中国古代木结构建筑是世界建筑史上一个独特的建筑体系，它包括两种典型的结构类型:抬梁木结构和过桶木结构。前者一般用于宫殿、政府机关、宗教寺院、寺庙、亭台楼阁、木塔等。，注重美观和造型，用料大，风格华丽。后者多用于南方民居，用料少，更经济实用。但是这些古建筑经过几百年甚至上千年的洗礼，遭受了各种天灾人祸，不可避免地造成了一定的破坏，因此有必要采取必要的措施进行加固修复。按照“原样修旧”的原则，需要先掌握其力学性能，再进行强化修复。

抬梁式实验：

加载初期，随着水平加载位移的增大，榫卯之间逐渐挤紧，荷载迅速上升; 加载至Δ = 15 mm 时，木构架开始发出轻微的木纤维受压的“吱吱”声和榫卯之间滑移挤紧的“咯咯”声; 加载至Δ = 60 mm 时，声响已经变得较大，清晰可闻，荷载增长速度开始逐渐放缓; 此后，声响逐渐变大且连续; 加载至Δ = 120 mm时，左金柱的初始纵向裂缝( 原木即有裂缝) 开始发展，发出木纤维撕裂的“嘶嘶”声; 加载至Δ = 155 mm时，左金柱的纵向裂缝最大宽度发展至2 cm，木柱基本劈裂，如图10a 所示; 加载至Δ = 160 mm 时，荷载达到峰值，此时，节点T2 发出一声刺耳的巨响，榫头变截面处出现顺纹撕裂破坏，如图10b 所示，荷载大幅度跌落，继续加载，荷载先迅速回升，然后开始缓慢下降; 加载至Δ = 195 mm 时，伴随着一声刺耳巨响，节点T1’榫头变截面处出现顺纹撕裂破坏，如图10c 所示，荷载大幅度跌落，继续加载，荷载先缓慢回升，此后继续随着位移的增大而下降; 加载至Δ =245 mm时，伴随着一声刺耳的巨响，节点T3 榫头变截面处发生顺纹撕裂，如图10d 所示，荷载迅速下降;加载至Δ = 260 mm 时，馒头榫出现较严重的脱榫现象( 图10e) ，半榫节点拔出严重( 图10f) ，瓜柱柱脚直榫节点转动仍然较小( 图10g) ，木构架侧移较大，即将倾覆，如图10h 所示，停止加载。

在该试验中，馒头榫的破坏形态为脱榫破坏，破坏时馒头榫存在显著的剪切变形( 图11a) ; 半榫节点的破坏形态也为脱榫破坏，破坏时榫头上下侧有明显压痕( 图11b) ; 透榫节点T1’、T2、T3 为正向受力( 定义向下受力为正向，向上受力为反向［11］) ，破坏形态为榫头变截面处顺纹撕裂破坏( 图11c ～ 11e) ;透榫节点T1、T2’和T3’为反向受力，由于行程限制，没能加载到榫头下侧受弯破坏，但榫头下侧存在显著挤压变形; 瓜柱柱脚直榫节点的破坏形态也为脱榫破坏，破坏时榫头侧面有轻微的挤压变形( 图11f) 。试验结束后梁、柱以及卯口基本保持完好，其中左金柱由于初始纵向干缩裂缝较大，加载过程中在弯矩、剪力和轴压力作用下，裂缝宽度和长度不断发展，但始终没出现失稳或强度破坏。抬梁式木构架在水平荷载作用下，各榫卯节点陆续进入破坏，加载后期木构架的水平荷载不断下降，最终发生整体倾覆破坏。

穿斗式实验：

加载初期，随着水平加载位移的增大，榫卯之间逐渐挤紧，荷载迅速上升; 加载至Δ = 10 mm 时，开始出现轻微的木纤维受压的“吱吱”声和榫卯之间滑移挤紧的“咯咯”声; 加载至Δ = 35 mm 时，声响已经变得清晰可闻，榫卯节点出现轻微的拔榫现象; 加载至Δ = 50 mm 左右时，荷载增长的速度开始逐渐放缓;此后，声响逐渐变大且连续; 加载至Δ = 190 mm 时，伴随着一声刺耳的巨响，节点T1’榫头截面突变处出现顺纹撕裂破坏，如图12a 所示，此后随着裂缝的发展，榫头不断发生木纤维撕裂的“嘶嘶”声; 加载至Δ = 210 mm 时，持荷过程中节点T1’破坏进一步加剧，基本失效，右檐柱侧移迅速增大; 加载至Δ =240 mm时，荷载达到峰值，节点T1 榫头下侧发生受弯破坏，发出巨响，如图12b 所示; 此时山柱两侧的半榫拔榫严重，如图2c、12d 所示，此后荷载开始逐渐下降; 加载至Δ = 280 mm 时，伴随着一声刺耳的巨响，节点T2’榫头截面突变处出现顺纹撕裂破坏，如图12e 所示，荷载下降的速度逐渐加快; 加载至Δ =315 mm时，持荷过程中节点T2’又发出一声刺耳巨响，裂缝向下发展;加载至Δ = 325 mm时，联系枋榫与柱之间的相对转角已经很大，如图12f、12g 所示，木构架侧移严重，即将倾覆，如图12h 所示，停止加载。

在该试验中，半榫的破坏形态为脱榫破坏，破坏时榫头上下侧有明显压痕( 图13a、13b) ; 透榫节点T1’、2’为正向受力［11］，破坏形态为榫头变截面处顺纹撕裂破坏( 图13c) ; 透榫节点T1、T2 为反向受力，节点T1 的破坏形态为榫头下侧受弯破坏( 图13d) ，节点T2 由于行程限制，没能加载到受弯破坏，但榫头下侧存在显著挤压变形; 联系枋榫由于截面没有削弱，因此始终没有发生破坏，但加载结束时枋的上下侧有显著的压痕( 图13e、13f) 。加载结束后梁、柱以及卯口基本保持完好。穿斗式木构架在水平荷载作用下，各榫卯节点陆续进入破坏，加载后期木构架的水平荷载不断下降，最终发生整体倾覆破坏。

结论

a、在抬梁式木构架和穿斗式木构架加载过程中，榫卯节点逐个破坏，山柱( 脊柱) 两侧的半榫节点拔榫量较大，发生脱榫破坏，透榫发生变截面顺纹撕裂破坏和榫头下侧的受弯破坏，与节点试验中破坏形态相同，最终由于榫卯节点的破坏加剧，两榀木构架均发生整体倾覆破坏，破坏时两类木构架均具有良好的变形能力。

b、抬梁式木构架梁( 枋) 、柱木材用量约为穿斗式木构架的3.5 倍，而前者的峰值荷载约为后者的91%，表明抬梁式木构架的水平荷载承载效率明显较穿斗式木构架的低。

c、 柱顶侧移随着加载位移的增加而增加，存在较好的线性关系，对称的左、右木柱柱顶侧移基本一致，但随着加载位移的增大，各榫头非同步拔出，其对木构架的对称性有所扰动，柱顶侧移逐渐显现出一定的差别。

d、 榫卯之间的初始缝隙在加载初期逐渐闭合，会引起部分榫卯节点拔榫量为负值，之后，透榫、半榫、瓜柱柱脚直榫节点的拔榫量随节点转角的增大而增大; 加载初期，联系枋榫的拔榫量随着转角的增大而显著增大，加载后期，联系枋在卯口中发生整体滑动。

e、 关于山柱( 脊柱) 对称的透榫节点的受弯方向不同，节点受力性能不同，拔榫量-转角关系曲线存在较明显差异，其对木构架性能的影响有待进一步研究。

文中测试来自：

1． 东南大学混凝土及预应力混凝土结构教育部重点实验室，江苏南京211189;

2． 东南大学城市与建筑遗产保护教育部重点实验室，江苏南京210096;

3． 江苏省送变电有限公司，江苏南京210028;

4． 南京科技职业学院基建管理处，江苏南京210048。