张旭
有限元分析能够对于传统古建筑的受力情况进行计算,需要相关人员对其予以充分关注,确保结构安全,为后续古建筑修缮设计工作的顺利开展提供支持。文章简要介绍了古建筑修缮作用,分析了古建筑修缮设计过程中存在的问题,并探究了有限元分析在古建筑修缮设计中的运用,希望能够为古建筑修缮设计工作的顺利开展提供参考。
古建筑的施工效果会被匠人的水平所影响,并且所用工艺一般是手口相传,侧重实用性,并未形成完善的理论知识体系。因此,古建筑承重结构受力体系和现代结构力学体系存在一定差异,在开展潜在病害和安全问题分析以及古建筑修缮设计时,需要在前期进行现场考察,全面了解受损情况,有针对性地运用措施处理病害。需要注意的是,由于古建筑的原材料存在差异、结构复杂程度较高,需要相关人员对于工程分析予以充分关注,在有限元分析支持下明确承重能力,确保结构处在安全状态下,为后续设计工作的开展提供支持。
古建筑修缮作用
古建筑是一种特殊的历史载体,其中包含的意义不但可以在艺术层面得到反映,还能够展现出民族文化和历史精神。不论是在哪个国家,都需要对于古建筑修缮保护工作予以充分关注。如果未将古建筑保护落到实处,展现出应有价值,古建筑将会遭到不同程度损坏,即使用现代化技术开展修复,也难以展现出古建筑的优势。为了改善这一情况,必须要做好古建筑修缮设计工作。
古建筑修缮设计需要遵循的原则
原真性保护。在开展古建筑修缮设计工作时,必须要重视保护工作,确保古建筑的价值可以得到充分体现,并真实展现出古建筑的历史性。要确保完整性。施工人员在开展古建筑修缮设计时,不但要确保古建筑整体是完整的,还需要对古建筑周围的环境开展保护,做好修缮工作。避免由于周围环境被损坏,对于古建筑造成的不利影响。需要擴大修缮范围。这需要工作人员加大力度分析古建筑中包含的民族和文学特色,并做好保护工作。除此之外,还需要对于古建筑附近的基础设施设备进行完善。
古建筑修缮设计存在的问题
在新时期,古建筑修缮设计已经获得了一些成绩,但是由于多种因素的影响,仍有不足,需要相关人员大力探究,明确古建筑修缮设计过程中存在的问题,并进行优化。可以将古建筑修缮设计常见问题总结为以下几点内容:
所用观念存在一定滞后性。在开展古建筑修缮设计时,政府和组织机构存在一些盲目的情况,比如说,虽然对于出现问题进行了修复,但是并未对于被腐蚀材料和褪色情况开展处理、保护。部分古建筑修缮设计过程中虽然对于现代化技术进行了运用,但是未从建筑物现实情况开展修复,导致古建筑受到了一定程度损害,历史文化价值得不到体现。大部分古建筑修复整改并不合理。进行古建筑修缮设计的工作人员对于历史和文化的认识较为片面,再加上所开展的修缮并不恰当,导致古建筑的历史感难以得到体现。
尚未明确修缮概念。部分古建筑修缮单位在开展修缮过程中将创新作为重点,希望可以在对于外观进行调整的同时展现出文化特征。但是,在现实操作时,很可能会将翻修古建筑和修缮设计画上等号。比如说,在对于元代建筑物开展修缮时,展现出了宋代特色,虽然可以使建筑物更加美观、稳定程度也得到了一定提高,但是建筑物的风格出现了显著变化。因此,需要在确保古建筑物具有较强原始性、比较完整的前提下,做好保护工作,更新修缮方式。
修缮方法不合理。在开展古建筑修缮工作时,大部分文物保护单位会将现代技术作为修缮设计重点。虽然可以缩短修缮时间,但是在保留历史痕迹时,远不及原始风貌的留存。并且在开展保护、修缮工作时仍有着过于表面化而忽视实质的情况。部分建筑物产生了潮湿、虫蛀等问题,导致建筑物出现了一些安全问题。之所以会出现这些情况,主要是因为所用修复方式并不合理。
古建筑整体受到了损害。随着城市规模的进一步扩大,大部分地区都出现划分老城区、新城区的情况,城市结构越发复杂,所处文化环境也越发多变。部分区域很可能会为了推动城市的进一步发展,而选择放弃一些古建筑,导致古建筑的规模明显减少。虽然部分古建筑已经被修缮,却因为修缮技术较为落后,对于原本的风格造成了冲击。
提高古建筑修缮设计水平措施
提高古建筑修缮设计水平是非常关键的,是时代发展的必然,能够为古建筑保护工作的顺利开展提供支持,继承和发扬中华优秀传统文化。因此,相关人员必须要认识到古建筑修缮设计的重要性,明确古建筑修缮设计各阶段出现的不足,并做出优化。工作人员可以从以下几点出发进行古建筑修缮设计工作,确保古建筑的价值可以得到充分体现:
明确需要保护的内容。在开展古建筑修缮设计工作时,既需要对于建筑物的本体进行保护工作,还需要确保古建筑具有较强文化内涵、能够展现出艺术性,做好对于周围环境、建筑材料的保护工作。古建筑中存在着较多古代政治、经济、民俗文化资料,如果受到损害,将会使文化信息丢失。并且,古建筑中还包含着较多装饰、陈设、雕刻技巧,现代建筑师能够在古代建筑中发掘灵感,改进设计观念。古建筑的存在与古建筑所处环境联系紧密,能够展现出风土文化。因此,在开展修缮和设计工作时不应随意挪动古建筑,确保古建筑具有一定韵味。
增强修缮设计人员整体实力。在开展古建筑修缮时,要想提高修缮效果,人力资源有着不容忽视的作用。要构建整体实力较强的技术团队,在确保修缮设计人员具有一定审美能力的同时,保证其能够熟练地对于不同修缮设计技术进行运用。文物保护单位需要吸引较多现代化人才参与其中,并为修缮设计人员提供学习的机会,确保修缮工作可以高效开展,能够展现出应有价值。
提供充足资金。在进行古建筑修缮设计时,资金包含着财政资金、经营投入、社会资金花费、个人花费等。想要使资金在古建筑修缮设计过程中得到充分应用,需要从以下方面开展工作:政府部门要提供专项资金,对于由国家管理的古建筑进行修缮保护。如果并未运用所有资金,可以将资金运用到之后的保养工作中。如果古建筑属于村组织,村组织需要承担起开展修缮设计的责任,并支付一定费用。如果修缮工作需要投入的资金较多,可以申请国家相关部门进行补贴。最后,如果古建筑需要大面积修缮,对于资金需求量较高,可面向社会筹集资金,避免由于资金不足,阻碍古建筑修缮设计工作的开展。
古建筑修缮技术要点
加强传统修缮方法和现代修缮方法的互补。开展古建筑修缮需要做好测绘、调查、分析、修缮、保护等工作,因此对于人力资源、设备、资金等有着较高要求。在传统模式下,开展古建筑修缮设计对于技术的应用较少,需要通过人工开展操作,必须要保证修缮人员具有较高技术水平、灵活应用各项工艺。而随着时代的进一步发展和技术水平的提升,古建筑修缮技术获得了更好的发展,降低了古建筑修缮的难度,为古建筑真实风貌的还原提供了一定条件。并且,更多新技术和新材料也在古建筑修缮设计中得到了运用。和传统的修缮模式进行对比,可以发现新材料可以更好地开展加固操作,降低对于古建筑造成的损害,防止由于材料挑选并不合理对于古建筑产生的威胁。从新技术的角度进行分析,对地域现代化技术进行应用,可以降低修缮设计人员工作压力。从部分修缮工作的角度来进行分析,对于现代化技术开展修缮设计工作更加恰当,可以避免修缮过程对于古建筑造成的损害,并且清晰程度较高。需要重视的是,进行古建筑修缮不能过度依赖现代技术,而是要将传统修缮工艺和现代技术相衔接。在应用环节,还需要组织修缮人员开展学习,掌握最新的修缮技术,并有针对性地进行运用,确保新型修缮技术可以和传统修缮方式互补,展现出最大化作用。
搜集古建筑相关资料调整修缮设计方案。借助于搜集汇总古建筑资料,可以对于古建筑的时代特征、历史特色以及各個时期的修缮情况形成一定了解,提高工作人员对于古建筑的认识,明确古建筑的结构特征、艺术性等,并在施工各环节展现出古建筑的历史风貌和优秀传统文化。并且,古建筑资料能够为之后施工材料的挑选以及工艺的运用提供条件。只有合理挑选材料,有针对性地应用修缮技术,才能够对于古建筑进行复原,留存历史特点,使古建筑更加真实、完整。古建筑修复人员在开展工作时,要考虑到古建筑的特征和受损情况,明确对于古建筑修缮的需要,打造切实可行的修缮措施。只有如此,才能够展现出古建筑修缮设计的意义,延长古建筑的留存时间。
有限元分析在古建筑修缮设计中的运用
将有限元分析运用到古建筑修缮设计中非常关键,需要相关人员做好承载力计算工作。比如,在对浙江省级文物保护单位太平桥进行修缮设计时,需要将有限元分析法应用其中。
工程简介。太平桥处于浙江省平湖市落北港,是在清朝乾隆三十五年修建的,属于单孔石拱桥,全长为27.22米,东西呈现喇叭状,桥面两侧有栏板石、抱鼓石。因为修建时间距今较久,并且会受气温、降水、地形、地势所影响,拱券石、拱券的受力都会出现变化,在尚未修缮前已经成为了危桥。需要相关人员予以充分重视。
有限元分析模型。借助于常规分析检测以及计算,很难精准分析出古桥结构的安全程度。如果仅凭借经验进行工作,将很难提高相关工作的合理性。而应用有限元分析计算桥体受力情况,可以了解到古桥结构是否会出现安全问题。
要对于有限元软件进行应用,打造和太平桥相关三维模型,从桥身被损坏情况出发明确截面折减系数造成的影响,进而对于拱桥荷载情况形成一定了解。截面折减系数要将拱券的分化情况、松动、位移状态作为关注的重点,运用相关公式明确各项指标权重,进而对于桥受损情况形成一定了解。
因为修建时间较为久远,也没有定期养护工作的开展,太平桥受到了不同程度的损害,特别是拱券出现移动、松动等问题,拱券的承载性能明显下滑。因此,想要提高桥身承载量计算精准程度,就需要将检测结果作为前提提高折减科学性。一般情况下,截面折减系数为0.98。
结构承载能力计算。在构建有限元模型时,需要对石料和砂浆进行分析,并进行假设,根据相关规定明确各项数值。对于太平桥现场测绘数据开展分析,需要在分析软件支持下对于太平桥有限元模型形成认识,打造实体单元拱桥,明确各项节点,并在软件中输入数据。
分析判断正应力结算结果,需要根据正常应用极限状态开展设计,对于恒载和活载情况形成一定了解。通常情况下,桥体的正常应力结构在0.803兆帕。
分析后取得的结论。对有限元模型进行探究,并开展折减,可以认识到古桥能够在恒载、活载组合作用下符合应用需要,避免病害对于结构造成的威胁,尽可能降低安全问题的产生。因此,在开展修缮时,要将确保主体结构安全作为基础,并进行最小化干预,仅对于拱券石、护券石进行处理,保证位移构件是安全的。不需要对于桥身开展整体加固以及大规模维修养护,可以更好地展现出古建筑的历史性。
综上所述,将有限元分析运用到结构相对复杂、和常规结构体系并不相同的传统古建筑中优势较为突出,可以为古建筑修缮设计的开展提供支持。需要相关人员对其予以充分关注,明确结构应力点位,提高建筑结构安全程度,为后续修缮设计的开展提供条件。
(作者单位:山西蓝胜古建筑设计有限公司)