浅谈中国传统建筑木结构的抗震技术特点--传统建筑装饰艺术

文章编号 :100926825(2006) 1420003202浅谈中国传统建筑木结构的抗震技术特点收稿日期 :2006201220作者简介 :朱向东(19582 ) ,男 ,教授 ,太原理工大学建筑与土木工程学院 ,山西 太原 030024张同乐(19822 ) ,男 ,太原理工大学建筑与土木工程学院硕士研究生 ,山西 太原 030024朱向东 张同乐摘 要 :总结了中国传统建筑木结构的优点 ,对建筑物体型、选材与结点构造进行了详细分析探讨 ,对传统建筑的抗震性能进行了阐述 ,以促进古建筑的研究。关键词 :中国传统建筑 ,木结构 ,体型 ,构造 ,抗震中图分类号 :TU366. 2文献标识码 :A 中国传统建筑以木材、砖瓦为主要建筑材料 ,以木构架结构为主要的结构形式。众多木构件组合而成框架体系 ,柱网平面采用均衡对称的格局。结构由立柱、横梁、顺檩等主要构件建造而成 ,各个构件之间的结点以榫卯相吻合 ,构成富有弹性的框架。结构体系又分为抬梁、穿斗、干阑三种。木结构有很多优点 ,首先可以看到 ,柱子是主要的承重构件 ,外围墙体只起到围护作用 ,即承重与围护结构分工明确 ,屋顶重量由木构架来承担 ,外墙起遮挡阳光、隔热防寒的作用 ,内墙起分割室内空间的作用。由于墙壁不承重 ,这种结构赋予建筑物以极大的灵活性 ;其次 ,有利于防震、抗震 ,木构架结构很类似今天的框架结构 ,由于木材具有的特性 ,而构架的结构所用斗木共和榫卯又都有若干伸缩余地 ,因此在一定限度内可减少由地震对这种构架所引起的危害[1] 。“墙倒屋不塌”形象地表达了这种结构的特点。1 建筑物体型分析建筑物的平、立面布置在抗震方面要满足的基本原则是 :对称、规则、质量与刚度变化均匀。中国古代传统建筑的平面布局具有一种简明的组织规律 ,就整体而言 ,重要建筑大都采用均衡对称的方式 ,以庭院为单元 ,沿着纵轴线与横轴线进行设计 ,借助于建筑群体的有机组合和烘托 ,使主体建筑显得格外宏伟壮丽。结构对称 ,有利于减轻结构的地震扭转效应[2] 。我国的传统建筑都是形状规则的建筑物 ,在地震时结构各部分的震动易于协调一致 ,应力集中现象较少 ,因而有利于抗震。质量与刚度变化均匀有两方面的含义 :其一是结构平面方向 ,传统建筑的结构刚度中心与质量中心相一致 ,扭转效应不会使远离刚度中心的构件产生较严重的震害 ;其二是指结构立面 ,沿结构高度方向 ,结构质量与刚度从构件角度来看没有悬殊的变化 ,而且建筑物结构刚度没有突然削弱的薄弱层 ,在地震中不会造成变形集中 ,从而不会进一步加速结构的倒塌破坏过程。2 选材与节点构造分析木结构构架整体刚性很好 ,同时虽然木材在外力作用下容易产生变形 ,但是由于具备较好的柔性 ,所以本身在一定程度上还有恢复变形的能力 ,这一点在抗震中尤为重要。以木榫为柔性建筑节点 ,这样成组的斗木共 ,纵横构件相连 ,形成了一个弹性节点 ,在地震到来时 ,每一组斗木共都象是一个大弹簧 ,在剧烈颠簸当中能抵消掉相当大的一部分地震能量 ,减轻建筑物的受破坏程度。榫卯构造技术是我国传统木构建筑仿生柔性结构的一个组成部分 ,它是中国建筑哲理中“顺应自然 ,以柔克刚”思想的体现。由于木材具有柔性和弹性 ,木构架中的节点普遍使用了榫卯构造连接 ,如动物的骨骼关节能在一定程度中伸缩和扭转 ,地震时能通过自身的变形吸收和消耗地震中的能量 ,有较强的抗震性能。此外 ,在房屋四角的结构刚度方面 ,古代劳动人民想出了很多的办法来加强 ,比如说 :为了加强正面和侧面的檐柱与额枋的联系 ,房屋内转角使用了抹角梁 ;转角斗木共采用连木共交隐做法 ;房屋转角部位采用双层额枋 ,缩小梢尽间的面宽等各种加固措施。现代建筑在抗震方面有加圈梁的方式来提高整体刚度 ,传统建筑也有相类似的手法 ,即使用额枋与地木伏 ,将柱网连接成一个整体 ,同样也是一种很有效的加固手段。当地震来临时 ,为了防止柱脚的滑动 ,抵制摩擦与挤压造成的冲击力 ,减轻地震能量 ,柱脚下还使用管角榫插入柱础内 ,以利固定柱身。一些明清时候的传统建筑 ,基础工程做得很好 ,其传统做法是 :房屋基坑以下先打入木桩 ,用碎石嵌档 ,灌浆砸实 ,然后夯筑若干小...