所屬欄目:建筑設計論文 發布日期:2013-01-21 09:04 熱度:
摘要:當代木構建筑技術的發展:一方面是材料技術的發展和產業化體系上的突破創新,這為木結構應用于大型公共建筑提供了技術支持,;另一方面是木結構與其它結構形式結合,形成復合結構,它突破了木結構因其自身諸多缺陷而在結構形式及造型表現上受到的限制,集合了其他結構的長處,具有廣泛的適應性。而從結構的角度來看,節點的作用是體現力的平衡,這是在強度、剛度、穩定性三方面的綜合考慮。木結構除了作為建筑的支撐體系外,外露的構造節點亦是是空間中材料形態美的合理構成,體現出結構構思、材料力學特性和精美的加工工藝的綜合表現力,展現建筑空間藝術的整體感染力。因此,本文對木構建筑的節點表現進行了研究。
關鍵詞:木構建筑,節點,表現
1.傳統木構構件結合方式
1.1累疊結合一一井干
井干的搭接方式在構造上的主要方法是將實木平行向上層層壘置,在木材兩端開凹樺,在轉角處木料端部交叉咬合,通過原木縱橫交錯的嵌疊形成房屋四壁。井干結構歷史悠久,廣泛分布于森林豐富的地區。這種構造方式雖然有木材耗用量大、絕對尺度和開窗上受限等技術缺陷,然而因其搭接方式直率粗獷,給人自然野趣的感覺,在一些地區仍然受到人們的歡迎。
1.2交錯結合一一編織
細小的木料極富有韌性,基于這一點,人們將細小的木料互相交錯編織在一起,并形成有一定強度的較大的結構體。“虹橋結構”即是這種編織方法的延伸,只不過使用的不是細小的木條而是整根的原木,編織時利用的是木材抗彎的屬性。
1.3綁扎結合一一繩木
用柔韌的藤條或繩索將木料直接綁扎起來是最基本的木材搭接手段,這種繩木方式在人類早期建筑中十分普遍,今天在非洲、澳洲等地土著人的建筑依然可以見到,日本發展出一整套關于繩木建造施工的傳統工藝流傳至今。2000年漢諾威世博會的日本館就是當代繩木連接的典范。
繩木綁扎不僅能應用于木材的搭接,也延伸到竹材建筑的領域。竹子作為中空材料不適合打孔做成樺卯,采用綁扎就避免的對竹材生理結構的破壞。直到如今在盛產竹子的東南亞等地區,人們仍常常用綁扎的竹子制成腳手架來代替鋼材。
1.4穿插結合一一榫卯
榫卯搭接是指在木料上分別開樺頭和卯眼,通過它們之間的咬合,把木材連接起來的搭接方式。它功能在于使千百件獨立、松散的構件緊密結合成為一個符合設計要求和使用要求的完整結構體。中國傳統木構中的榫卯種類繁多、形態各異,這與榫卯的功能、木構件所處位置、構件之間的組合角度、結合方式以及安裝順序和安裝方法等均有密切關系。作為木結構最理想的搭接方式,榫卯是木構技術成熟的標志之一。
1.4.1榫卯搭接的特點:
(1)榫卯搭接具有一定強度、韌性和變形能力。榫頭和卯眼的穿插在力學上相當于鉸接點,可以承受特定方向上的拉力和壓力。
(2)榫卯搭接外形簡潔。榫卯設計的本身就是研究如何去除木料上多余的部分,來保證榫卯緊密地咬合,同時達到力學的要求。
(3)榫卯搭接剛性較低。由于木材斷面的損失,造成節點處力學性能大大下降,難以承擔大型木結構的連接作用。
1.4.2歐洲的榫卯技術
作為純木結構最理想的搭接方式,榫卯技術并不為中國和東亞地區所獨有,而是廣泛分布于世界各地,且各具鮮明特色。阿爾卑斯地區悠久的木構傳統使其榫卯技術相對于中國,具有自己顯著的特點:
(1)不會因為對節點整齊完整的美學追求,掩藏榫卯的構造搭接關系,互相搭接的如實呈現使節點的外觀更加原始和質樸;
(2)突破中國木構榫卯垂直正交的搭接關系局限,歐洲發展出一系列斜向相交的樺卯形式:
(3)不同于中國榫卯技術對其它輔助材料的排斥,金屬被廣泛用于歐洲木構建筑的榫卯的輔助搭接中。
2.當代木構節點的建造邏輯
節點設計對于建筑有著重要的意義,它甚至可以獨立于風格而存在。節點可以強化建筑的結構關系,建立建筑的尺度,表達建造的過程及建筑的文脈傳承。細致到位的節點設計既是建筑功能的保障,又能增強建筑的表現力。在木構節點設計中,搭接方法的不同帶來了木構節點的形式多樣,優秀的節點設計提升了當代木構建筑的質量和品位。在審美觀念向著多元化發展的今天,節點設計越來越多的包含了技術與文化的雙重美學訴求。
2.1榫卯節點的抽象與簡化
榫卯連接在傳統木構建筑中是一種優秀的構造手法,穿插連接各方向構件的同時也規范了建筑的整體造型,形成白身的造型特色。但是其剛性較低的結構弱點無法滿足當代大型木構建筑的結構強度要求。
當代建筑師希望借助榫卯的形式實現木構建筑作品與歷史的對話,力圖保留節點的傳統意向,同時為了滿足建筑力學和施工的要求,往往對傳統復雜的榫卯形式進行了抽象和簡化。在日本稱名寺本堂設計中就成功地對日本傳統的木構建筑榫卯節點的形式進行了簡化,同時又保留了歷史的意向。延續了濃重的禪宗的佛教氛圍。
2.2金屬節點的借鑒與引入
由于復合木結構引用了鋼結構的設計理念,節點處也同樣地使用金屬構件來滿足結構要求。不同于榫卯通過構件本身的穿插搭接,金屬節點通過金屬構件把木料間接地搭接起來。金屬的性能優異,強度高、鋼性強,用金屬節點能夠使木構件方便的與其它的材料連接,實現材料轉換,處理好防水防潮等問題,有效地發揮木材和金屬各自的優勢,易于處理復雜的節點,滿足節點的力學要求。因此設計簡便、連接有效的金屬節點被廣泛應用于當代木結構建筑之中。
2.3節點表現的兩種傾向一隱藏與展示
當結構被作為建筑的表現元素進入建筑設計的范疇,木結構與鋼結構等其他結構形式相結合形成的復合結構中,處于各種結構體系相連接的關健部位的節點就成為了設計的焦點。值得注意的是:為保證結構強度,受力復雜的節點處往往需增加結構輔助用材,因而變得復雜臃腫,這時節點的暴露必然影響結構造型表現。面對這種問題時有兩種策略:一種是力圖
保持節點外形的完整和簡潔;另一種則把節點造型的潛力放在首位。大量鋼結構金屬節點造型手法的引入使得結構造型更加自由。在這一前提下,將節點也作為造型的一部分積極地展示出來,成為一種新的美學取向。
3.鋼——木復合節點的造型表現
鋼結構的金屬節點不僅能滿足強度需求,而且對于較為復雜的構件連接,也顯示出更多的工業化生產和預制裝配的優勢。同時在復合結構中,鋼節點能夠較好的處理與混凝土、木材、玻璃等材料的過渡連接,自然成為當代復合木結構中輔助構造的首選。
當真實地展現結構和構造連接成為一種審美要求,鋼—木的節點不僅肩負著提供力的傳遞和保證強度的責任,而且更提出了節點造型表現的要求。現在越來越多的中拱、網架、懸索等結構中的一些空間三維、受力復雜、形體要求高的節點多采用成型的預制鋼節點。鋼節點的藝術化造型設計給木結構開拓了全新的思路。
4.結語
現代復合木結構建筑設計的前沿作品,或者是通過材料加工取得進步的方式,或是通過建筑結構的優化組合,或是引入計算機技術,采用特殊的施工技術使得各種新型結構得以實現,它們更多地強調表現結構的邏輯性,創造性和追求細節的完美表達。建筑技術的變化正把這種結構表現與節點造型表現朝著建筑師樂于采用的、且前景日益廣泛的方向推進。
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文章標題:木構建筑的節點表現研究
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