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古建凉亭结构体系

作者: 更新时间:2019/10/15 10:01:42

古建凉亭结构体系的选择对于结构整体力学性能及抗震能力的影响非常大,一个良好的结构受力体系应具有承担设计荷载、抵抗意外事故的能力,特别应具有良好整体性与鲁棒性来抵抗地震作用。中国传统木构建筑所采用的结构体系类似于现代建筑常用的框架结构,是由柱和枋(阑额、由额、随梁枋、普拍枋等)通过榫卯结合技术连接而成的木构架体系,是一个具有多重隔震、减震结构层次的优秀抗震体系,具有很好的抗震能力,主要表现在柱脚与础石的平摆浮搁式连接、铺作层以及榫卯连接节点。

柱子是浮搁平置于础石之上的,连接特性类似于铰接,而现代凉亭结构中的连接方式为刚接.结构的竖向力由柱子传递给基础,然后分散到地基之上.如果说现代凉亭结构中柱与基础连接的刚性节点是依靠“抗”来承受水平荷载的话,那么木结构则是“抗”与“放”的结合.在风荷载及较小的地震作用下,结构利用柱与础石之间的摩擦力来抵抗水平荷载,但当水平荷载超过础石所能提供的摩擦力的时候,柱就开始在础石表面滑动,使结构底部剪力始终保持为常数———柱与础石之间的滑动摩擦力,有效地减小了地震的影响,达到了隔震的效果。

殿堂式凉亭建筑中的铺作层是由安置在额枋或柱头之上并由梁枋纵横相连的多组斗栱组成的.斗栱中各构件的连接为榫卯连接,斗底与栱以及栌斗与普拍枋或柱头之间为平置或加暗梢连接,由于榫卯间有间隙,达不到绝对的密实,并且暗梢的抗剪能力有限,会发生变形甚至折断,所以水平荷载作用下构件间可产生相对的摩擦滑动以及单铺作的整体转动,这种摩擦滑移以及转动变形能够耗散一定量的水平地震能量;铺作各构件在竖向层层堆叠,在竖向荷载作用下可产生压缩变形,且具有一定的弹性,如同一巨大的弹簧垫层,可以耗散竖向的地震能量.庞大的铺作层,在柱架与屋盖之间形成了一个整体性很强的盘体,其层间摩擦滑移以及竖向弹性变形在一定程度上起到了减震隔震的作用,从而减小了上部厚重屋盖层的地震反应。

木结构古建筑

与钢筋混凝土框架结构中梁柱之间的刚性连接节点不同,木柱与枋连接的榫卯节点具有半刚性的特点,这也决定了木构古建筑凉亭所独有的凉亭结构特性:结构刚度小,自振周期长,节点可发生较大的弹塑性转动变形.较长的自振周期可以避免与场地的卓越周期接近,防止了共振这种不利现象的发生;榫卯节点允许较大的转角变形,并具有较好的延性,使得凉亭结构通过节点的弹塑性转动耗散了一部分地震能量,达到了耗能减震的作用。


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