大尺度校园（精选6篇）
大尺度校园 篇1
中国大学校园在过去短短的几年中经历了如火如荼的建设大潮,在这快速的建设过程中评论褒贬不一,其中有成功的经验也有失败的教训,并且在实践中积累了丰厚的创作经验。以大尺度校园空间为主流的当代大学建设中如何去创造理性而又不失人性化的校园开放空间,是摆在我们面前急需研究和思考的问题。
大学校园就如一个小型的城市,类同于一个小社会,而校园的功能不仅为正规教学活动提供教学空间,还为师生活动和交流提供外部开放空间。因此校园开放空间对校园场所精神的塑造、师生人生观的潜移默化的陶冶以及人际交流起着重要的作用。
当前国内校园规划的文献和创作实例比较丰富,提出了创造性和可操作性的观点,但大多数则是从探讨校园规划设计模式,建造技术与建筑形式上的理论,对校园外部开放空间的利用与设计相关文献则较少。但是,无论位于哪个场地、位置和地区,无论建造采取什么技术,无论校园建筑满足什么功能和选择什么形式,校园规划设计选择哪种模式,校园始终是为生活在其中的老师和学生提供学习、休闲、交谈、激发好奇心及班级之间提供活动空间的重要场所,这也正是校园场所精神的核心内容。因此校园开放空间的环境设计应该被关注与重视。
校园开放空间是由建筑物外建筑界面和自然环境所构成,形态形式丰富多样,其构成元素包括校园的广场、街道、滨河与湖面、教学楼前的集散广场、建筑界面等。这些元素对校园外部开放空间的场所塑造具有极为重要的意义。
一、当前大尺度校园开放空间建设中存在的问题
1. 场所精神的缺失
在一些新建的大尺度校园建设中过于追求夸张、非人性化的大气魄轴线来炫耀,借此展示学校形象,忽略生活在学校里师生的价值认同和心理认同。学校是一个追求“独立之精神,自由之思想”,能产生思想碰撞,进而获得心智发展的地方。但是,在这样环境里学习成长的学生只会觉得来读书,师生对学校没有亲切和认同感(图1)。
2. 校园空间尺度失衡
校园建筑呈相对均匀自由排列,彼此之间由路网相连,建筑密度低,建筑物距离远,校园外部空间与建筑尺度呈“绿地环绕着建筑”这种“建筑——空间”模式2)。空间结构联系性不强,弱化建筑之间的联系,校园外部空间的认知与方向性较差。大尺度校园空间拉大建筑之间的距离,师生在校园间的活动时间短而将大多数时间都浪费在往返教学楼的路上,教学与生活之间距离较长(图2)。
3. 校园建筑的文脉断代
新建的校园中校园文化尚未形成,新校园对老校园历史文脉没有沿承下来。校园内部的物质环境都是新的,新校园与老校园之间的联系较弱。校园空间缺少对地方文化的融入,校园自身的特色不够突出。
二、类型学方法引入大尺度校园规划设计
阿尔多·罗西的《城市建筑学》认为“建筑的系统总是先于个体建筑师和某个建筑历史阶段之前,正是由于先前存在的类型使得该系统得以传输意义。”3)在罗西看来“将历史学和类型学的基本原理运用到城市中,认为城市历史被类比为一个度量时间而且又被时间所度量的“构架”,城市中已经发生和将要发生的事情都留下了各自的印记。”也就是这个“构架把城市和历史联结”。4)
类型学理论产生于历史文化遗产丰富的意大利,产生背景以柯布西耶的“明日的城市”为代表的现代主义城市思想即为其在现代主义盛行之时,对城市建设单调贫乏、千篇一律、城市历史文脉的割裂、场所精神的缺失和“城市肌理”的破坏等问题提出质疑。类型学理论正是在这种背景条件下产生,对新建建筑的历史性与场所精神创造提供启示性意义(图3)。
大学校园是一个充满人文气息与个性张扬、“洋溢着普遍知识的氛围”1)的空间场所,是师生之间共同文化和价值的体现,是承载师生所有活动的“容器”,这是校园场所的意义。而一旦将这些“片段”被触发,校园精神和文化记忆将会被呈现。运用类型学的方法把具有相似结构特征形式还原以及形式归类运用到对大尺度校园开放空间的整合中可以达到以下几个方面的要求:第一,紧密校园空间结构以此达到大尺度条件下校园开放空间可识别性与方向性;第二,构架校园空间结构的有效联系和紧密空间建筑之间的空间距离,丰富开放空间层次并获得人性化的尺度。第三,在校园的外部开放空间表层结构的组织形式中,“构架”校园精神和文化深层结构。最后希望能通过对营造校园外部开放空间场所记忆来激发校园活动的产生,唤醒校园核心精神的记忆,从而达到对校园历史文化与场所精神的塑造,恢复和再现校园精神和文化的形象(图4~5)。
通过引入类型学的思路和概念,研究传统大尺度校园开放空间形式的特征、历史演变和解析校园开放空间肌理,以及如何处理好“新”与“旧”的关系,使新建校园能符合校园精神的内涵提供了研究方法和依据。
因此运用类型学的方法建立校园规划设计的整体思路,将有利于塑造大学校园精神和文化的场所精神,提高设计的文化性。
三、类型学方法在校园规划设计中的研究与应用
用类型学方法研究大尺度校园开放空间着眼于对校园历史脉络的延续并能使其将新旧校园建立联系以及对这些片断的重组。对原有历史性校园现状与特征的选择、辨识与提取、类型还原、形态重组是校园场所塑造设计的方法因此类型学的设计方法在校园开放空间上应用设计过程共分为四个阶段:
(1)类型选择。它是创造过程的第一步,选择时应该依据学校所在地理位置、学校历史性老校园以及国内外更具针对性的学校分类进行类型选择。
(2)类型的提取。广场、街道、滨河与湖面、教学楼前的集散广场、建筑界面等类型构成校园开放空间的各种形态,借助图底识别的方法简化并抽象表达校园开放空间的结构秩序。原型提取总结分类作为类型还原和重组的基础资料。
(3)类型还原。校园开放空间的肌理和类型经过提取完成后接下来应对原型进行类型转换的研究,分析深层结构类型从而形成新的类型,即类型的几何抽象,以此引导新的空间结构紧密联系以大尺度为特点的校园空间。我们可以把这种设计手法看成是一种“简化还原”的过程。
(4)形态重组。大学校园设计一般都是整体设计过程,因此校园设计的内容包括了建筑和外部空间这两个部分,因此在对开放空间的设计中应结合建筑,重点选择和组织各种合适的空间肌理类型“缝合”在一起,使校园空间结构紧密而又不失多样性,同时保持整体的协调性。
1. 传统校园开放空间几种空间肌理辨别和提取
(1)传统校园的广场的空间形态辨别
根据克利夫·芒福汀的《街道与广场》对广场分为五种类型:围合的广场,支配型的广场,连环广场,以一个外部参照点连环的空间,其他空间。在对校园广场的分析中将类型分为入口型广场,围合型广场,支配型的广场,连环广场。以斯坦福大学为例学校占地约167ha,校园空间结构紧密,对其广场空间的形态的辨别我们可以将其归纳为四种类型(表1)。
(2)街道
这里提到的街道并不是我们常认为的交通道路,而是街在两列相邻建筑之间闭合的三维空间。维特鲁威将街道分为三种类型:庄严的,欢乐的,激情的。在这些原型中根据校园开放空间自身的特点分为两种类型,即礼仪型步道,校园院系与生活型步道。以台湾大学和渥太华大学为例通过分析得出类型分类(表2)。
(3)滨河与湖面
校园中外部开放空间的水景有三种类型,第一种为点状喷泉,这通常带有一种隐喻即为“饮水思泉”之意,故此校园外部空间常常在重要核心之处设置一喷泉。第二种为湖面,在这个场所是校园使用频率最高的地方,它是校园开放空间的中心。第三种为线状水景,它将校园开放空间串连起来,其他相关活动围绕服务。通过对北京大学和同济大学为例可分析出类型(表3)
(4)教学楼前的集散广场
校园中的教学楼前设置的集散广场是公共空间向私密空间过渡的缓冲空间,建筑中的人可以在那里进行各种不同的学习和交流等活动,以哈佛大学,多伦多大学为例分析其类型可共分绿地型、台阶型、斜坡型三种类型(表4)
(5)建筑界面
这里讨论的建筑界面不是指某种建筑的形式,而是在外部空间和建筑之间近人部分的活动空间,其表现为第一种类型是垂直边缘型,它由绿地和建筑边缘垂直形成的空间界面。第二种类型是廊道型,这种空间通常出现在南方潮湿地区,通过廊道过渡到室外,形成一个可以由内向外的活动空间。通过对魁北克拉瓦尔(L A V A L)大学、渥太华大学、东海大学、乔治·梅森(George Mason)大学和斯坦福大学我们可以分析出以下类型(表5)。
对这五种校园开放空间类型的提取和辨别,以类型学的思想具体指导规划设计,总结已有的类型,发现其固有形式,从类型中变化的要素中寻找出固定的要素。据此固定的要素即简化还原后的传统校园空间的结构图式,经过重新设计出来的新的大尺度校园就与历史、文化、环境和场所有了联系。
2. 空间肌理类型的还原和转换
校园开放空间的五种肌理类型经过提取完成后接下来应对原型进行类型转换的研究,从整体设计入手,将建筑和开放空间类型进行组合,即我们常认为的“加法”和“减法”去整合校园空间结构,还原和组合可能存在的空间类型,以此达到在大尺度条件校园空间的尺度人性化、塑造场所精神、重现历史的文化脉络。
3. 空间类型的运用和组合
大尺度校园设计可以根据对传统校园空间类型的分析后,重复这些类型进行运用和组合,类型学思路的运用是一个灵活创新的过程,将其归纳分类的空间类型转换为新的形式,并应用于设计。
实例1:南京邮电大学仙林校区位于南京亚东新城区。规划用地134.83ha,总建筑面积约54.7hm2。
该设计充分利用校园地形特点注重对校园外部开放空间的营造,在对校园开放空间的广场、教学楼前集散广场、街道等校园开放空间类型的肌理辨识中我们可以发现,在其校园设计的手法是某种“加法”和“减法”的组合(表6)。通过对校园外部开放空间类型的营造,紧凑校园空间结构,使得建筑物与校园环境紧密联系且具有方向性,加强了建筑与开放空间相互关联,形成层次分明的公共空间体系。
实例2:浙江大学紫金港校区西区设计,规划用地面积约367ha,远期规划目标与已建成的东区一起构成浙江大学的主校区,并建成为集产、学、研为一体的科研教学基地(表7)。设计中体现建筑组群与外部开放空间有机布局,使环境与建筑巧妙结合,在水系的设计上也动静结合、曲折有致反应生态人文的精神。灵活组合校园外部开放空间,空间布局紧密,校园空间疏密有致。
实例3:西安石油大学新校区位于西安市户县新城区,规划总用地115.3ha,总建筑面积980808㎡(表8)。规划以100m×100m的网格来控制建筑物的尺度(包括建筑尺寸和间距),营造近人尺度并富有节奏感的建筑和环境。从而保证了适宜的校园步行尺度,使教学资源和各项设施获得更好的共享。校园开放空间以“人”作为尺度对象,充分体现人文主义思想。在校园中的开放空间设计类型丰富,组织灵活创新,校园的可读性与认同感强。
校园空间的多样性和复杂性使得空间应用不能过于拘泥形式模仿,因此我们在实际的运用中应当注意以下一些原则:
(1)适宜性原则
注重对校园文化精神内涵的把握,在校园规划设计的过程中灵活运用空间类型。
(2)多样性原则
尊重每个校园自身的特色,不同类别的校园类型对应的校园空间,通过运用空间类型加强不同区域文化特色的传递表达,保证不同校园空间的可辨识性和多样性。
(3)空间整合创新原则
大尺度校园设计可以重复这些类型进行运用和组合灵活创新,将原有归纳的空间类型转换新的,另外由于校园所在地理位置与历史文化的不同,因此还要通过分析当地校园文化与地域特色创造新的类型空间组织。鼓励校园空间的多样性、控制空间结构,创造有文化、尺度、场所精神的人性化校园。
四、结语
大尺度校园设计中引入类型学方法,对传统校园开放空间的研究总结并希望能应用到新建的校园规划建设中,希望借此能唤起在现代的教育理念条件下其校园精神、历史文化与场所精神的记忆。同时也能对后续的校园建设起到承前启后的作用。
本文关注的是通过运用类型学的方法总结大尺度校园开放空间中广场、街道、滨河与湖面、教学楼前的集散广场、建筑界面等类型并希望塑造出校园场所精神和文化。大学校园是一处有独特精神气质的场所,建筑师应更多地从人文的角度去引导它的场所塑造与校园精神建设,从而为学生提供一个良好的环境。
摘要：针对当前大尺度校园开放空间中存在场所精神的缺失、校园空间尺度失衡和校园建筑的文脉断代等问题,通过引入类型学的方法在校园设计创作中的一些概念和思路,尝试大学校园开放空间类型的因素的提取和还原,组织大尺度校园开放空间形态达到对校园场所精神的塑造。
关键词：类型学,场所,大尺度校园,开放空间
参考文献
[1]C·亚历山大(C.Alexander).1975.The Oregon Experiment.Oxford University Press.
[2]L·芒福德.张永刚,陆卫东译.街道广场.北京:中国建筑工业出版社,2004-6.第一版
[3]K·库珀·马库斯,K·弗朗西斯.俞孔坚,孙鹏,王志芳等译.人性场所--城市开放空间设计导则(第二版).北京:中国建筑工业出版,2001-10.
[4]诺伯格·舒尔茨著,施植明译.场所精神-迈向建筑现象学.台北:田园城市文化事业有限公司,1995.
校园空间尺度研究 篇2
1尺度
尺度是城市设计评价空间形态的重要指标, 适宜的尺度是保证人性空间产生的基础。在尺度适中的城市和建筑群中, 窄窄的街道、小巧的空间、建筑物和建筑细部、空间中活动的人群都可以在咫尺之间深刻地体会到[1]。这些尺度适宜的城市和空间带给人们的是亲切感和归属感, 让人们乐于在此驻足、休憩、交流、娱乐, 乃至思考。
1.1 校园尺度
大学校园具有物质和精神的双重内涵, 它不仅是提供学生学习和生活的物质环境功能, 更是学生们智慧与激情, 才情与创造力迸发的场所。所以校园空间作为大学人文主义精神的物质载体, 对其尺度的适宜程度的要求会更高、更具体。
1.2 当前校园存在的尺度缺陷
高等院校的学生人数和建设规模由于扩招、合并等原因大幅增长, 新建校园占地面积也日益扩张, 出现了许多用地面积在1 km2以 上乃至数平方千米的超尺度校园和大学城。用地规模的扩大固然有利于教育设施的建设, 但如果校园规划不对大型校园进行针对性的研究和设计, 忽视超尺度所带来的空间分散、尺度失衡等不利因素, 将导致在实际运行中产生大量的使用问题。如某些大型校园仍然沿用小尺度校园的单一功能分区模式, 导致学生日常学习、生活、活动区域的距离不断扩大, 超出了合理的步行尺度。“哑铃式”的规划结构给校园交通带来了巨大的压力 (见图1) , 也给日常生活带来了诸多的不便。
2华中科技大学主校区与同济校区的尺度比较
选取这两个校区进行比较, 首先是因为它们之间有一定的关联。同济校区本是一所独立的大学 (同济医科大学) , 2000年被华中科技大学合并。它们不仅享有教师以及其他资源的共享, 在教育方针以及校园建设方面的步调也基本一致。其次, 两个校区在地理位置上很具有代表性。同在武汉, 一江之南北。汉口与武昌两镇的历史人文风貌, 区域地形, 居住密度等的差异也会直接或间接影响到两校区的空间质量。再者, 两个校区在校园空间尺度方面有着显著的代表性, 因此值得比较和探究。
2.1 规划形式
同济校区坐落在汉口最繁华的地段, 用地紧张, 其规划方式属于集约紧凑型。相比华科大主校区, 同济校区只相当于一个学院或者学部。所以它在规划上的功能分区和组织方式相对简单。以教学功能区为核心, 其他辅助功能区皆为之服务而展开。教学区又被细化为几个小组团, 但位置相当集中。其他辅助功能区位置布置的则比较灵活。如学生住宅区和职工住宅区是交错布置的, 并没有严格的划分“不可逾越”的界限。
而华科大主校区占地7 089亩 (472 km2) , 用地宽裕, 属于大尺度的校园。华科大主校区的规划模式类似“井”形, 它就像一个未完成的魔方所展开的平面。相同的颜色代表一种功能, 多半集中在一起, 但由N乘以一小块方格所组成的区域形状有多种可能, 魔方上“落单”的零星的色块, 则被安置为其他所需面积较少的辅助功能区。华科大主校区以不同院系的不同功能进行划分, 以教学楼为据点, 学生宿舍区围之展开。与同济校区显著的不同在于职工住宿区相对独立, 皆分置在校园北面。如果以不同颜色来标记不同的功能分区, 那么可以清楚的看到它是大面积不同色块的成片布置。
2.2 功能与尺度
传统校园尺度亲切的外部空间 (街区尺度多在70 m～100 m之间) 最有利于学生交流活动的发生。在学生日常活动的空间范围中, 体现在校园功能区域的相互距离上。
同济校区较之主校区, 在步行尺度上舒适很多, 基本不用借助非机动车, 就能较好地满足日常生活学习的需要。并且由于在小面积内有多种功能区域的“混杂”, 即区域功能的多样性, 使得这样的校园更富有人文气息, 更具有活力。哪儿有活力, 来访者就往哪儿走, 他们在分享这里的多样性, 同时也为这里的多样性加了一把力。而华科大主校区校园以专业为组团的划分方式, 使得学生上某些公共课时不得不选择非机动车为交通工具, 并且大量的车流同一时间的蜂拥行进, 也给校园带来了不小的交通压力和安全隐患。由于大面积单一功能区的成片布局 (上述所提) , 学生在校园中不愿过多的停留, 都是行色匆匆地从起始点直达目的地, 以至校园难以聚集人气, 也就难以形成生趣盎然的校园空间景象。
相反, 通过建筑物和功能设施的布局, 形成尽可能紧凑的公共空间体系和尽可能短捷的步行交通及感觉经历, 就可以将人和活动集中起来[1]。
一般而言, 5 min～10 min, 即400 m～800 m的步行距离是公认较为舒适的步行范围, 超越这一距离则不利于步行活动的发生, 而更依赖于非机动车和机动车的交通方式, 因此可以作为校园功能组团规划的量化基准。
2.3 尺度的感性需求与理性分析
同济校区组团内部结合日照间距及户外活动的使用要求形成小尺度的院落空间, 形成互相支撑、资源共享的教学综合体。处于小空间中几乎总是更令人兴奋, 人们既可以看到整体, 也可以看到细节, 从而最佳地体验到周围的世界。而主校区带给人的空间感受则大不一样, 即使是阳光普照的日子, 校园里的大部分空间给人的感觉也是寂静安谧。行走在校园的路上至少20 m才能遇到一个人, 校园空间难以聚集人气。
造成这种现象的原因是多方面的, 就尺度问题上, 可以归结为以下几点:
1) 校园在规划之初所划定的面积较大, 规划之时仍按照小尺度校园单一功能分区的形式, 只是同等比例的拉大了各功能区域的距离, 同等比例的扩大了节点的面积。这样就造成了不太适宜的步行尺度, 给学生正常的生活和学习造成了不便, 也给校园交通系统带来不小的压力。
2) 看似校园每个功能区的布局充实而丰富, 整体平面比例恰当, 形式优美, 但是不可避免的造成了建筑物与外部空间的脱节。新建教学楼, 食堂等建筑物追求雄伟壮丽, 也为了与环境尺度比例和谐, 建筑物本身体量较大, 且位置相对独立, 造成学生流动于各建筑之间的频率较低。校园缺乏整体归属感也就难以形成生机勃勃的校园景象。
3) 校园大面积划分功能区域, 各个功能区之间没有较好的联系性和连续性, 布局规划生硬, 分区界限严格清新, 缺乏灵活性与偶然性, 造成了单一功能区域之间所谓的“危险的真空地带”, 再加上缺乏合理集中的商业, 学生途经这些场所, 只会匆匆逃离或者主观忽略, 不会驻足欣赏或漫步其间。
3人性尺度的多中心校园规划
在大尺度的校园用地条件下, 如仍然采用“摊大饼”式的单一功能分区模式, 组团规模过大必然与适宜的尺度控制产生矛盾。因此, 应借鉴现代城市设计用地布局中所提倡的“混合使用”和“多中心”规划理念, 根据学生实际使用情况, 规划适宜的组团规模和使用功能, 使不同功能组团保持在合理的步行距离内。功能分区由集中趋向分散, 从单一的大型片区向多元的小型组团转化, 这不仅可以有效的解决大型校园的使用问题, 也有利于打破当前僵化的规划思路, 为创造多样化和个性化校园提供更多的手段。
4结语
大学生需要的是可以独立思考的空间, 亦可相互交流思想火花的场所。尺度适宜的高质量校园空间, 在产生功能多样性的同时, 满足了学生生理及心理的多方面需求, 也丰富了校园的生活气息, 展现了校园所特有的活力景象, 将高校校园人文主义精神上升到更高的境界。
比照分析现有校园规划的典型案例的空间功能需求, 将有助于专业人员从中总结出赋予人文主义关怀的宝贵经验成果, 同时对当下的高校校园规划设计的实践活动具有一定的参考意义。
摘要：针对高校校园的空间尺度问题, 从规划形式、功能、感性需求等方面, 对华中科技大学主校区与同济校区进行对比分析, 并从尺度的角度总结出两校区产生空间质量优劣的各自原因, 最后提出“人性尺度的多中心校园规划”的理性设计策略。
关键词：校园规划,尺度,空间质量,多样性,多中心
参考文献
[1][丹]杨.盖尔.交往与空间[M].何人可, 译.北京:中国建筑工业出版社, 2002.
[2]吴思, 汪杉.大学建筑交往空间初探——以华中科技大学三栋教学楼为例[J].华中建筑, 2008 (26) :11.
[3]素平.城市设计视角的校园规划实践研究[J].华中建筑, 2011 (8) :99-101.
[4]郑明仁.大学校园规划整合论[J].建筑学报, 2001 (2) :55-56.
大尺度校园 篇3
随着国民经济的发展和建设的需要,大型桥梁和输水工程应运而生.大型跨河建筑物由于荷载超大,其墩尺度增大,相应的墩间距减小,同时为节省投资往往需要较大尺度的缩窄河道,因而对河道的过流断面产生了大尺度的缩窄,洪水时主槽的单宽流量和流速大幅度增大,对其局部冲刷深度的影响也是超大的.常规计算其局部冲刷深度的方法是依据相关规范[1]按恒定流计算设计流量冲刷平衡时的最大深度,经分析这种计算方法得出的值往往比实测资料偏大[2].原型河道的天然洪水均为非恒定流过程,洪水的流量及水位等均随时间而变化.因而有必要对非恒定流洪水过程中的桥墩局部冲刷进行进一步的探讨,研究与恒定流情况的差异,寻求非恒定流洪水过程中桥墩极限局部冲刷深度的计算方法.
1 研究方法及条件
结合黄河下游细沙河床,通过正态动床模型试验,按相关相似准则[3]设计水沙比尺.
墩型选用常见的两端半园中部长方型的墩型,墩宽8m,墩长40m,墩与主流的夹角选用0°和15°两种情况,相应河道过流断面的缩窄尺度占河宽达13.3%～30.1%.
非恒定流类型的选取
结合黄河下游实际发生过的洪水及小浪底水库建成运用之后可形成的洪峰类型,选用下列3种洪水类型式进行对比试验.
类型1:1958年洪峰.选用小浪底站1958年7月洪水过程.
类型2:万年一遇设计洪峰.选用小浪底水库建成后出库洪水过程.
类型3:1982年洪峰.选用花园口站1982年8月洪水过程.
类型1属于暴涨暴落型,即尖瘦型.类型3属缓涨缓落型,即平缓型.类型2洪水涨落的相对快慢介于1和3之间.
3种类型非恒定流的洪水过程见图1,流量过程采用变频流量计自动控制,每种类型洪水的初始河床高程一致.墩前控制水位,采用原型河道实测水位流量关系,结合数学模型计算结果综合考虑,制定出相应的水位控制过程.
为便于对比分析,同时对3种类型洪水对应的洪水洪峰流量Qmax及平均流量Qp进行了恒定流冲刷平衡时桥墩局部冲刷深度试验,墩前水位的确定与上述方法一致.
2 试验结果
2.1 同一种类型洪水过程与该洪水洪峰流量Qmax及平均流量Qp冲刷过程对比
在水流与桥墩夹角θ=0°和θ=15°两种情况下,图2是类型1洪水情况下,洪水过程、洪水洪峰流量Qmax,洪水平均流量Qp对应的桥墩局部冲刷深度hB随时间变化.相应类型2和类型3洪水具有与图2相同的变化性质.
可以看出:
(1)初始冲刷阶段,定常流量Qmax冲刷发展较快,Qp冲刷发展次之,洪水过程的冲刷则发展较慢.
(2)在洪水过程中,涨峰阶段的局部冲刷深度随时间的增长而增大,洪峰流量时基本达最大值;当洪峰流量过后,局部冲刷基本不再有大的变化,局部冲刷深度hB基本稳定在一常数值附近波动.
(3)同一类型洪水过程中的极限冲刷深度hBm与定常流冲刷平衡时的局部冲刷深度hBp具有同一种规律,即hBp(Qmax)>hBm(洪水过程)>hBp(Qp).
2.2 不同类型洪水过程中局部冲刷深度的对比
对水流与桥墩的夹角θ=0°和θ=15°两种情况下,3种类型的洪水过程中局部冲刷深度的发展过程对比见图3,可以看出:
(1)初始冲刷发展阶段,类型1冲刷发展较快,类型3较慢,类型2介于类型1和类型3之间.达到最大冲刷深度的时间,类型1时间最短,其次是类型2,类型3则时间较长.θ=0°和θ=15°时均具有此种规律.
(2)洪峰过程中极限局部冲刷深度hBm的值具有hBm(类型2) hBm(类型3) hBm(类型1)规律.
(3)θ=15°时极限局部冲刷深度比θ=0°时大.即随着水流与桥墩夹角θ的增大,同一种类型的洪水过程中极限局部冲刷深度也相应增大.
说明不同类型洪水过程中局部冲刷深度的发展快慢与洪水类型密切相关,峰型越尖瘦冲刷发展越快,同时其洪峰过程中极限局部冲刷深度与洪峰的流量有关.
2.3 冲刷深度的相对发展过程
用t/t0和hB/hBm分别表示相对时间和相应的相对冲刷深度量,其中t,t0分别代表开始至任一流量的历时和开始至洪峰流量的历时,hB,hBm分别是与t对应的局部冲刷深度和洪峰过程中极限冲刷深度.点绘θ=0°和θ=15°两种情况下3种类型洪峰的hB/hBm与t/t0的关系(见图4).由图4可以看出,当t/t0<1时,hB/hBm的值随着t/t0的增大而增大;t/t0=1时,hB/hBm≈1,当t/t0>1,即t>t0时,hB/hBm很快达到hB/hBm=1,并不再变化.说明当洪峰过后,其局部冲刷深度基本上不再发展,基本稳定在一常数值.
3 非恒定流桥墩极限局部冲刷深度经验关系式的建立
根据以上分析,非恒定流桥墩极限局部冲刷深度hBm的一般表达式为
其中k1是非恒定流的影响参数,hBp为洪峰流量(恒定定常流)时冲刷平衡状态条件下局部冲刷深度.通过其影响因素分析,k1可用下式表示
Qmax为非恒定流洪峰流量值,t,t1分别表示非恒定流洪水的时间及洪峰持续时间.m1,m2分别表示洪峰涨水及落水的快慢程度,可用流量过程线上涨峰及落峰的坡度(或斜率)表示.
由上述非恒定流的试验结果可知,当洪峰过后,其局部冲刷深度基本上不再发展,基本稳定在一常数值,因此落峰时对局部冲刷深度影响较小,因而可忽略反映落峰快慢的影响因素m2;同时引入洪水涨峰时的初始流量Q0这一因素,当Q
实际上k0即可反映洪峰的型式.当Qmax增大或t0减小时,k0增大,洪峰向尖瘦型发展;当Qmax减小或t0增大时,k0减小,洪峰则向平缓型方向发展.
表1列出了非恒定流试验过程中的hBm和hBp试验结果以及不同类型非恒定流洪水的Q0和相应的k0值.
由表1可以看出,k0值大时,hBp/hBm的值也大,k0值小时,hBp/hBm值也小.即k0与hBp/hBm具有正比关系.当k0值愈小时,hBp与hBm差别则愈小.反之,hBp与hBm差别则愈大.
前入研究认为k0-hBp/hBm的关系应为二次曲线,经回归分析得hBp/hBm=1+(k0/1521)[2],即k1=1/[1+(k0/1521)[2]].
可得出顺直河道在非恒定流条件时,其桥墩极限局部冲刷深度hBm可表示为
式中hBp可由文献1中的公式确定.
若采用阚译等[4]对位于弯曲河道的桥墩局部冲刷深度研究结果,则可推广到包括弯曲水流在内的非恒定流桥墩最大局部冲刷公式
k1和hBp同上,k2由下式确定[5]
k2中,R,B分别为弯曲水流的曲率半径及河宽.
4 非恒定流洪水桥墩极限局部冲刷深度经验公式合理性分析
用试验所得的非恒定流洪水过程中桥墩极限局部冲刷深度公式,对黄河下游花园口1958年7月洪水中桥墩极限局部冲刷深度进行计算,然后与实测值进行对比.
首先进行洪峰流量时恒定流(定常流)条件下冲刷平衡时桥墩局部冲刷深度hBp,采用文献1中的公式计算得hBp=8.12m.由1958年7月花园口的洪峰过程可计算出k0=760,hBm=6.50 m.该场洪水黄河下游京广铁桥河道实测一般冲刷值为11.14m,实测最大冲刷水深17.26 m,因而可得1958年洪水过程的实测最大局部冲刷水深为6.12 m,此值与上述计算中的hBm=6.50m十分接近.
以上计算对比分析可知,试验所得出的计算公式是合理的,计算结果也是一定的可靠性,可用于黄河下游细沙河床非恒定流桥墩局部冲刷计算.
5 结语
通过对大尺度缩窄河道细沙河床非恒定流桥墩局部冲刷试验研究,得出以下结论:
(1)非恒定流洪水的桥墩局部冲刷主要发生在涨峰过程,当洪峰过后其局部冲刷深度基本上不再发展.
(2)不同类型洪水过程中局部冲刷深度的发展快慢与洪水类型密切相关,峰型越尖瘦冲刷发展越快,同时其洪峰过程中极限局部冲刷深度与涨峰过程和洪峰流量有关.
(3)综合分析所得出的非恒定流洪水过程中桥墩极限局部冲刷深度公式,计算方法简单方便、对黄河下游细沙河床有较好适应性,可作为大型跨河工程设计时确定有关参数的参考使用.
参考文献
[1]铁道部第四勘测设计院．铁路桥渡勘测设计规范．中华人民共和国铁道部标准，1987(The fourth reconnaissance and de- sign institute of Ministry of Railways.Reconnaissance and Design Criterion of Railway Bridge and Ferry.Standard of Ministry of Railways,PRC.1987(in Chinese))
[2]董年虎，段文忠．国内外非黏性土桥墩局部冲刷计算方法综述．郑州工业大学学报，1997，18(2)(Dong Nianhu，Duan Wen- zhong.Summarizing of calculating methods on localized scouring on native and foreign inviscid soil piers.Transac- tion of Zhengzhou Industrial University,1997,18(2)(in Chinese))
[3]张红武，吕昕．河流桥渡设计．中国建材工业出版社，1993 (Zhang Hongwu,Lv Xin.Design of River Bridge and Ferry. China Tignum Industry Press,1993(in Chinese))
大尺度校园 篇4
战争是人类历史中一个难以回避的主题。无论是战争作为军事事件的起因、过程和结果的历史和时间信息,还是战争在特定地理环境和地点发生所留下的遗迹、要素等物质和空间信息,都是人类自身历史的客观真实反映。因此应正确、合理看待军事遗产的价值,通过保护其物质和非物质内容来正确认识历史。2005年2月,在巴黎召开的国际古迹遗址理事会(ICOMOS)执委会第8次会议上,成立了国际要塞与军事遗产科学委员会(Internationa Scientific Committee on Fortifications and Military Heritage,Ico Fort)。其宗旨在于促进关于要塞、军事遗产及景观资源的研究,挖掘其历史、建筑、艺术和科学价值,鼓励对与之有关的实体和场地的保存、维护,同时也推动将最有价值的要塞、军事遗产和景观列入世界遗产清单[1]。这表明对军事遗产和景观的保护已成为国际性的努力。
在世界各国的军事史中有不少尺度巨大、构成复杂、内涵深厚的大型军事防御体系。如被称为“世界奇迹”、列入世界遗产名录的我国万里长城。与人类其他文化遗产相比,这一类大尺度军事遗产体系具有独特的价值,如其大区域布防思想、丰富的军事工程与建筑技术、自然与文化相结合的军事文化景观以及其中蕴含的民族精神等。但其许多价值都与军事职能联系紧密,随着军事职能的消失也就难以存留。另外,尺度巨大、空间分散、元素多样造成其完整保护的难度很大。如长城目前仍为分段保护,连续的城墙被人为分为若干区段,各类防御要素之间以及与周边自然景观的整体性考虑不足,这使得“万里长城”无论是在概念上还是在物质实体上作为完整的军事防御体系的特征受到影响。而一些人为活动更是加剧了对其完整性和真实性的破坏。因此,对其进行整体保护以避免破碎化威胁无疑是一项艰巨而重要的任务。近年在世界文化遗产领域日益重视综合性项目、跨国项目和强调自然与文化相结合的文化景观项目,并逐步形成一种跨国界的、甚至包含若干国家的遗产保护单元的世界文化遗产保护网络[2]。在此指导下,在不同国家以及国家内部不同区域之间构建遗产整合保护网络,对保护遗产体系的完整性,缓解其破碎化及濒于消失的趋势会起到积极作用。
本文试图就两个案例展开探讨。中国四川南宋山地要塞群(Mountain Fortress Cluster)是我国中古时期紧密依托自然山水险要完整修建、系统设防的大区域尺度防御体系,曾发生过改变中国及历史进程的著名军事事件。而荷兰水上防线(Dutch Waterline)是世界上不多的以水为防御要素的大型军事防御体系,其部分段落被列入世界遗产名录。两处案例虽兴建年代和军事技术属不同时期,自然地理环境也有差异,但其在区域协同布防、巧妙利用天然要素进行防御、人工设施与自然环境巧妙互补等方面具有诸多共同点,都具有大尺度军事遗产体系的特点。通过对其价值、保护与利用等相关问题的分析和比较,可以得到一些有益的启发和借鉴。
二、两处案例的基本沿革
南宋山地要塞群处于山川叠嶂,地形险要的我国川渝地区。从古巴蜀文明开始,结合山水险要驻防在该区域就已出现,留下不少古城寨、栈道及古战场遗迹。南宋末年为抵抗元蒙入侵而系统修建的山地要塞群,最早始于1240年对重庆城和合川钓鱼城的加固和扩建。1243年余玠入川后,将此法推广,沿嘉陵江及其支流渠江、涪江以及沱江、岷江和长江干流,选择扼要之险峻处,在前后30多年间共修筑了80余座要塞城堡,构成了较为系统、完善的防御体系(图1)。这一由单个城堡及其所依托的险要山地和水系构成的多层防线多次给予蒙军重大打击。1259年蒙古大汗蒙哥就战死在钓鱼城下,从而使蒙军借攻占四川灭亡南宋的计划被迟滞达30多年。而该防御体系甚至坚持到宋朝灭亡(1279)之后。元灭南宋后将各地治所迁回原地并拆毁不少要塞,使其军事、政治、生活功能基本失去。但后代每逢战乱,这些地形险要、易守难攻的堡垒重又成为避乱屯守之所,如明末清初、清末民初之际。
荷兰水上防线的形成是与其国土东高西低且西部大部分低于海平面的特征紧密联系的。自16世纪,荷兰人就将其卓越的水利工程知识运用于军事防御目标。荷兰水上防线最早见于1573年抗击西班牙的80年战争(Eighty Years War,1568-1648)。但完整的第一条水上防御体系(旧水上防线,Oude Hollandse Waterlinie)建于1629-1672年的法荷战争中。该防线利用低洼地形,精心组织运河、水闸等一系列水利工程措施有效控制“人工洪水”,并在关键地点布防堡垒工事以弥补和完善防御效能,从而抵挡入侵之敌,保卫国土。1815年荷兰新水上防线(Nieuwe Hollandse Waterlinie)开始形成,拓展至乌德勒支东并逐步现代化(图2)。水上防线在一战、二战中的作用逐步减弱。冷战后,整个防御体系军事功能彻底消失。
综上可见,两例的共同特征包括:都具有“点—线—面”协同布防的思想,形成了空间分布虽“散”但借系统防御思想而形成的大区域防御网络;都充分利用了自然禀赋来组织防御体系,形成了人工设施与自然环境巧妙互补、融为一体的军事文化景观。
三、两处案例的军事遗产价值特征分析与比较
3.1作为军事文化遗产的历史价值
四川山地要塞群始建至今已近800年(一些城堡历史更久远,如万州天生城要追溯到三国时期)。虽然其历史与先秦长城等军事遗产相比并不算太久远,但其作为中国中古时期依托自然山水系统修建且保留至今的大区域防御体系却并不多见。目前遗留下来的一些要塞、古战场尚待进一步的考古、发掘和文献研究。但就此来讲,荷兰水上防线始建至今仅约400多年,其军事功能在冷战后才彻底失去。相比之下,四川山地要塞群作为中国南宋抗元史实的见证的历史价值也是相当突出的。
3.2军事防御思想和建筑工程技术等方面的科学价值
四川山地要塞群的防御主要是凭险固守,但有机组织的区域协防弥补了单个城池布防的不足,最大限度发挥了多重防御体系的作用,在当时是十分有效的[4]。另外,一些要塞在军事工程和建筑技术方面也有很高的水平。如钓鱼城在高处设指挥台,按阶梯地形在低处设二重城墙,还在城北建造深入水面的一字墙,对地形条件不足者以人工城墙、瓮城、炮台弥补,使每处城池都易守难攻[5]。另外火器在其防御中已逐步开始使用,蒙哥汗就是为火器所伤而毙命。加之其“攻——防”战术和技术较之前的发展,以及兼具的治所及军屯功能,总体体现了中国中古时期军事思想的转变发展。相较而言,荷兰水上防线则体现了另一种人工巧妙利用自然要素的积极防御思路。其“水”、“要塞”及环状防线和带状防线相结合的区域协防体系独具特色。而其以水面为核心防御要素突出表现了荷兰人在水系统管理和水利工程技术方面的高超水平,这也成为其世界遗产价值的最突出部分。
3.3体现民族特色的文化、艺术和美学价值
巴蜀自然山水是南宋山地要塞群的环境背景。每处要塞都与山形地貌、江河水系浑然天成,充分体现了中国传统山水形胜的意境(图3)。数十座城堡在大区域上层层设防形成规模宏大的防御网络,颇具一种雄浑壮美的气势。而多处要塞都包含寺庙、佛像、官署、名人手迹、碑刻遗迹,使其更具综合文化艺术价值。荷兰水上防线则鲜明地创造了一种荷兰风格的人工景观。其堡垒平面多呈星形或其他几何形态。掩体、炮位的外形轮廓大多应隐蔽性和防护性要求修整为平缓的矮坡,使之隐入周边景观。要塞周边的林木也多为行列式种植并延伸至堡垒、壕沟及炮位等防御单元中(图4、5)。其军事设施中也包含不少精美的雕塑、铸铁构件、桥梁等,也具很高的文化艺术价值。
综上可见,两处防御体系均具有综合的军事遗产价值,通过比较可以发现其独特价值。荷兰水上防线中的阿姆斯特丹防线于1996年依据(ii)、(iv)and(v)条标准被列入世界文化遗产名录。世界遗产委员将其核心价值定位为:作为当代一项宏大而完整的军事防御体系的杰出范例,自19世纪末期建成以来一直得到了完整保存和精心维护,具有突出的、世界性的价值,它还因荷兰人将其水利工程技术方面的天赋完美运用于保卫国家首都城市的防御体系之中的独一无二手法而举世闻名[6]。相比之下,四川南宋山地要塞群可谓尘封已久。虽近来日渐走入公众视野,但目前对其价值的认识、挖掘、保护和宣传还很不够。经过上述分析和比较,对四川南宋山地要塞群的整体遗产价值初步定位为:中国南宋四川抗元史实的历史见证,南宋军事防御战略和军事技术的物质载体,中国中古军事思想与山水形胜观结合的范例,体现了中华民族抵抗外侮的民族精神,总体可认为是中国古代大区域尺度山地要塞体系的杰出代表。
3-1合川钓鱼城3-2渝北多功城3-3万州天生城3-4南川龙崖城3-5泸州神臂城3-6云阳盘石城3-7清居城(淳佑故城)3-8金堂云顶石城
四、两处案例的完整性保护分析与比较
两处大尺度区域军事遗产体系的完整性可从整体结构、遗产与周边环境、遗产本身三个层次来认识。
4.1遗产体系的整体结构完整性
四川山地要塞群整体空间结构可描述为“要塞为点,大江为线,点线结合,网状分布”。80多座要塞作为防御核心,扼守要冲,前后相守,左右相望,互成犄角之势,组成了三重防线[3]。其中8座因地位突出,被称为“防蒙八柱”。而沱江、嘉陵江、岷江及长江各水系和州府道路则成为要塞间的防御链条,使要塞得以以水为链,以山口、峡口为支点而控制交通要冲。从理论上来讲,这种基于区域布防思想而形成的“点、线、面”空间关系是清晰的。但山地要塞群不同于长城一类的防御体系,其各要塞距离较远,较为分散,且无墙体之类的实体相连,因此随着防御职能的消失,其相互协防的关联性和整体性就逐渐为人遗忘。目前的“分散管理”机制也造成各要塞间缺乏对关联性和整体性的考虑,保护较低级也导致其面对破坏的抵抗力度很弱。
荷兰水上防线的军事功能消失较晚。其完整性虽早期受到私人购买和利用、农业、城市建设、交通等的影响[6,7],但总体来看,其整体空间结构仍较为完整。如其由拱卫重要城市的环状防线和区域带状防线组成的总体结构仍然清晰。前者如建于1880-1920年的阿姆斯特丹防线,后者如建于1815的荷兰新水上防线。两类防线本身都是由点(要塞)、线(道路)、面(水域)等要素组成的区域防御网络,它们共同又构成了国土防御网络。而水上防线总体尺度较小,布局相对紧凑,要塞与要塞之间的水面、运河、射击区等也属防线的一部分,通过对这些联系要素的保护,维护了空间结构的整体性。
4.2遗产要素与周边自然环境的完整性
四川山地要塞群充分利用天然险要修筑,并巧妙以人工设施弥补完善。大多要塞三面或两面临江,以山崖为墙,以江河为壑,充分发挥地形优势。其依托的红色砂岩山地往往四周陡峭,顶部平坦并且含水条件良好[3]。许多要塞得以聚兵屯田,长期固守。但目前大多数要塞缺乏对其山水和周边环境的整体保护。如钓鱼城周围的古战场遗迹相继消失[8]。
荷兰水上防线充分利用低洼地形,以水面作为防御元素,其堡垒一般位于军事要道、水域不相接之处、难以淹没的陆地等防线薄弱环节以弥补防线效能。因此堡垒和地形、道路、水面的关系十分密切。另外堡垒外围一般都有射击区,这部分区域于1853年就作为军事禁区而纳入了《禁建区法》(Prohibited Areas Act)。近年来通过将工事作为国家纪念物(National Monuments,新水上防线中有21个堡垒被列入)和周边地带作为国家景观(National Lanscape,如阿姆斯特丹防线),使堡垒与自然环境的整体性得到了较好保护。如有的要塞对射击区、淹没区进行恢复,并作为绿带和建设自行车道和徒步道,有的还利用水面提供泛舟,既体现当时风貌,也使游客体验各要塞之间的联系[7]。
4.3遗产要素本身的完整性
四川南宋山地要塞群包含丰富的军事遗产要素。如城墙、堡垒、关隘等军事建、构筑物以及屯兵卫所、采石场等辅助设施。但随着自然侵蚀风化及当前人为破坏,许多要塞的完整性面临着严重威胁。如礼义城周边土地被其他建设占用,苍溪太获城的西门、南充清居城的北门和城墙都在近年公路、电站建设中遭拆毁[3]。巫山天赐城绝大部分已颓废,仅少数地段可见垒石痕迹,一些重要石碑也残缺不全[9]。
荷兰水上防线因历史较短,80%的堡垒工事保存完整[6]。保护法令不允许对原状做任何修改,强调防线本身所反映的历史、文化和技术价值。受保护要素既包括炮台、火炮和其他武器射击阵地、各种混凝土建筑物、弹药库、仓库和其它储存设施等军事设施,也包括防线的所有水利设施和工事以及非军事设施,如各种堤坝和附属物、进水口闸门、水坝、运河及木制警戒室等(图6)。
五、两处案例的可持续利用分析与比较
5.1品牌形象问题
整体而言,四川山地要塞群目前除个别要塞城池外(如钓鱼城),其整体知名度和旅游号召力还很低[3,4,9,10,11]。但这一方面是各要塞旅游发展“单打独斗”造成的,同时也因大众对其整体价值和总体形象认识不够所致。如何使要塞之间的关系从同质竞争、相互抑制转向合作、共赢,形成整体品牌效应,是应该努力的方向。
阿姆斯特丹防线自被列入世界遗产名录,其知名度大大提升,成为重要的旅游观光目的地和教育场所。荷兰从国土空间规划、城市规划、遗产保护、景观设计、旅游等不同层面对水上防线旅游整体形象的推动不遗余力。另外通过在欧洲的市场合作和品牌推广,荷兰政府已认识到水上防线作为文化遗产可以强化其独特性并作为发展的推动力,这是实现“在发展中保护”(preservation through development)理念的基础。
5.2遗产利用中的真实性问题
四川山地要塞群中的多处虽被列为各级文物保护单位,但近年诸多商业注资的所谓旅游开发和不合理改造使其真实性受到很大的威胁,不仅导致其物质实体材料、形式、质感的真实性的改变,还使其所蕴含的军事防御思想、工程技术、建造工艺等信息的彻底破坏和消失。
荷兰水上防线一些要塞冷战后被出售,对真实性带来不少破坏。有的为私人基金会拥有,但旅游发展和维护水平都不佳[12]。还有一些改作旅馆、博物馆、画廊、餐厅等,要对堡垒的砖石墙壁、内部空间进行改造,破坏了遗产真实性(图7)。另外要塞外围淹没区和射击范围也很容易被农业占用。但自申遗成功和受到立法保护之后,上述改造都被明确禁止。
六、结论与启示
两处防御体系各有特点。通过分析和比较可更清晰地认识其作为大尺度军事遗产体系的价值及保护与利用中的共性和差异性问题,由此得出两方面结论与启示。
6.1从多尺度、多维度出发保护大尺度遗产体系的完整性
7-1用作旅馆的斯特尔加特堡(Fort Steurgat)7-2用作乌德勒支大学植物园的霍夫迪克堡(Fort Hoofddijk)7-3林木生长繁茂的瑞纳文堡(Fort Rijnauwen)7-4产生裂缝的瑞纳文堡(Fort Rijnauwen)
防御体系的完整性无论对物质实体的保存,还是对文化信息的传承都非常重要。其总体防御系统、局部防御单元及大量单个防御要素构成了多尺度的空间结构。这一空间结构实际因区域布防思想而存在。随着军事职能的消失,各防御要素间的防御关联也就消失了。但经过对其军事防御思想的挖掘,看似并无联系的要素可以重新发现其空间结构关系。
对四川山地要塞群,可从前文的三个尺度考虑构建遗产保护网络:(1)区域总体尺度,更多体现要塞群布防思想的完整性,完全的空间结构关系虽无法恢复,但应在解说系统中重点表现各要塞共同构成的整套军事防御体系的独特价值;(2)要塞及周边尺度,包括具遗产价值的山水环境,尤其注重各遗产“点”之间的自然、文化空间联系,具体如河流、山脉、道路、防御工事等一些线性要素;(3)要塞本身尺度,对此应按照国际要塞与军事遗产科学委员会的条例,不仅保护军事建、结构物,也将军事景观环境及纪念物等一起保护[1]。该委员会十分重视与国际古迹遗址理事会下属其他分会的合作,其中就包括国际文化线路科学委员会(CIIC)[1]。通过文化线路(cultural routes)的方式,以重大军事事件为脉络,可以构筑起一个包括地区、国家和世界遗产、包括遗产和其周边环境、也包括各种自然或人工、物质或非物质遗产的完整保护网络,并促进跨行政边界的合作。这一国际经验实际可与本国实际相结合。如荷兰分别通过国家纪念物和国家景观保护军事遗产建、构筑物及其周边自然要素。军事遗址在我国也被作为文化遗产的重要组成部分。通过文物保护单位和风景名胜区来嵌套保护遗产和周边自然文化景观(如渠县礼义城周边设立的龙潭-汉阙省级风景名胜区[7])也不失为一种好的途径。由此可进一步据遗产体系的整体价值及空间结构的连续性、完整性建立遗产整体保护网络[13]。
6.2从多层面合作机制与保护立法、规划途径推动大尺度遗产体系的科学管理
荷兰的经验教训表明,历史的破坏虽难以弥补,但一个及时改进、完善的法律框架和良好的合作机制能够保证对保护利用方式及时做出调整,最终走向正确的方向。这是当前我国在管理体制创新方面所亟需的。
两处案例在其遗产价值未得到充分认识的情况下,都曾存在维护不佳的问题。荷兰提出的“在发展中保护”的思路强调将改善区域生活品质,增加工作、游憩机会等与保护水上防线的历史文化价值及保护环境协同考虑。这种方式带来的机遇与威胁并存,需解决好保护与利用的“度”的问题。一方面若遗产多种功能和价值的关系处理得好,可取得多赢局面,若缺少有效的立法、规划、政策和机制保障,就会带来破坏的后果。荷兰从政府、学界到志愿者等不同层面的一套有效的协商、合作机制十分重要,一方面可以就维护遗产体系的价值及其完整性达成共识,如利用网站、书籍及学术研讨会等对水上防线整体的研究、宣传及推动将整个水上防线列入世界遗产名录等,另一方面也有效增进了信息的交流,避免许多错误决策和行为的发生。这对南宋要塞群及我国类似遗产体系很有借鉴意义。我国在建设中常有不尊重遗产保护的决策和行为出现,对此除希望通过提高全民文化遗产保护意识解决外,建立一个良好的合作、协商及监督机制十分必要。四川南宋山地要塞群的整体保护,应以各县市及各管理部门的合作和协调为基础。借助有效的立法、规划和体制保障,由此可以树立“四川南宋山地要塞群”的整体形象,建立在整体形象之下的个体特色形象,改同质竞争为个性互补、组合开发。随着数据库和保护规划的完备,适时向国家、世界层次保护立法和政策看齐并申请更高保护级别。
摘要：分析和比较了中国四川南宋抗元山地要塞群与荷兰水上防线两处军事防御体系的基本特点,剖析了两者作为大尺度军事遗产体系的价值,从完整保护与可持续利用角度总结了其经验与教训,探讨了从保护遗产体系的整体价值及空间结构完整性出发建立区域遗产网络的思路与途径。
大尺度校园 篇5
由于当前的再生混凝土构件中包含的废弃混凝土粒直径通常为5~20 mm, 所以将废弃混凝土进行破碎与筛分可以说是一项必需的工序。但是在工序的整个过程中, 不仅每个环节都较为繁琐, 而且在对废弃混凝土实施破碎的过程中, 在很大程度上会损伤废弃混凝土的内部。因此, 为了使废弃混凝土的损伤得到有效的降低, 并且为废弃混凝土的利用提供更多的便利, 可以通过将废弃混凝土块体掺入于普通钢管混凝土试件的方式, 制成相应的再生混合短柱。但是由于再生混合短柱中的混凝土一般是C40以上的强度等级, 废弃混凝土所具备的通常是低于C40的抗压强度, 所以对采用大尺度废弃混凝土的再生混合短柱的疲劳性能进行研究十分必要。
1 试验研究
1.1 材料性能及试件设计
在本次试验中, 共选用9根试件, 以废弃混凝土的掺入率为划分标准, 将其分为3组。为了使普通混凝土包裹住废弃混凝土, 选取编号为K-0的普通混凝土对照组, 与K-20、K-30掺入率分别为20%、30%的掺入废弃混凝土的试验组进行对比试验, 每组3根。本次试验所选取的废弃混凝土由简单破碎之后的自来水厂的混凝土形成, 约为C25的抗压强度等级, 粒径约为50~100 mm;选用普通硅酸盐水泥与连续级配的天然粗骨料碎石且最大粒径为20mm;选用普通河砂作为试验砂子, 细度模数为2.4。
由于废弃混凝土块的粒径偏大, 所以将200 mm×200mm×200 mm立方体试块选用于本次试验, 其中, 每组废弃混凝土块试件均为3个。在制作短柱试块的过程中, 将废弃混凝土直接掺入于普通的混凝土之中, 并利用强制式的搅拌机将普通混凝土拌和, 且将普通混凝土的质量配合比定为C∶S∶W∶G=430∶574∶185∶1237。在进行28 d的标准养护之后, 测出混凝土的抗压性能, 并采用尺寸换算系数求出fcu (详见表1) [1]。
注:NC为普通混凝土;NRC为掺入再生混合短柱的混凝土。
在浇筑之前, 将厚度与长度分别为10、200 mm的方形钢板焊接在每根钢管的一端, 并将其封固作为钢管的底板, 保证钢管与钢板能够一一对应。在浇筑的过程中, 先将深度与钢管直径大体相同的普通混凝土从钢管的顶端灌入, 并使用振捣棒插入其中振捣, 之后再将废弃混凝土块投入其中, 尤其要注意将普通混凝土完全包裹废弃混凝土块, 再将普通混凝土浇筑于其中并振捣, 依次反复交替进行, 直至填满整个钢管[2]。使用自然养护作为试件的养护方法, 并在一周后将表面的浮浆凿去, 在敞口抹高强环氧砂浆, 待其硬化后再将试件的表面打磨至平整, 最后再将钢板焊接牢固, 保证核心混凝土与钢管在加载初期能够共同受力。
1.2 试验结果及分析
1.2.1 试验结果
试验装置及测点布置如图1所示。在试验的过程中, 笔者发现三类短柱具有十分相似的破坏过程, 并且都经历了由弹性阶段到弹塑性阶段再到破坏阶段三个阶段。在此过程中, 在压力达到试件极限承载力的65%左右时, 钢管中部的表面油漆开始逐渐开裂;在压力达到试件极限承载力的80%左右时, 在钢管的表面开始出现剪切滑移线;在压力达到试件极限承载力的90%左右时, 钢管壁部位形成肉眼可见的微凸;在压力达到试件的极限荷载之后, 在试件承担荷载逐渐下降的过程中, 试件的中部出现较为明显的鼓曲[3]。关于试件的典型破坏形态, 详见图2。
随着试件的逐渐破坏, 试件的后期承载力以及试件的变形程度也表现出试件后期的承载力与延展性。尤其是在试件卸载的过程中, 试件甚至伴随着回弹的现象。在试验结束之后切开钢管时, 发现钢管中的混凝土已压碎, 由此可以看出, 混凝土处于三向受力的状态。
1.2.2 破坏形态分析
在试件承受的荷载达到一定程度之后, 试件的竖向变形趋势也趋于稳定。对于试件的破坏形态分析如下: (1) 掺入率对具备相同初始刚度的全部试件影响较小; (2) 当轴压的荷载超过实践的比例极限后, 三组试件均进入弹塑性的变形阶段, 与此同时, 试件的掺入率越高, 在其进入到弹塑性的变形阶段之后所承受的轴压荷载也越小; (3) 三组轴压短柱后期的荷载-竖向变形趋势均显示出了较为相似的并且延展性较好的特征[4]。
1.2.3 影响试件承载力的因素分析
在本次试验中, 影响试件承载力的主要的因素就是掺入率。通过将废弃混凝土块的掺入率由5%、10%再到15%的逐步提升, 概括了各个阶段的轴压试件的承载力与掺入率之间的大体变化趋势, 如图3。
由此可以看出:在废弃混凝土块的掺入率不断增大的过程中, 试件的轴压承载力也逐渐呈现出下降的趋势。并且在掺入率达到20%与30%时, 试件的轴压极限承载力在普通钢管混凝土短柱中的占比分别为88.8%和86.3%。
产生这种现象的原因为: (1) 由于废弃混凝土块具有亲水性, 在掺入于普通混凝土中之后, 表面会形成一层水膜, 由于普通混凝土所产生的气泡极易在废弃混凝土的表面上积聚起来, 使两者之间的粘结强度得到降低, 从而导致试件所掺入的废弃混凝土的强度较普通混凝土偏低, 并且在废弃混凝土的掺入率逐渐增大的过程中, 其强度也随之降低, 从而使得钢管承受了更大的荷载, 以致于很快到达屈服强度。 (2) 废弃混凝土块的表面具备了孔隙特征与吸水性等特性, 使其自身与天然骨料之间也存在着较大的差异, 大大增加了掺入废弃混凝土块中混凝土的收缩量, 其收缩量也随着掺入率的提升而得以增大, 从而增大了钢管与核心混凝土之间的缝隙, 导致了其对钢管壁支撑作用的急剧降低, 从而致使钢管发生了局部弯曲的现象[5]。
2 计算比较
2.1 基于叠加理论考虑核心混凝土强度
首先, 叠加理论是充分考虑混凝土的混合材料配比及黏性材料的有效应用。叠加理论的应用下, 废弃混凝土在混合短柱中的应用方面会相对拓宽, 这是对混合短柱疲劳性能进行检验并确定的主要途径。通过本次设计的理念可以发现:叠加理论在混合短柱的再次应用中, 有指向性的作用。废弃混凝土本身的强度是2.5 MPa, 在大尺度废弃混凝土叠加的过程中, 是将混凝土的密度叠加, 以此实现混合短柱的强度性能提高。其次, 叠加理论并不是将所有的混凝土融合在一起, 而是通过加压机以及相关的机械设备, 将不同密度的混凝土融合在一起, 以此缩小混凝土中各材料的密度差值。例如, 水泥的密度约为3 g/cm3, 在将其与碎石融合的过程中, 应该注意碎石的直径大小, 这是提高混凝土强度的有效途径。在此, 叠加理论的综合性管理, 是通过材料的交互比较, 对K-0、K-20、K-30等不同混凝土的强度进行综合性试验, 通过对比可以发现:混合材料的配比及浓度越高, 混凝土的强度就会相对提高。在本次试验设计的过程中, 可以发现:K-0的混凝土强度提高只有2%, 而K-30的混凝土试验, 其强度同比增长为25% (详细数据见表1) 。
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通过对混凝土的强度提高可以发现, 混凝土的密度越小, 混合短柱的抗疲劳性能就会相对提高, 所以, 混凝土的再生混合短柱的生产及设计, 首先需要注意混凝土的配比及密度强化, 这是实现废弃混凝土高效的基本前提。
2.2 实测值与计算值之间的比较
首先, 对本次试验的结果进行分析, 其实测值相对达到标准, 而且可以实现基本承载重力, 但是计算值的核算结果却是混合短柱的承载值相对较大, 完全可以实现高重力应用, 两种数值的数字之间有基本差异。其次, 在对混凝土密度进行计算的过程中, 其密度相对提高, 而实测的混凝土数值相对较低。计算值是将混凝土的再次应用影响因素转为理想化, 而实测数值会受设备操作、混凝土的含水量等因素的影响, 所以, 两者之间的数值有根本差异[6]。再次, 国内的数据统计人员, 其习惯性的核算方式是采用轴压承载力为主要计算方式, 但是混凝土本身的性能及相关的应用技术等方面仍然有提升的空间, 所以, 理想化的计算数值并不能作为混合短柱的实际数值依据。最后, 大尺度混凝土的材料空间密度存在差异, 其承载力也会因为密度的不同而产生差异, 在对混凝土密度、强度、承载力进行核算的过程中, 应该考虑人为操作的差异及材料本身的组织结构变化, 这对混凝土再生混合短柱方面的应用有指向性的作用。
3 结束语
通过对大尺度混凝土再生混合短柱的过程及性能等方面进行综合分析, 可以发现混凝土的密度及混合材料的合理化搭配, 对混合短柱的生成及抗疲劳性能的提高等方面有指向性的作用。混凝土的二次利用, 并不能以理论计算公式及核算结果为主要依据, 而是应该根据混合短柱的实际应用及实际需要拥有的承载力进行分析, 对混凝土的混合材料配比、含水量等方面进行综合分析, 以此实现混凝土的再次应用。最后, 混合短柱的广泛应用应该从混凝土的材料配比方面进行研究与分析, 其强度、抗疲劳性能会因为混合材料的配比、密度等方面的不同而产生差异。本次试验的设计及相关的数据核算等方面仍然有局限性, 所以, 对大尺度混凝土的合理设计及混合短柱的应用范围拓宽等方面仍然需要进一步研究, 本文旨在提高大尺度废弃混凝土的有效应用率。[ID:003584]
参考文献
[1]吴波, 计明明.薄壁U形外包钢再生混合梁受弯性能试验研究[J].建筑结构学报, 2014, 35 (4) :246-254.
[2]吴波, 段静, 文波.新型防火涂料的研制及再生混合组合楼板的耐火性能试验[J].土木工程学报, 2014, 61 (2) :82-92.
[3]朱慈勉, 李坛.废弃混凝土掺合型再生混凝土的力学性能[J].华南理工大学学报:自然科学版, 2014, 58 (2) :50-56.
[4]赵新宇, 吴波, 杨勇.基于纤维梁单元的薄壁圆钢管再生混合柱受压承载力随机分析[J].华南理工大学学报:自然科学版, 2014, 58 (2) :57-63, 80.
[5]刘凤利, 刘俊华, 张承志.废弃混凝土再生混合砂砂浆性能正交试验研究[J].建筑技术, 2014, 45 (4) :341-345.
大尺度校园 篇6
近日,公司全资子公司中南钻石有限公司所属郑州中南杰特超硬材料有限公司与河南工业大学联合申报的“直接转化法合成大尺度多晶金刚石项目”通过了河南省科学技术厅的鉴定。该鉴定委员会由中国工程院、郑州大学、郑州机械研究所、中国机床工具工业协会超硬材料分会等单位的著名专家组成。
鉴定委员会在听取了项目组的成果汇报,审查了相关技术资料后一致认为:该项目探索了在超高压高温条件下,采用直接转化法合成大尺度多晶金刚石的机理和技术途径,研制成功了合成所需要的高温高压成套设备,开发了大尺度多晶金刚石的合成工艺技术,获得了高质量、大尺度的金刚石样品,样品表面光洁、无裂纹、维氏硬度大于130GPa。该项目填补了国内空白,总体技术达到国际先进水平,在晶粒度和色泽调控方面达到国际领先水平。鉴定委员会建议加快该项目成果的产业化步伐,尽快实现商业化推广应用。
“直接转化法合成大尺度多晶金刚石”的成功,标志着公司在高温高压合成金刚石技术领域实现了重大突破,使我国成为继日本之后能够采用“直接转化法合成大尺度多晶金刚石”的国家,极大提升了公司在行业内的知名度及国内外竞争力,对公司未来以及我国超硬材料行业的发展均具有重要里程碑意义。