中國木結(jié)構(gòu)古建筑抗震性能的探討

盧蓬蓬

摘 要：基于對中國木結(jié)構(gòu)古建筑抗震性能的研究，首先闡述中國木結(jié)構(gòu)古建筑優(yōu)勢，然后分析木結(jié)構(gòu)古建筑結(jié)構(gòu)類型特點，包括抬梁式結(jié)構(gòu)體系特點、臺基體系特點、木構(gòu)架體系中成組斗拱體系特點等，最后對中國木結(jié)構(gòu)古建筑抗震性能進(jìn)行分析，包括建筑材料分析、結(jié)構(gòu)選型與建筑布局分析、構(gòu)造分析等。

關(guān)鍵詞：木結(jié)構(gòu);古建筑;抗震性能

在古建筑的建設(shè)過程中，通常會采取木結(jié)構(gòu)。木結(jié)構(gòu)的古建筑在經(jīng)過不同自然災(zāi)害后，仍然能夠保證自身的穩(wěn)定性與安全性，說明木結(jié)構(gòu)有良好的抗震防災(zāi)性能，能夠為人們的生活以及工作打下良好基礎(chǔ)。中國木結(jié)構(gòu)古建筑有良好的抗震性能與穩(wěn)定性，與建筑連接方式、建筑材料以及建筑體型有較為密切的聯(lián)系。本文將針對中國木結(jié)構(gòu)古建筑抗震性能相應(yīng)內(nèi)容進(jìn)行闡述。

1 中國木結(jié)構(gòu)古建筑優(yōu)勢

中國木結(jié)構(gòu)古建筑的主要承重構(gòu)件是木構(gòu)架，附屬結(jié)構(gòu)在木結(jié)構(gòu)古建筑中能夠起到一定的維護(hù)作用與隔斷作用，比如圍墻。在整個木結(jié)構(gòu)古建筑中，各個不同構(gòu)件都是通過榫卯進(jìn)行連接。榫卯連接具備較強的柔性特點與變形特點，這也是古建筑能夠達(dá)到良好減震效果的一個重要原因。中國木結(jié)構(gòu)古建筑特點體現(xiàn)在以下幾點：①木材彈性模量相對較低，并且材質(zhì)較輕，有良好的韌性。因此，將其應(yīng)用在建筑中，能夠具備較強的彈性恢復(fù)能力，對于突然產(chǎn)生的荷載以及周期性荷載問題，能夠起到良好的抵抗效果。②木結(jié)構(gòu)古建筑有許多不同的榫卯節(jié)點與桿件，各個桿件與榫卯節(jié)點可以對地震的能量進(jìn)行吸收，并通過相應(yīng)的途徑將能量釋放[1]。③木結(jié)構(gòu)古建筑有良好的節(jié)能效果與保溫效果，木材的保溫效果相對于混凝土以及鋼材都要更加突出。因為木材孔隙是良好隔熱體，所以能夠達(dá)到良好的保溫效果。④木結(jié)構(gòu)古建筑的木材結(jié)構(gòu)具備良好的恢復(fù)性能，建筑木材在使用完畢后，可以實現(xiàn)對木材的回收利用，減少建筑垃圾的產(chǎn)生，提升木材利用率。而且取材工作更為方便，可實現(xiàn)就地取材，為建筑施工工作帶來更多便利。可以節(jié)省更多運輸成本與取材成本，從而使建筑穩(wěn)定性得到保障。⑤實際建設(shè)中施工周期相對較短，施工更為方便，可以為施工人員工作帶來更多便利，為后續(xù)維修工作打下良好基礎(chǔ)。除此之外，建筑的使用壽命可以得到提升，降低建筑成本。

2 木結(jié)構(gòu)古建筑結(jié)構(gòu)類型特點

2.1 抬梁式結(jié)構(gòu)體系特點

抬梁式結(jié)構(gòu)體系通常情況下是需要在地基上進(jìn)行立柱，在柱上展開相應(yīng)的架梁工作，采取該種方式循環(huán)，可以在垂直方向上形成相應(yīng)構(gòu)型。從大量的實驗可以看出，抬梁式結(jié)構(gòu)體系具備良好的抗震性能。與此同時，還可以采取另一種構(gòu)型方式，即穿斗式。穿斗式體系特點主要是各個柱之間的間距相對較為密集，整個房屋構(gòu)架是由一根柱徑支撐，不需要其他架梁或者構(gòu)件。

2.2 臺基體系特點

我國古建筑臺基用現(xiàn)代術(shù)語來說就是整體浮筏式基礎(chǔ)。在古建筑中采取此種方式，可以在很大程度上降低剪切力對建筑基礎(chǔ)造成的影響或者破壞，從而降低地震對上層建筑帶來的沖擊力。木結(jié)構(gòu)古建筑結(jié)構(gòu)的一個主要特點是在上層中有較為龐大的屋頂，構(gòu)成龐大屋頂需要使用許多不同金屬構(gòu)件。這樣不僅可以保證整體房屋建筑的整體安全性，還可以提升古建筑的抗震效果，為人們創(chuàng)造更加舒適且安全的生活環(huán)境與工作環(huán)境。

2.3 木構(gòu)架體系中成組斗拱體系特點

該種體系結(jié)構(gòu)一般情況下是由兩部分構(gòu)件形成，分別是斗形構(gòu)件與拱形構(gòu)件，這也是中國木結(jié)構(gòu)古建筑中的一個特色與特點，并且對我國現(xiàn)代建筑行業(yè)發(fā)展也產(chǎn)生重要影響[2]。此種結(jié)構(gòu)方式主要性能是能夠?qū)崿F(xiàn)對柱子與屋架間承接過渡，這樣可以對梁架產(chǎn)生的重荷以及屋面產(chǎn)生的重荷更好承受，并將承受的重荷及時傳遞到相應(yīng)的柱子上，經(jīng)過柱子傳遞到地基上。由此可以看出，該結(jié)構(gòu)能夠起到良好的承上啟下特點。除此之外，能夠在一定程度上減少剪切力對建筑物造成的影響與沖擊，并在地震發(fā)生時將自身的變形消能作用充分發(fā)揮。

3 中國木結(jié)構(gòu)古建筑抗震性能分析

3.1 建筑材料分析

在木結(jié)構(gòu)古建筑中，木材是一種使用較為普遍的建筑材料。目前我國木材建筑技術(shù)以及木材裝飾工藝已經(jīng)具備較高水平，并且有自身的特色，如在我國甚至國際上都較為著名的山西應(yīng)縣木塔、天津薊州區(qū)的獨樂寺等，都是我國木結(jié)構(gòu)古建筑中的杰作。我國木結(jié)構(gòu)古建筑之所以有良好的抗震性能，不僅是因為自身構(gòu)架在其中發(fā)揮重要作用，還與木材本身性能與質(zhì)量有直接關(guān)系，木材本身就具備一定的特殊性與優(yōu)越性。例如，木材自身有良好的可塑性與彈力性特點，可以承受強烈的沖擊。除此之外，木材自身具備一定的抗拉性與抗彎性特點，在受到彎曲力量以及剪切外力后，其自身纖維并不會受到影響，所以在地震中可以承受較為強烈的地震波動，在面臨地震問題時，不會馬上斷裂或者被破壞，使古建筑穩(wěn)定性得到保障。

3.2 結(jié)構(gòu)選型與建筑布局分析

在中國木結(jié)構(gòu)古建筑中，不管是單體建筑還是群體建筑，在平面布局過程中，都要在最大程度上保證其對稱性[3]。在建筑施工過程中，會將較為重要的建筑放置在配置構(gòu)造的中心軸上，次要建筑可以將其分布在整個建筑兩側(cè)或者對側(cè)部分。與此同時，還可以采取其他布局方式，在軸線上建立主要建筑與次要建筑，加之許多不同單個建筑，這樣建筑的完整性將會得到保障。此種布局方式屬于對稱均勻布局，可以保證建筑的對稱性，使建筑能夠承受更多的平衡地震沖擊力。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時，各個層面的平面尺寸以及層面剛度并不會發(fā)生很大變化，可以將建筑的損害程度降到最低，使建筑能夠達(dá)到良好抗震效果。

3.3 構(gòu)造分析

從對我國木結(jié)構(gòu)古建筑分析中可以看出，現(xiàn)代建筑具有的房屋結(jié)構(gòu)框架優(yōu)勢傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)古建筑也同樣具備。也就是說，現(xiàn)代房屋建筑結(jié)構(gòu)以及施工工作的展開，是對傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)古建筑優(yōu)勢的汲取。在木結(jié)構(gòu)古建筑中，為使建筑抗震性能與穩(wěn)定性得到保障，會將以柔克剛的理念應(yīng)用在建筑設(shè)計以及建筑結(jié)構(gòu)中[4]。將不同構(gòu)件以及設(shè)備結(jié)合實際情況進(jìn)行連接，保證連接穩(wěn)定性。并且使各構(gòu)件之間的柔韌性連接得到保障，木結(jié)構(gòu)古建筑結(jié)構(gòu)中柔韌性能相對于現(xiàn)代建筑框架、排架以及鋼架等具備更多優(yōu)勢。除此之外，可以通過柱子升起方式或者側(cè)角方式，使整個建筑的重心逐漸向內(nèi)傾斜，這樣建筑的整體性能將會得到保障，建筑的抗震性能也會隨之提升。

4 結(jié)束語

綜上所述，中國木結(jié)構(gòu)古建筑具備良好抗震性能，在經(jīng)過多次地震之后，仍然能夠保證自身的安全性與穩(wěn)定性。為使我國現(xiàn)代建筑行業(yè)得到更好發(fā)展，要加強對中國木結(jié)構(gòu)古建筑抗震性能的分析，明確其中的優(yōu)勢、結(jié)構(gòu)特點以及材料特點等，將傳統(tǒng)中國木結(jié)構(gòu)古建筑優(yōu)勢融入現(xiàn)代建筑設(shè)計以及建筑施工中，使現(xiàn)代建筑能夠滿足人們對建筑的需求，為我國建筑行業(yè)的發(fā)展打下良好基礎(chǔ)。

參考文獻(xiàn)

[1]高大峰，張輝，吳冬冬，等.基于多地震動強度參數(shù)的中國多層木結(jié)構(gòu)古建筑地震易損性研究[J].地震工程與工程振動，2019（3）：41-51.

[2]周勤勞.新材料在古建筑木結(jié)構(gòu)修復(fù)工作中的應(yīng)用[J].科技經(jīng)濟導(dǎo)刊，2019（13）：51-52.

[3]袁建力.墻體參與工作的木構(gòu)架古建筑抗震分析方法[J].建筑結(jié)構(gòu)學(xué)報，2018（9）：45-52.

[4]薛建陽，路鵬，董曉陽.古建筑木結(jié)構(gòu)歪閃斗栱抗震性能的ABAQUS有限元分析[J].世界地震工程，2017（4）：11-17.