压强度。

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砌体结构设计规范GB50003-2001学习(三)__材料部分

      砌筑砂浆是砌体结构的粘接剂,将块体粘结在一起,形成可以承担各种荷载组和效应的的结构砌体。砂浆与混凝土的区别在于不含粗骨料,可认为砂浆是 混凝土的一种特例,也可称为细骨料混凝土。砌体也可以不采用砌筑砂浆,仅使用块体砌筑,这样的砌体从设计角度来讲,仅有抗压强度,而没有抗剪、抗拉强度, 也就是说只能用于承受竖向荷载情况。

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