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第二节

木平台

平台在中国和日本园林中的使用可追溯到几百年前。早在中国传统的自然写意山水园中便有与亭子结合的木制的平台,在日本,木平台不仅限于支撑亭子,还用于建造水中的栈道,造型轻盈灵巧,宛如漂浮在水中。但在西方,室外的木平台在近代才开始流行,最初的雏形可见于美国南部佛罗里达式住宅的门廊和新英格兰荫棚里。由于传统文化的差异,中日两国的木平台常用来观赏风景和静坐休息,一般处于园林中相对安静的半公共空间,而西方国家木平台常被设置在焦点位置用于公共的娱乐和活动,一般面积也要稍大一些。

近年来,木材各方面的优良特性使其在园林中得到广泛的应用。作为铺面材料,木材与其他材料相比,更容易让人感觉亲切、愿意停留,较为柔软和富于弹性的质地使其常常成为儿童游戏场地的理想材料。

木平台的基本结构体系可以适应较复杂的基地条件,所以在地表生态敏感的风景区中建造架空的木板路,能尽量减少人类活动对环境的影响。在坡度较大的地方,木平台可在最少影响和改变环境的前提下为人们提供一处可停留的空间,同时由于木材的天然品质,又使得其更容易与自然环境相融合。

1. 木平台的基本结构体系

木平台结构设计形式有两种——梁板结构和台式结构。这两种方法都有各自的优缺点,所以选择哪一种,与建造地点以及使用木材的类型和尺寸有关。

梁板结构,它的结构构件包括柱、梁和铺面板。其梁的间距取决于铺面板允许的最大跨度、交叉横断面上梁的节点尺寸及梁的允许跨度。台式结构,这是一种由梁和托梁组成的结构形式。因为托梁承担了大部分的荷载,所以只需很少的梁,适用于跨度较小的铺面板。托梁的使用,使这种结构类型有一个明显的侧面。托梁之间的距离是由托梁承受的荷载能力的大小、底板最大允许跨距和使用的承重木材种类决定的。

一般梁板结构的构件要大于台式结构,因此可允许更大的跨度,同时此种结构不存在托梁,其优点是侧面高度较小,适合建造海滨的木板路和与地面平齐的平台结构。但对于构件尺寸较小且没有高度的限制的情况下,台式结构比较适合。

2. 设计要求

平台设计首先应从功能出发,依据功能的要求得出合理的结构预测。通常,作用于木平台的力可分为两种,一种是由构件自重以及附着连接构件的重量所产生的力,另一种是由于活荷载(可变的非永久存在的物体)而产生的力。虽然活荷载是一个变量,但可根据其相应的功能预测变化范围(见表4)。这往往是对材料和结构作出选择的重要依据。

合理的平台设计还应来自于对场地情况的认真考虑,当地的气候以及地形土壤情况都会对平台的设计产生极大的影响。例如,地处寒冷地区的木平台就需要考虑计算大雪产生的压力。

表4 不同用途平台建议活荷载

3. 木平台基本构成及构件尺寸

木平台的结构设计恰好与建造过程相反,下层构件的间隔与上层构件的跨度有关,它的设计在很大程度受材料类型和尺寸的影响。可根据其相应的决定要素利用图表,由上至下得出各个构件的合理尺寸。

(1)铺面板

铺面板是指可供人们使用的最顶层部分,并将它所承担活荷载重量传递给其下的构件。它所使用的材料及尺寸决定其下的托梁或梁的间隔。铺面板的最大跨度,随种类和平台大小有所调节(见表5)。铺面材料一般为固定规格,厚度不小于30mm,考虑木材翘曲,一般宽度不超过150mm。木材吸收或排出水分要发生一定尺寸的胀缩,板间应留有3~6mm的间距,具体数值根据木材的含水量和失水之后萎缩的情况来决定。

(2)托梁的跨度

托梁是在台式结构中,将铺面板上的重量传递给梁的构件。托梁之间的间隔由铺面板的最大跨度决定,应满足铺面板的跨度要求。托梁的跨度,是指梁与托梁相交支点之间的距离。当托梁的尺寸和材料类型被确定,托梁的跨度也就确定了(见表6)。

(3)梁的跨度

梁是直接将木平台上的固定力与活荷载传递到柱和基础上的构件。梁的跨度是指支撑梁的两个柱间的距离(见表7),对于组合梁的跨度,需要进一步计算,若是两个平行且互不相连的梁,需要按单个梁的尺寸进行计算。对于那些有相互连接的梁,应依据连接块的数量,相应地增加它们的支撑能力,但一般小于相同尺寸实心梁的承载能力。

(4)柱的尺寸

柱的尺寸一般指根据柱的截面尺寸和间距,选择柱的高度(见表8)。柱的高度选择,在满足结构要求的同时还应考虑其比例是否与整体和谐,例如10mm×10mm的高柱若用于较大的平台就会显得过细而不和谐。为增加“视觉强度”和增加使用者的安全感,木柱一般比计算出的预期荷载要求的尺寸要大。

较为合理的木平台基础是支墩式,此种基础更能体现木材的透气、透水性,减少平台对周边环境的影响。目前整体混凝土基础在木平台的建造中还常被采用,这不但浪费了原材料,同时使木材优秀的环境效益丧失,而成为纯粹的装饰材料。如果混凝土垫层没有排水的考虑,会造成雨水的滞留而使木材腐烂。支墩式基础方便进行木柱与混凝土支墩搭接处的排水处理。有些情况下木平台需要与地面平齐,即平台与基础之间没有柱的空间,则需要将梁直接与支墩固定。

基础的尺寸取决于它所需承受的结构重量和建设地基的承载能力,可通过计算得出。基础由预埋与柱连接的、金属构的支墩和向外扩大的基座构成,柱通过预埋的金属构件锚固定在基础上,减少潮湿的地面对构件的影响,柱的底部应留有净空。

(5)支撑构件和挡板

支撑构件和挡板一般用于加强构筑物的稳定性,特别是在构筑物自承重时。支撑构件和挡板一般是通过限制构筑物在侧面上发生水平位移而起到稳定作用,对于高度超过1.5m的竖直支撑构件和拐角处都应进行加固处理。

挡板在台式构架中比梁板构架更为常用。对于大跨度的托梁,使用支撑构件可以保证避免水汽侵蚀的影响,并且保证连接节点不会因过多的螺栓或钉子而失去效果。其常用的形式有“Y”“V”“K”“X”形,考虑美学的因素,在使用时应该注意它们的形式与整个设计协调一致。

支撑构件细部

表5 铺面板最大跨度(mm)

表6 托梁最大跨度(梁间距)(mm)

表7 梁最大跨度(柱间距)(mm)

表8 柱子的最大高度(mm)

4. 主要构件的连接

平台上活荷载的活动使构件连接处受到剪力作用,因此构件连接以栓连接为主。

柱与梁的连接方式常见的有三种,其中A、B将梁直接置于柱上,梁的重量直接由柱承担,是较为合理的受力关系,但增加了平台的高度。而C由梁传导的重量部分由连接构件承担,容易造成连接构件由于受力过大而损坏。

梁柱连接方式

当平台与建筑相接时,需要借助与连接建筑表面平行的横木,它虽然不是真正意义上的梁,但起着和梁一样的作用,用于固定铺面板以及承担它的重量。横木通过螺栓与建筑的托梁固定,与平台托梁固定则借助金属的托梁吊架。

托梁与梁的连接一般借助金属构件。当与铺面板末端连接时,为避免打钉劈裂面板末端,常采用两个并列的托梁。不但解决上面所说的矛盾,同时也促进水分的排出,可在一定程度上延长木材使用期限。

铺面板与托梁或梁连接时常使用螺钉,由于圆钉容易在连接过程中破坏木材,一般不使用。当在木材的端部打钉时应把尖头磨钝或事先在木头上打孔,避免木头在末端开裂。

木平台与其他结构连接

托梁与铺面板的固定

台阶的纵梁需要固定在木平台的结构框架和地基上,其上部借助托梁吊架与平台的边托梁固定,下部利用预埋的钢条与地基固定。为减少潮湿地面对构件的影响,与地面空隙间应加垫木保持一定净空距离。平台栏杆的立柱应与结构框架以螺栓固定。

框架连接方式

踏步与平台的固定

5. 细部设计

铺面样式

利用平台上的荷载来减弱木材的弯曲

平台细部设计多是由一些特定的功能产生,可归类分为:

(1)减少水分对材料影响的细部设计

当柱子延伸穿越铺面板时,为防止水分渗入,柱暴露的上端常切为斜面或加柱帽覆盖。当梁由两块梁板构成时,为防止梁板间积水,可间隔一定距离用经防腐处理过的木头块间隔以螺栓固定,通过空气的流通促进水分快速蒸发,避免由于积水造成腐烂。木块间隔的距离在600mm~900mm,具体由梁的尺寸决定。

(2)来自于构件自身存在的缺陷或限制,而进行的“趋利避害”的细部设计

当铺面板的材料为短木时,由于短木会形成较多的连接点而影响美观,可有意识地利用一些拼花处理来缓解此种缺陷。以铺面板来拼贴各类图案是没有止境的,但存在一些基本规律,可以此为依据创造与整体和谐的铺面图案。铺面板与平台长轴垂直,可在视觉上减少平台的长度增加宽度。

铺面板明显的边缘处理可强调平台的结束,增强其完整性。面积较小的平台适合使用简洁的图案,复杂的图案累赘而多余。选用与平台呈对交线关系的图案,最好使这条对交线与周围环境中的一些线形存在关系,如与建筑的方向、平台上花坛的走向平行,这样可避免生硬和突兀的感觉,创造和谐的景观。

复杂的图案往往使木材上天然的缺陷被凸显出来,因此应该选用优质的板材,或用表面的涂层处理来弱化。有时铺面板使用拼花的图案并不是由于材料的限制,而是想展现有趣、精巧的设计。在设计铺面的同时应该考虑合理的结构框架,一般来说,铺面板应至少与两个托梁搭接才可保证结构的稳定。

由于板材易发生拱形弯曲,应根据木材的纹理预测拱形弯曲发生的可能方向,在铺设时将拱曲发生的方向与承重方向相反,利用压力减少木材的变形,有利于水分的排出。

构件的尺寸以及基地的情况决定平台的结构形式。由于平台各个构件相互关系存在一定的规律,因此构件的尺寸可根据前人的总结查表求得。平台上活荷载的活动使构件连接处受到剪力作用,因此连接以栓连接为主。铺面板与梁或托梁连接处,一般采用双梁,可解决连接中钉太靠近铺面板的边缘、操作中容易损坏构件的问题。细部处理主要具有两方面的作用,一方面是为减少水分对构件的影响,主要用于无抗腐蚀能力的断面的保护和处理,组合构件连接处利用空气流通来减少水分停留的时间;另一方面是通过一些处理来弱化构件本身的一些缺陷,以减少对形式和功能的不良影响。 wWanjtQaj9V3+4nas2R1nyI5ILX/6TypBV2d+JSQWN+ISve+2ejJtFP8aBiFdag1

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