历史建筑保护及应用初探

历史建筑保护及应用初探

邹佳明

（西安科技大学，西安，710600）

摘要：历史建筑的保护、修复与应用是建筑业界内对于历史建筑的关注热点。历史建筑不仅承载着传统文化，更记录着建筑业界的成长历史，对历史建筑的高质量研究有利于推动建筑的更好发展。本文针对中国历史建筑的现状，研究分析了历史建筑保护修复的意义，以及对于历史建筑再利用与其“建造智慧”重新运用对建筑行业未来发展的作用。

关键词：历史建筑 保护 修复 应用

引 言

历史建筑保护及修复是建筑业界的重点问题，修复全部历史建筑面临着耗资巨大、耗时较长的困难，这意味着只能修复有价值的历史建筑，但对于未被修复的历史建筑的处理又是一项难题。同时，历史建筑中蕴含的中国智慧，也必须通过相关的专业研究来分析、传承，并用于现代建筑的实践中。本文将研究如何使历史建筑得到再利用，减少耗资，并充分发挥其现代价值，探讨历史建筑的修复及应用问题。

1历史建筑的修复现状

在当今社会，城市规划建设与历史建筑保护之间的存在一些矛盾冲突。市场经济条件下，部分历史建筑成为旅游等短期资产经营成本，得不到很好的保护。在新城市的规划建设中，大多忽视了对文化遗产地的保护。就目前现状，历史建筑修复耗资巨大，且受到自然环境、修复材料等的限制，大多表面存在缺陷或破损，存在着不少安全隐患。更重要的是修复技术专业性强、难度大，并且修复传统工艺也在逐渐流失，使得一些历史建筑很难得到较好的修复，甚至被遗弃。

2  历史建筑中的建造智慧

2.1  受力构件的设计

2.1.1 木构架的三大形式

抬梁式构架：在相邻两组梁架的垂直方向放置水平联系构件“坊”；在每一层梁的两端上放置“檩”，以加强梁架间水平方向的联系，共同组成稳固的组合构架，分散、承受上部屋顶荷载，减少屋顶对于底部的压力，使其更加稳固。因其耗费木材较多，稳定性较差，对古建筑屋面向柔性曲面、变提供了积极的客观条件，促进了屋角起翘和出翘的发展。【1】

穿斗式构架:由柱距较密，直径较细的落地柱直接承“檩”构成，柱与柱之间进深方向不设架空梁，用“穿”的枋木把柱子排成排架，最后用挑坊乘托挑檐构成。由于使用的木料较细，柱距较密，可节省木材，具有很好的抗风性能，但其构成的室内空间较为狭小。

井干式结构：使用原木将木料层叠，并在转角处使木料端部交叉咬合，构成臂架，没有使用梁和柱，在臂架两端架上立短柱以承脊檩。这种结构建造简单，但耗费的木材数量大，且建筑的绝对尺寸和开门窗空间受到限制。

2.1.2 斗拱结构

斗拱是古建筑中关键的结构构件之一，主要由斗、拱、昂、枋四部分共同构成，其作为支撑屋顶的重要受力构件。不仅解决了木材因刚度不够，导致应力易对梁架结构造成破坏的可能，也增加了屋檐出挑的宽度和高度，保护了内部构件，极大程度的减少了屋面及上部构架的荷载对于房屋整体的压力。斗拱中的“昂”前端向下斜垂，“枋”则将斗拱串联成一圈，形成一个整体，使房屋结构更加牢固稳定，当地震发生时，房屋受到震荡偏移，斗拱会起到一定的拉伸平衡作用，避免建筑物发生倒塌。【2】在地震反复作用下，斗拱结构层发生弹性变形和摩擦滑移，起到减震耗能的作用。【3】

2.1.3 榫卯结构

榫卯是中国古建筑的主要结构方式，具有良好的弹性和韧性，可以较好抵消水平推力作用,实现“以柔克刚”。在地震发生之初，榫、卯之间相互挤压，使刚节转化成铰接点，产生较大的塑性变形，极大地减轻了地震对结构的损害。【4】同时，榫与卯之间的连接不耗费钢材等资源，通过木件的多与少、高与低、长与短之间的组合，限制木件向各个方向的活动。虽然每个构件简单且不易受力，但是榫卯结构所组成的整体却能承受巨大的压力，甚至所受压力越大，其连接越坚固。

2.2  排水设计

2.2.1 构件种类

瓦是历史建筑中最主要的屋顶防水构件，主要原料为“土”。其特点为原料丰富、取材方便，加工过程简单，适用范围较广，基本不受地域和环境限制，可依据不同地区降雨特点，采用不同的铺装方式，损坏后易修复，可替换单个瓦片，工程量小且成本低。

青砖主要作用是透气透水。以故宫为例，地面上有许多带孔洞的石砖，这些孔洞实际上就是排水系统的进水口，从屋顶疏导下来的水通过这些空洞进入排水沟渠，这些雨水再通过地下的暗渠汇入内河，随后，雨水进入排水系统，利用故宫地势中央高、四周低、北部高、南部低的特点，在地下迅速将雨水汇合在内河中，一起流出宫外。

沟渠是排水的重要构件。福寿沟与全城的水塘连通起来，暴雨来时可调节流量，减少下水道溢流，完全利用城市地形的高度差，使水随着地形自然向下流，使城市的雨水和污水能自然排入江中，从而极大程度的减少雨水对房屋的迫害。

2.2.2 屋顶的独特设计

古时中国建筑的排水主要以斜坡排水为主。斜坡屋面不仅造型优美，而且建造简单，能有效排水。古代建筑的屋顶，多采用高屋脊、大坡度的设计，靠近屋脊两侧的坡度超过60°，而在檐部的坡度不足30°，利用陡坡使水急下，再因惯性冲出檐外。

3BIM、VR技术的应用与发展

3.1  BIM在历史建筑保护修复的应用

BIM可以通过数字信息仿真模拟建筑物的真实信息，使古建筑的研究保护工作直观便利，将测绘的数据信息存储在模型里，为其建立信息化模型档案，利于后期精准定位，能极大提高修复、保护的工作成本。

历史建筑长期受客观自然及人为影响，空间尺度不规则，BIM 技术可以按照文物古建筑的实际尺寸，再现古建筑的仿真模型，使技术工作人员全面的了解建筑的现状及周边环境情况，实时记录建筑的破坏及保护情况。同时，可以模拟修复过程，从而选择最优方案，实现历史建筑的可视化研究。

3.2 VR虚拟现实技术的应用

虚拟现实（VR） 场景是基于计算机技术、传感技术等对历史建筑进行模拟仿真，利用VR技术可以对历史建组进行三维重建，构建真实场景，实现对历史建组的数字化保护，并且有利于为历史建筑周围文化自然景观的保护提供新的思路。

VR技术在历史建筑中的使用，不仅仅可以使用虚拟技术再现历史建筑的特点及周边环境，有利于其修复过程，VR技术可以更好的兼顾游客体验与历史建筑的保护工作。

4结论

综上，历史建筑在我国建筑业界的研究发展意义巨大，其修复、保护工作的重要性日益显现。建筑业界的发展关系着国民经济的改善与提高，与此同时数字化技术的进步发展，为历史建筑的修复及保护提供了强有力的技术支持。在新的时代背景下，历史建筑的修复保护工作打破了传统模式的技术限制，不断向信息化、科学化道路发展，同时也为历史建筑中的“建造智慧”在现代中的研究使用准备了充足的技术支持。

参考文献

[1]徐阳，张庆顺.中国古建筑屋顶曲面柔性转变的主客观原因探析[J].重庆建筑，2019（3）：5-7.

[2]周怡《斗拱：最美的建筑构件》 （中国社会科学网）http://kaogu.cssn.cn/zwb/kgyd/kgsb/202003/t20200312_5100465.shtml

[3]高大峰，赵鸿铁，薛建阳 木结构古建筑中斗拱与榫卯节点的抗震性能——试验研究 西安建筑科技大学 [J].自然灾害学报,1004-4574（2008）02-0058-07,58-64

[4]李凌旭（云南大学滇池学院建筑工程学院）；马明昌（长春工程学院设计研究院）《中国古建筑木结构抗震性能研究现状及发展趋势》[J].价值工程，2017（14）:145-146