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中国木结构古建筑的性能

作者: 更新时间:2021/1/17 19:25:16

中国的古建筑大多是木结构,但这些木结构在漫长的历史变迁中,包括雷击、战争和自然灾害,都可以保存下来。因此,研究中国古建筑的结构,一方面可以为现代建筑结构提供一些参考,另一方面也有助于古建筑的维护,有利于古建筑的修复和保护。

古建筑木结构

一、中国古代木结构建筑的结构特征和木材性质

我国古代建筑多为木结构,因为木结构性能好,能承受整个建筑结构的荷载,并能保持长期稳定。古建筑种类繁多,风格复杂,主要有庞店建筑、丘陵休息建筑、硬山建筑、滚棚建筑和尖楼等。设计布局均衡对称,层次分明,周边房屋,中央庭院。古建筑用的木材大多是优质木材,有很多优点。1)木材需要具有良好的韧性,能够承受一定的振动和冲击;2)高强度和多孔结构使木材具有更好的隔热性能;3)木材可长期处于干燥或水环境中,仍具有良好的性能,不易变形;4)木材具有易操作、易加工的特点,可以制成多种构件和形状,既美观又牢固;5)木材资源广泛,可大面积使用,分解后的木材不会影响社会环境,环保。


二、古代木结构的结构性能

古建筑中应用最广泛的结构是木结构,厅堂式古建筑的木结构主要分为两层,即台基、柱架、铺装层和屋顶层。层状结构的机械性能和特性主要分析如下。

(1)台基的基本结构表现

古建筑的木结构与现代建筑不同。其主要木平台基础由基石、土墩和土墩下的人工夯土平台基础组成。这种结构可以保证建筑结构的外部气势和美观。许多古建筑的基础都是由人工夯土制成的,其上部结构对整个建筑结构的稳定性和安全性起着重要的作用。高平台的设置会改变整个结构上部区域的动力特性,也就是说这个结构会增加上部结构区域的位移加速度。听了对古代木结构的研究和探索,发现高台的主要作用是放大,会直接影响地下交通和地面运动。钟楼木结构顶部区域的水平响应速度可达允许范围的5-6倍。因此,在保护古建筑的过程中,需要注意古建筑的隔振和振源。当地震发生时,不可避免地会对建筑产生影响,如果结构不稳定,会严重破坏建筑的整体性能。但古建筑木结构中的隔震系统和柱脚可以减少破坏。研究表明,如果发生一定程度的地震,柱脚会产生一定的滑移。首先,通过滑移可以降低振动的能量,从而减少强震作用下振动的冲击;其次,地震产生的能量通过柱脚的滑移传递,滑移提供阻尼,使整个结构的加速度、相对位移峰值和相对速度大大降低,保护了整个结构。

中国古建筑


(2)柱框架层的结构性能

在古代建筑结构中,柱框架层是一个重要的结构,其中不使用钉子和铁,而是使用榫卯连接梁柱节点、侧脚、凸起的柱框架和麻雀来创造一个完美的建筑结构。通过对侧脚和抗拔力的研究,发现侧脚和抗拔力能有效减小木结构的位移,减小各构件的应力,保证结构的抗震性能。通过提升和侧脚结构可以降低檐柱的位移响应峰值、加速度响应峰值和轴向压力响应峰值,使整个结构更加稳定。

麻雀的功能类似于现代建筑结构的腋梁,丰富了立面,增强了梁端的抗剪性能和抗弯性能。它所采用的榫卯节点明显不同于现代建筑结构,它具有增强的转动能力,从而可以更好地传递弯矩,保证半刚性。研究表明,榫卯节点在水平荷载的影响下会发生滑移,限制转动,使节点因挤压而变形,柱框架的存在会降低基础与柱之间的约束。这种结构可以有效降低地震过程中的延性需求,从而降低整个机构在地震过程中的破坏性,同时降低基石倾覆力矩的拉伸影响,从而起到抗震作用。

中国古建筑


(3)铺装层和屋面层的结构性能

梁框架层和柱框架层之间的过渡段为铺装层,主要由横杆搭接形成垫梁支座,包括“梆梆”等部分。其主要作用是起到结构连接、过渡空间和支撑大屋面的作用,抗震性能好。而且邦邦的整体结构可以延伸出挑檐,使雨水不会侵蚀柱身,还可以起到传荷、耗能、减震、减跨的作用,美观性好。古建筑木屋顶是封建政治制度和等级制度的象征,政治需要远远超过对形式的追求。屋顶的上品是厅堂式,只能供皇家建筑或寺庙建筑使用,其次是歇山式屋顶、悬山式硬山式滚棚和中聚尖式等。

(4)结构的整体抗震性能

古建筑的木结构可以起到很好的抗震作用。通过对古建筑抗震减震思想的分析,可以为现代建筑结构提供良好的数据支持。


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