中國木結構古建筑抗震性能的探討

宋東興

摘要：在古建筑的建設過程中，通常會采取木結構。木結構的古建筑在經過不同自然災害后，仍然能夠保證自身的穩定性與安全性，說明木結構有良好的抗震防災性能，能夠為人們的生活以及工作打下良好基礎。中國木結構古建筑有良好的抗震性能與穩定性，與建筑連接方式、建筑材料以及建筑體型有較為密切的聯系。本文將針對中國木結構古建筑抗震性能相應內容進行闡述。

關鍵詞：木結構;古建筑;抗震性能

中圖分類號：TU352?文獻標識碼：A

引言

中國古代木結構建筑在經歷了很多次地震和其它自然災害之后，依然能夠挺然屹立，這足以證明了我國古代木結構建筑良好的抗震防災性能。中國古代木結構建筑之所以具有如此好的抗震防災性能，與古建筑的建筑體型、建筑材料、連接方式以及結構體系是密不可分的，中國古代木結構建筑在設計方面注重的是剛柔相濟、以柔克剛、耗能減震的設計理念。

1木結構古建筑結構類型特點

1.1抬梁式結構體系特點

抬梁式結構體系通常情況下是需要在地基上進行立柱，在柱上展開相應的架梁工作，采取該種方式循環，可以在垂直方向上形成相應構型。從大量的實驗可以看出，抬梁式結構體系具備良好的抗震性能。與此同時，還可以采取另一種構型方式，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，整個房屋構架是由一根柱徑支撐，不需要其他架梁或者構件。

1.2臺基體系特點

我國古建筑臺基用現代術語來說就是整體浮筏式基礎。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。木結構古建筑結構的一個主要特點是在上層中有較為龐大的屋頂，構成龐大屋頂需要使用許多不同金屬構件。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，為人們創造更加舒適且安全的生活環境與工作環境。

1.3木構架體系中成組斗拱體系特點

該種體系結構一般情況下是由兩部分構件形成，分別是斗形構件與拱形構件，這也是中國木結構古建筑中的一個特色與特點，并且對我國現代建筑行業發展也產生重要影響。此種結構方式主要性能是能夠實現對柱子與屋架間承接過渡，這樣可以對梁架產生的重荷以及屋面產生的重荷更好承受，并將承受的重荷及時傳遞到相應的柱子上，經過柱子傳遞到地基上。由此可以看出，該結構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，并在地震發生時將自身的變形消能作用充分發揮。

2中國木結構古建筑抗震性能分析

2.1建筑材料

木材是建筑工程中運用極為普遍的建筑材料，我國的木材建筑技術以及木材裝飾工藝上水平高超并且特色鮮明。例如享譽全球的天下第一山西應縣木塔、天壇祈年殿，都是我國木結構古建筑中的巧奪天工的杰作。我國古建筑的抗震性能良好，不僅與其構架結構有關，木材本身的特殊性以及優越性也起著巨大作用。木材可塑性和彈力性良好，使得它能夠承受劇烈的沖擊震動作用，再者木材具有很強大的抗拉和抗彎性能，在受到彎曲或者剪切外力時并不會影響其本身纖維，因此在地震波強烈沖擊時，木材也不會很容易地馬上被破壞。同時木材的柔韌性很強，這一特性本身就賦予木材以抗震性能。

2.2結構選型和建筑布局

我國的木結構古建筑無論是單體還是群體建筑，在平面布局上大多都是對稱構型，一般都是將重要建筑置于配置構設的中心軸線上，而在其兩側和對面上則分布有一些次要建筑。還有一種布局就是在軸線上建立主、次要建筑，再加上若干單個建筑，從而使建筑布局完整。這種對稱均勻的建筑布局，在很大程度上能平衡地震的沖擊力。因而當受到地震沖擊力時，各個層面的平面尺寸以及側面剛度不會發生太大變化，即損害程度相對較小，具有良好的抗震效能。

2.3構造

我國傳統的木結構古建筑具有現代房屋框架結構的各種優越性，可以說現代房屋構架結構是汲取古建筑結構特點的精華。古建筑采用以柔制剛的思維抵御地震沖力，通過巧妙卯合連接各個構件以及設備，使得各個構件之間柔韌連接，其柔韌性能也相對于現代建中框架、排架以及剛架等框架更具有優勢。此外柱子升起和側角等手段使建筑的重心降低并向內傾斜，從而結構的整體性大大增強，進而也顯著提高了建筑的隔震性能。

2.4榫卯連接

中國古代傳統木結構建筑連接各個構件采用的主要連接方式是榫卯連接。榫卯連接的優點是能夠提高木結構的彈性，有效抵消水平方向上產生的推力作用，使得木結構呈現出半剛性連接特性。榫卯連接根據承受載荷的不同可以分為鉸接、半剛接和剛接三種。木結構構件采用榫卯連接，榫頭與卯孔之間產生的摩擦滑移具有明顯的耗能作用，這也是中國古代木結構建筑具有良好抗震性能的原因。

3木結構古建筑抗震性能的不足

3.1榫卯構件的截面損失

中國傳統木結構建筑中榫卯連接的可活動性很強，這就大大提高了建筑的抗震能力。建筑受到地震的作用，榫卯節點較強的活動性可以提高建筑的延性和耗能能力，最終起到減震的作用。但是，木結構建筑榫卯連接的節點處截面很容易出現應力集中的現象，進而導致構件遭到破壞。因此，中國傳統木結構建筑往往會由于木材沒有達到塑性階段，榫卯連接節點處出現斷卯、脫卯現象，使建筑物受損，建筑物遭受這些破壞的原因是木材的耗能性能沒有得到有效發揮。

3.2非結構構件的危害

中國傳統木結構建筑沒有對非結構構件采取抗震措施，沒有將填充隔墻與主體結構進行有效連接，甚至于有些房屋的隔墻還是采用的空斗墻，這類房屋建筑墻體特點是太長、太高，這是在地震作用下，房屋很容易倒塌。此外，很多木結構建筑都筑有很高的封火山墻，但是也普遍沒有采取有效的拉結措施，在地震作用下很容易倒塌傷人，古代木結構建筑中一些級別極高的建筑通常還會配有大量裝飾構件，比如各種走獸瓦等，一般位置較高，對地震反應很明顯，如果錨固不牢，就很容易掉落傷人。

4木結構發展趨勢

自然健康和舒適放松是現代人們一直追求的，而木結構正是人們所最需要的生存環境，并且木結構房屋是抗震性能較好的結構形式之一，對于未來木結構的發展將繼續圍繞小城鎮建設，但由于我國森林資源匱乏，相關研究人員不足等原因，造成我國木結構發展緩慢。伴著木結構建筑在我國的再度興起和曾經的輝煌，研究人員的不斷深入，抗震措施等一步步跟進，木結構建筑將會成為中國建筑史上的又一片綠洲。經過多年的修復，我國森林面積已居世界第五位，擴大森林面積不僅是為了改善生態環境，同時也要培育優良樹種，提高木材質量，并合理采伐，使木材用到實處，達到可持續發展的效益。寶貴的森林資源應良好利用，使之成為取之不盡，用之不竭的資源，這樣木結構建筑一定會得到廣泛的應用。筆者希望可以借鑒現存的木結構資料，回顧國內外木結構古建筑的優點，并深入研究將木結構建筑發展開來，為中國建筑事業增添一抹光彩。

結束語

我國木結構古建筑結構，構造藝術以及建筑風格無論在外觀形式上還是在內部承重上都高度協調統一，完美和諧，這一特點充分體現了我國古代工匠在建筑受力分析以及材料選取等方面的造詣。同時也為后來的建筑設計及材料選取上提供了很大的指導性建議，因此現代建筑在突破現有技藝以美學水平的同時，也應借鑒和發展中國木結構古建筑的抗震性能設計思路。

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（作者身份證號碼：130926197503062419）