钢结构的建筑艺术效果和造价

　　这篇建筑类期刊投稿发表了钢结构的建筑艺术效果和造价，钢结构用于很多仿古建筑当中收到了良好的艺术效果，钢结构建筑设计是仿古建筑设计的一个重要环节，论文就中国古建筑的历史文化特色探讨了钢结构设计和建筑设计。

　　关键词:建筑类期刊投稿,钢结构,仿古建筑,建筑风格,造价经济

　　1工程概况

　　汉中市石门水库位于陕西省汉中市北18km，修建于20世纪70年代初，大坝为钢筋混凝土双曲拱坝，高88m，总库容1.08亿m3，是一座以灌溉为主，兼顾发电、防洪功能的大(2)型水库。依托石门水库建成的石门栈道风景区是国家AAAA级风景区。石门水电站根据灌溉渠道布置修建，分东干渠首的东电站、西干渠首的西电站、河床主电站及后来续建的河床8号机电站共4处，8台机组总装机4.2万kW。石门水电站已运行四十多年，发电设备落后、厂房陈旧，2012年被列入陕西省农村小水电增效扩容试点项目，主要包括水轮发电机组更新、电气设备更新、电站房屋建筑改造部分。笔者完成了水电站厂房改造工程的设计工作，现就该工程改造设计谈谈自己的经验与体会，仅供同类工程参考。

　　2设计要求、理念、方案

　　石门水电站位于石门风景区内，景区总体规划所有建筑的造型、色调为“两汉三国”建筑风格。石门水电站业主基于自身发电生产的需要和风景区总体规划，要求对东、西、8号机水电站厂房、办公楼、4个车间结构进行加固改造以保证发电生产需要，并且对建筑外观进行仿古改造，达到景区总体规划的“两汉三国”建筑风格要求。笔者所在团队承担了上述房屋建筑改造设计任务，其中东、西、8号机这3座水电站厂房、建筑面积共727m2的改造设计任务由笔者完成。

　　通过查阅3座水电站厂房竣工图纸，笔者有了初步认识。东、西电站厂房修建于20世纪70年代初，为地上式单层结构，东电站厂房长31m、宽11.7m、高8.5m;西电站厂房长15.2m、宽11m、高8.5m，两个厂房构造均为带牛腿变截面钢筋混凝土排架柱、薄腹屋面梁、预制槽型板平屋顶结构，厂房桁车标准10t。8号机厂房修建于2010年，属于后期续建电站，厂房为地上式3层框架结构，长18.8m、宽10.5m、高14m，桁车标准10t。建筑设计方案选择上，笔者以厂房实际长、宽、高尺寸为基础，结合“两汉三国”仿古建筑构造特点，以达到建筑与周围环境相协调为设计理念，认真构思每一个厂房建筑造型。

　　经分析比较确定建筑设计方案为:长、宽尺寸比例大的东、西厂房仿古屋盖为歇山造型，长、宽尺寸比例小的8号机厂房仿古屋盖确定为庑殿造型(以下举例插图为西电站设计方案，见图1，图2)。在仿古结构设计方案上，笔者考虑如果采用当今流行的钢筋混凝土结构，针对此次厂房跨度大、层高大的实际情况，就有屋顶自重大、抗震性能差、造价高的缺点;而采用钢结构虽可减轻屋盖自重，节省投资，但在展现中国古建筑飞檐翘角、质朴厚重方面，又显得比较现代、单薄，在细节处理上也有一定的难度。当今将钢结构和仿古建筑有机结合在一起的实例较为罕见，笔者在查阅大量资料的基础上，结合本人对古建设计的实际经验，决定将厂房仿古屋盖设计为钢结构，成功地解决了这一问题。

　　3建筑设计

　　在建筑细节上体现出中国古建筑的历史文化特色，是仿古建筑设计的一个重要环节。根据中国建筑史，汉代建筑屋面为灰陶瓦作，建筑色调以朱红、灰白为主。设计屋面为灰陶2号筒板瓦，滴水、勾头、挡沟等瓦饰配件按2号灰陶型号选用。屋脊设计尺寸突出主脊、垂脊、戗脊、围脊主次比例;屋脊造型选用仿汉灰陶脊成品，要求正脊无吻、垂脊无兽，脊高大平直，棱角分明，尾部翘起，与平直屋面结合，呈现出雄浑粗犷的汉代建筑风格。檐口、搏风板、山花设计用3mm钢板为面板，L40×4角钢包边，制作不易变形，显得有厚重感。屋檐下部用薄钢板吊顶，掩饰了悬挑屋檐下现代钢结构的缺点。建筑色调以朱红和灰白为主，檐口、搏风板、山花刷朱红色磁漆，墙体刷灰白色仿石漆，墙裙勒脚贴青灰色文化石。

　　4结构设计

　　按照SL266—2001水电站厂房设计规范，笔者确定该工程水工建筑物级别为3级，抗震设防烈度为7度，设计基本地震加速度0.1g，按GB5009—2012建筑结构荷载规范确定标准荷载。其中风荷载标准值取w0=0.5kPa，是根据封闭式双屋面、屋面高度、风荷载体型系数计算确定。笔者现场检查这3座水电站厂房，厂房经多年运行墙体局部有裂缝，屋顶有几处渗水的现象，但结构未见有贯穿性裂缝，主体结构尚好。笔者按仿古改造后荷载工况进行了厂房结构抗震验算，验算满足抗震要求，表明厂房结构是安全的，针对于墙体局部裂缝，可采用钢板网水泥砂浆抹面进行修补。厂房仿古改造结构设计分为钢筋混凝土结构和屋面钢结构两部分。

　　4.1钢筋混凝土结构设计拆除原厂房屋檐、女儿墙，沿厂房外墙顶设计一道300mm×400mm钢筋混凝土连系梁，该连系梁和原排架柱顶植筋连接，以承载仿古屋面钢屋架荷载并提高厂房结构的整体性，并在钢屋架支座位置设计预埋地脚螺栓及预埋支座钢板。

　　4.2屋面钢结构设计设计屋面坡度为0.5∶1(与水平夹角26.6°)，出檐1.2m～1.5m，灰陶瓦屋面。其结构设计包括钢屋架、C型钢檩条、屋面结构三部分。

　　1)钢屋架:主屋架设计为双坡水芬克式三角形钢屋架，轴线间距4m～5m。单坡水次屋架为直角三角形钢屋架，通过节点板与主屋架连接。屋架结构设计采用PKPM—STS软件。屋架采用在原厂房顶现场焊接，设计钢材用Q235，上下弦杆、腹杆构件采用双角钢夹填板组合焊接成T型截面。为便于钢檩安装，屋架上弦构件与填板焊接须用塞焊缝。节点设计是钢屋架设计的重点，节点位置、构造根据屋架受力特点灵活确定。

　　2)屋架支撑:为保证钢屋架受力稳定以及屋盖整体刚度，按钢结构单层厂房设计规范要求，厂房两侧钢屋架间上弦设交叉支撑四道、所有钢屋架间跨中设垂直支撑一道;设前后檐口、下弦中间共三道通长刚性角钢系杆。钢屋架和支撑、系杆间设计采用螺栓连接，便于安装调整。

　　3)屋面结构:包括C型钢檩条、压花钢板屋面、钢板网、水泥砂浆粘背瓦屋面共四部分。仿古屋面荷载较大，自重荷载达1.5kPa。屋面设计依据屋面压花钢板经济跨度确定钢檩条间距700mm，钢檩条设计为C200×60×20×2.5，通过檩托与钢屋架螺栓连接。屋面板设计选用3mm厚扁豆形花纹钢板(纹高2.5mm)，截面抗弯模量大、抗滑性能好。

　　5结语

　　石门水电站厂房改造工程竣工后，工程决算造价820元/m2，造价指标均低于钢筋混凝土仿古建筑;建筑外观效果符合石门风景区“两汉三国”的古建风格，建筑形态错落有致与周围风景融为一体，受到了游客和业内人士的一致好评。笔者通过探索与实践，深刻体会到钢结构运用于仿古建筑只要构思新颖、设计得体，就会收到较好的建筑艺术效果和造价经济效果。

　　作者：马建新 单位：陕西省汉中市石门水库管理局

　　推荐阅读：《建筑节能》杂志，创刊于1973年，是由中国建筑东北设计研究院有限公司主办，住房和城乡建设部建筑节能中心、清华大学建筑节能中心和中国建筑学会建筑材料分会协办的国家级建筑节能专业技术期刊。

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文章名称： 钢结构的建筑艺术效果和造价

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