古典柱式結(jié)構(gòu)中的力學(xué)

1、古典柱式結(jié)構(gòu)中的力學(xué)與美學(xué)及其現(xiàn)代演繹摘要：本文主要討論的對(duì)象是古典柱式結(jié)構(gòu)的審美體驗(yàn)、強(qiáng)度與穩(wěn)定性以及傳統(tǒng)柱式元素在現(xiàn)代建筑，尤其是在復(fù)古主義流派的運(yùn)用。其中古典柱式結(jié)構(gòu)按照時(shí)期和地理位置分為三部分，古埃及、古希臘、古羅馬；主要討論柱式結(jié)構(gòu)包括紙莎草柱式、多立克柱式（Donic）、愛奧尼柱式(Ionic)、科林斯柱式（Cinthian）、塔什干柱式、混合柱式。關(guān)于強(qiáng)度和穩(wěn)定性，本文的重點(diǎn)是不同體量的柱式結(jié)構(gòu)其在靜載荷、風(fēng)載荷下的穩(wěn)定性

2、差異。而復(fù)古主義中羅馬式復(fù)古和希臘式復(fù)古采用了大量的柱式元素，但羅馬式復(fù)古運(yùn)用的柱式結(jié)構(gòu)元素較希臘式復(fù)古多，所以在現(xiàn)代建筑方面主要分析復(fù)古主義流派中的羅馬式復(fù)古。正文：I古典柱式結(jié)構(gòu)的比較分析1i柱式結(jié)構(gòu)的共性柱式結(jié)構(gòu)指的是石質(zhì)梁柱結(jié)構(gòu)各部件的樣式以及它們之間組合搭接的基本方式。它的基本單位是柱和檐。但本文所討論的柱式結(jié)構(gòu)是檐以下到柱基的部分。柱可分為柱基、柱身、柱頭三部分。其中柱基的作用是銜接地基與柱式結(jié)構(gòu)，主要提供軸力和剪力，在遇到

3、地質(zhì)災(zāi)害比如地震時(shí)，柱基還能提供彎矩作用。柱身通過其軸向橫截面的半徑與柱身的高度之間的關(guān)系，賦予整個(gè)柱式結(jié)構(gòu)一定的直觀的體量，通過這樣特定的體量以及柱身上的紋飾給參觀者一定視覺上的體驗(yàn)，讓參觀者感受到設(shè)計(jì)者所要表達(dá)之意境。柱頭組合在柱身之上，是整個(gè)柱式結(jié)構(gòu)中最能直接表現(xiàn)整個(gè)結(jié)構(gòu)所承載的社會(huì)文化與審美旨趣的部分，它通過其雕飾反映一個(gè)社會(huì)的生活、信仰、審美、文化等。柱式結(jié)構(gòu)所用材質(zhì)均為石質(zhì)材料，其特性為抗壓不抗拉，并且抗彎性能較差。古典柱式

4、結(jié)構(gòu)的石質(zhì)材料應(yīng)該是一種硬石材料，它的密度為1800kgm3，楊氏模量為7.8x103，墻底摩擦系數(shù)大約是0.4，允許應(yīng)力和允許剪力分別是2.5MPa和0.35MPa2。另外，石質(zhì)結(jié)構(gòu)的自然腐蝕主要考慮兩類即可，一類是風(fēng)應(yīng)力腐蝕、一類是化學(xué)腐蝕。其自然腐蝕的機(jī)理是在長(zhǎng)久的自然風(fēng)載荷的作用下，石質(zhì)梁柱發(fā)生疲勞，其表面出現(xiàn)極細(xì)的裂紋，出現(xiàn)裂紋以后風(fēng)載荷繼續(xù)作用將發(fā)生應(yīng)力集中，導(dǎo)致裂紋進(jìn)一步擴(kuò)大。若遇到雨天或者潮濕的天氣，裂紋內(nèi)將出現(xiàn)積水，此

5、時(shí)發(fā)生化學(xué)腐蝕，原理為:。也就是說，石質(zhì)材料中的不溶性碳酸鹽將23223)(HCOXOHCOXCO???少量與水和空氣中的二氧化碳作用，生成可溶性的碳酸氫鹽，由于材料中的碳酸鹽分布具有隨機(jī)性，導(dǎo)致石質(zhì)材料的裂紋發(fā)生不規(guī)則擴(kuò)大，并與持續(xù)的風(fēng)載荷作用共同造成柱式結(jié)構(gòu)的腐蝕3。1以下論述中不插入圖片，參考圖片參見文末2摘自《砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)》3參考自《材料腐蝕與防護(hù)》科林斯柱式出現(xiàn)時(shí)間比前兩者晚，是愛奧尼柱式的一種變體。它的柱身與底面直徑之比

6、比較接近愛奧尼柱式，為9：1。它與愛奧尼柱式最大的不同在于柱頭的造型。其柱頭下部為兩重毛莨葉形的裝飾，葉群中伸出的長(zhǎng)卷蔓伸向上部正方形托板的四角。這種柱式和紙莎草柱式類似，其柱頭造型來源于生活，反映設(shè)計(jì)者對(duì)于生活的熱愛，給人一種華麗之感，同時(shí)也給參觀者一種藝術(shù)來源于生活的旨趣。所以古希臘柱式的特點(diǎn)可以概括為柱基的使用與否取決于設(shè)計(jì)者想要表達(dá)的主題；柱身的高度與地面直徑具有嚴(yán)格的數(shù)學(xué)比例，這反映了古希臘人追求科學(xué)與理性的哲學(xué)觀；同時(shí)柱頭造

7、型的題材也不再局限于表達(dá)日常生活中的事物，也可以是表達(dá)設(shè)計(jì)者某些抽象的寓意，更加關(guān)注于人本身的一種人文屬性。并且古埃及柱式多作為金字塔的配置建筑或者作為主體獨(dú)立出現(xiàn)在一個(gè)建筑群中，但是古希臘柱式則集中出現(xiàn)在神廟的建筑中，作為構(gòu)成神廟的主體。所以古埃及柱式更講究單個(gè)柱式結(jié)構(gòu)上的體量和紋飾，而古希臘柱式則更講究一系列柱式結(jié)構(gòu)的相互配合統(tǒng)一，以此起到一種造勢(shì)的作用，給人以敬畏、震撼之感。3.古羅馬柱式古羅馬柱式除了多立克柱式、愛奧尼柱式、科林

8、斯柱式外還有兩種誕生于古羅馬本土的柱式結(jié)構(gòu)5，分別為塔什干柱式和混合式。塔什干柱式表面運(yùn)用了極少的裝飾，其柱頭上的托板較古希臘多立克柱式的更薄，其柱身特征與多立克柱式類似，但由于裝飾極少，柱基也相對(duì)較低，所以給人一種簡(jiǎn)潔、果斷、強(qiáng)悍之感。古羅馬多立克柱式則比較像羅馬人在塔什干柱式的基礎(chǔ)上模仿古希臘多立克柱式的成果。古羅馬多立克柱式柱頭的托板較古希臘多立克柱頭的托板薄，并且在底部加上了柱基，同時(shí)也淡化了柱身上的紋飾。古羅馬愛奧尼柱式的柱頭

9、上有前后共四個(gè)卷渦，相對(duì)古希臘愛奧尼柱式而言，其方向性雖有所淡化，卻增強(qiáng)了給參觀者帶來的對(duì)稱性美感與觀賞的一致性。而混合式只是將愛奧尼柱式與科林斯柱式的柱頭主要元素混合在一起，使得柱式結(jié)構(gòu)更加華麗，裝飾更加繁富。由此可見，古羅馬柱式的特點(diǎn)為其柱式結(jié)構(gòu)大量吸收古希臘柱式的特點(diǎn)，但卻又保留著自己的特點(diǎn)，兩者相互融合形成了獨(dú)特的古羅馬柱式結(jié)構(gòu)。并且其表現(xiàn)的內(nèi)涵從對(duì)人的權(quán)利、人文主義跳出來，進(jìn)入到更高層次的民族同一性。柱式結(jié)構(gòu)的功能性也變得更加