中国木结构古建筑抗震性能的探讨

宋东兴

摘要：在古建筑的建设过程中，通常会采取木结构。木结构的古建筑在经过不同自然灾害后，仍然能够保证自身的稳定性与安全性，说明木结构有良好的抗震防灾性能，能够为人们的生活以及工作打下良好基础。中国木结构古建筑有良好的抗震性能与稳定性，与建筑连接方式、建筑材料以及建筑体型有较为密切的联系。本文将针对中国木结构古建筑抗震性能相应内容进行阐述。

关键词：木结构;古建筑;抗震性能

中图分类号：TU352 文献标识码：A

引言

中国古代木结构建筑在经历了很多次地震和其它自然灾害之后，依然能够挺然屹立，这足以证明了我国古代木结构建筑良好的抗震防灾性能。中国古代木结构建筑之所以具有如此好的抗震防灾性能，与古建筑的建筑体型、建筑材料、连接方式以及结构体系是密不可分的，中国古代木结构建筑在设计方面注重的是刚柔相济、以柔克刚、耗能减震的设计理念。

1木结构古建筑结构类型特点

1.1抬梁式结构体系特点

抬梁式结构体系通常情况下是需要在地基上进行立柱，在柱上展开相应的架梁工作，采取该种方式循环，可以在垂直方向上形成相应构型。从大量的实验可以看出，抬梁式结構体系具备良好的抗震性能。与此同时，还可以采取另一种构型方式，即穿斗式。穿斗式体系特点主要是各个柱之间的间距相对较为密集，整个房屋构架是由一根柱径支撑，不需要其他架梁或者构件。

1.2台基体系特点

我国古建筑台基用现代术语来说就是整体浮筏式基础。在古建筑中采取此种方式，可以在很大程度上降低剪切力对建筑基础造成的影响或者破坏，从而降低地震对上层建筑带来的冲击力。木结构古建筑结构的一个主要特点是在上层中有较为庞大的屋顶，构成庞大屋顶需要使用许多不同金属构件。这样不仅可以保证整体房屋建筑的整体安全性，还可以提升古建筑的抗震效果，为人们创造更加舒适且安全的生活环境与工作环境。

1.3木构架体系中成组斗拱体系特点

该种体系结构一般情况下是由两部分构件形成，分别是斗形构件与拱形构件，这也是中国木结构古建筑中的一个特色与特点，并且对我国现代建筑行业发展也产生重要影响。此种结构方式主要性能是能够实现对柱子与屋架间承接过渡，这样可以对梁架产生的重荷以及屋面产生的重荷更好承受，并将承受的重荷及时传递到相应的柱子上，经过柱子传递到地基上。由此可以看出，该结构能够起到良好的承上启下特点。除此之外，能够在一定程度上减少剪切力对建筑物造成的影响与冲击，并在地震发生时将自身的变形消能作用充分发挥。

2中国木结构古建筑抗震性能分析

2.1建筑材料

木材是建筑工程中运用极为普遍的建筑材料，我国的木材建筑技术以及木材装饰工艺上水平高超并且特色鲜明。例如享誉全球的天下第一山西应县木塔、天坛祈年殿，都是我国木结构古建筑中的巧夺天工的杰作。我国古建筑的抗震性能良好，不仅与其构架结构有关，木材本身的特殊性以及优越性也起着巨大作用。木材可塑性和弹力性良好，使得它能够承受剧烈的冲击震动作用，再者木材具有很强大的抗拉和抗弯性能，在受到弯曲或者剪切外力时并不会影响其本身纤维，因此在地震波强烈冲击时，木材也不会很容易地马上被破坏。同时木材的柔韧性很强，这一特性本身就赋予木材以抗震性能。

2.2结构选型和建筑布局

我国的木结构古建筑无论是单体还是群体建筑，在平面布局上大多都是对称构型，一般都是将重要建筑置于配置构设的中心轴线上，而在其两侧和对面上则分布有一些次要建筑。还有一种布局就是在轴线上建立主、次要建筑，再加上若干单个建筑，从而使建筑布局完整。这种对称均匀的建筑布局，在很大程度上能平衡地震的冲击力。因而当受到地震冲击力时，各个层面的平面尺寸以及侧面刚度不会发生太大变化，即损害程度相对较小，具有良好的抗震效能。

2.3构造

我国传统的木结构古建筑具有现代房屋框架结构的各种优越性，可以说现代房屋构架结构是汲取古建筑结构特点的精华。古建筑采用以柔制刚的思维抵御地震冲力，通过巧妙卯合连接各个构件以及设备，使得各个构件之间柔韧连接，其柔韧性能也相对于现代建中框架、排架以及刚架等框架更具有优势。此外柱子升起和侧角等手段使建筑的重心降低并向内倾斜，从而结构的整体性大大增强，进而也显著提高了建筑的隔震性能。

2.4榫卯连接

中国古代传统木结构建筑连接各个构件采用的主要连接方式是榫卯连接。榫卯连接的优点是能够提高木结构的弹性，有效抵消水平方向上产生的推力作用，使得木结构呈现出半刚性连接特性。榫卯连接根据承受载荷的不同可以分为铰接、半刚接和刚接三种。木结构构件采用榫卯连接，榫头与卯孔之间产生的摩擦滑移具有明显的耗能作用，这也是中国古代木结构建筑具有良好抗震性能的原因。

3木结构古建筑抗震性能的不足

3.1榫卯构件的截面损失

中国传统木结构建筑中榫卯连接的可活动性很强，这就大大提高了建筑的抗震能力。建筑受到地震的作用，榫卯节点较强的活动性可以提高建筑的延性和耗能能力，最终起到减震的作用。但是，木结构建筑榫卯连接的节点处截面很容易出现应力集中的现象，进而导致构件遭到破坏。因此，中国传统木结构建筑往往会由于木材没有达到塑性阶段，榫卯连接节点处出现断卯、脱卯现象，使建筑物受损，建筑物遭受这些破坏的原因是木材的耗能性能没有得到有效发挥。

3.2非结构构件的危害

中国传统木结构建筑没有对非结构构件采取抗震措施，没有将填充隔墙与主体结构进行有效连接，甚至于有些房屋的隔墙还是采用的空斗墙，这类房屋建筑墙体特点是太长、太高，这是在地震作用下，房屋很容易倒塌。此外，很多木结构建筑都筑有很高的封火山墙，但是也普遍没有采取有效的拉结措施，在地震作用下很容易倒塌伤人，古代木结构建筑中一些级别极高的建筑通常还会配有大量装饰构件，比如各种走兽瓦等，一般位置较高，对地震反应很明显，如果锚固不牢，就很容易掉落伤人。

4木结构发展趋势

自然健康和舒适放松是现代人们一直追求的，而木结构正是人们所最需要的生存环境，并且木结构房屋是抗震性能较好的结构形式之一，对于未来木结构的发展将继续围绕小城镇建设，但由于我国森林资源匮乏，相关研究人员不足等原因，造成我国木结构发展缓慢。伴着木结构建筑在我国的再度兴起和曾经的辉煌，研究人员的不断深入，抗震措施等一步步跟进，木结构建筑将会成为中国建筑史上的又一片绿洲。经过多年的修复，我国森林面积已居世界第五位，扩大森林面积不仅是为了改善生态环境，同时也要培育优良树种，提高木材质量，并合理采伐，使木材用到实处，达到可持续发展的效益。宝贵的森林资源应良好利用，使之成为取之不尽，用之不竭的资源，这样木结构建筑一定会得到广泛的应用。笔者希望可以借鉴现存的木结构资料，回顾国内外木结构古建筑的优点，并深入研究将木结构建筑发展开来，为中国建筑事业增添一抹光彩。

结束语

我国木结构古建筑结构，构造艺术以及建筑风格无论在外观形式上还是在内部承重上都高度协调统一，完美和谐，这一特点充分体现了我国古代工匠在建筑受力分析以及材料选取等方面的造诣。同时也为后来的建筑设计及材料选取上提供了很大的指导性建议，因此现代建筑在突破现有技艺以美学水平的同时，也应借鉴和发展中国木结构古建筑的抗震性能设计思路。

参考文献：

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（作者身份证号码：130926197503062419）