本文摘要：摘要：地震是一種突發(fā)式的自然現(xiàn)象，是地球上板塊與板塊之間相互擠壓碰撞，板塊邊沿及板塊內(nèi)部產(chǎn)生錯動和割裂，與洪水、颶風、瘟疫并稱為影響人類的四大災害。由于我國地處亞歐板塊，位于世界兩大地震帶環(huán)太平洋地震帶和歐亞地震帶之間，從古至今發(fā)生各種大
摘要：地震是一種突發(fā)式的自然現(xiàn)象，是地球上板塊與板塊之間相互擠壓碰撞，板塊邊沿及板塊內(nèi)部產(chǎn)生錯動和割裂，與洪水、颶風、瘟疫并稱為影響人類的四大災害。由于我國地處亞歐板塊，位于世界兩大地震帶——環(huán)太平洋地震帶和歐亞地震帶之間，從古至今發(fā)生各種大大小小的地震，造成了大量的損失，所以抗震是從古至今永恒不變的話題。在科技不發(fā)達古代，古人靠經(jīng)驗和智慧創(chuàng)造出的木構建筑物也能在一定程度上抵抗地震的破壞。本文簡析古建筑結構的發(fā)展及其抗震設計原理效果。
關鍵詞：木構建筑;木構發(fā)展史;抗震設計
引言：世界上每年都發(fā)生上百萬次地震，但是大部分地震我們是感受不到的，只有通過十分靈敏的儀器才能檢測到，而部分地震發(fā)出的能量及傷害是巨大的，如何在地震來臨時免受生命危險是亙古不變的研究課題�，F(xiàn)代建筑的“小震不壞，中震可修，大震不倒”是一直追求的一個標準，此標準放在古代也同樣適用。木構建筑作為我國古代建筑的主流，發(fā)展源頭可以追溯到六千多年前的河姆渡干闌式木構建筑。干闌式木構已初具建筑雛形，遺址中發(fā)現(xiàn)帶有榫卯結構的梁、柱、板、枋等，采用的榫卯結構為以后的木構發(fā)展提供了基礎。許多木構建筑能在歷史長河中保存下來，與其抗震能力有著密不可分的關系，本文對木構建筑的歷史及抗震性能進行簡析討論。
木構建筑的發(fā)展歷程
中國文化起源于黃河流域及長江流域，兩河流域有著豐富的木材資源，為木構建筑的發(fā)展提供了天然優(yōu)勢。同時，我國是幅員遼闊的多民族國家，各方面差異較大，從而形成各具特色的建筑風格，加上古代的信息交流不發(fā)達，使得各個地方的建筑特色得以保留。例如適合南方炎熱潮濕的架空干闌式建筑，北方游牧便于遷徙的輕木骨架覆以毛氈的氈包式居室，清真寺的晚頂，新疆的土墻平頂或拱頂。每個每個地方都有適合自己的獨特特點，不具備普遍性，沒有代表中國古代建筑的主流建筑風格。在距今約六、七千年前，出現(xiàn)了河姆渡的干闌式木構建筑，是我國目前已知最早采用榫卯技術的木構建筑實例，其構造已初具木構造建筑的雛形，也是中國木結構建筑的一個里程碑。隨著青銅器鐵質(zhì)工具的出現(xiàn)，為木構的發(fā)展提供了有力的幫助，使木構建筑的技術和質(zhì)量得到了質(zhì)的飛躍。到南北朝末期，木構建筑的五種形式——廡殿、懸山、折線式歇山、攢尖、囤頂已初具雛形，隨后秦漢的統(tǒng)一及魏晉南北朝與外域的文化交流，對木構建筑產(chǎn)生重大影響。
在之后幾百年間，建筑的構造更趨成熟，施工工藝及管理也日益完善。到了唐朝，國家的繁榮鼎盛使得各個地區(qū)民族的文化得到融合統(tǒng)一，居住制度也更為完善。在木構建筑史上有幾本廣為人知的木構專著：《木經(jīng)》、《營造法式》、《魯班經(jīng)》、《工程做法則例》，其中《木經(jīng)》是我國第一部木結構建筑手冊，《營造法式》則是中國古代最完整的建筑技術書籍，標志著中國古代建筑已經(jīng)發(fā)展到了較高階段。
木構建筑的抗震性能
中國木構建筑在經(jīng)歷幾千年的歷史變化及各種地質(zhì)災害中仍能屹立不倒，與其結構材料特性有著密不可分的關系。在自然災害中，地震對建筑的破壞是影響最大的，地震時板塊產(chǎn)生巨大的能量，處于地震活躍帶上的建筑物必須有一定的抗震能力來減少損失。自有紀錄以來，中國發(fā)生的8.0級以上大地震多達19次，小地震不計其數(shù)，木構建筑在經(jīng)歷大大小小地震后依然挺立，足以證明木構建筑的抗震能力。
1、基礎
基礎作為支撐整個建筑的部分，承受的地震荷載最大。中國古代木構建筑基礎處理方式主要有兩種形式，換土法和密實加固法。換土法首先檢測建筑位置土壤性能，如若不適合承載建筑物則采用換土法，一般土層相對軟弱或是構造較為復雜可采用此方法。先挖去不合要求的部分，換成低壓縮性散體材料后進行夯實，夯實后的土層具有良好的穩(wěn)定性和承載能力。密實加固法主要使用打樁技術對土層加固，主要使用在粉砂層，使土層形成一個有承載力的持力層。
2、臺基
木構建筑中的臺基類似現(xiàn)代混凝土建筑中的筏式基礎，構造為立柱與基礎之間放置柱腳石，不僅可以防潮避水，還可以起到調(diào)度空間、擴大體量、穩(wěn)固基礎的作用，同時還可以是等級制度的體現(xiàn)。由于臺基在結構中承擔的是支撐作用，與立柱及基礎都不是固定關系，受到震動時建筑柱子可以小幅度進行移動，所以可以在很大程度上減少地震波對建筑物的影響。
3、結構體系
中國木結構建筑采用構架制的結構原理，在漢代就形成了以抬梁式和穿斗式為代表兩種結構體系，同時這也是中國木構建筑的特點，對后續(xù)的建筑發(fā)展起重要作用。斗拱這兩種結構體系主要優(yōu)點是能夠使柱子與屋架間承接過渡，使建筑物上部荷載能及時傳遞到柱子上，再通過柱子傳遞到地基上，在地震來臨時能夠很好進行荷載傳遞，同時也能減少剪切力對建筑物的損害，從而降低對建筑的影響。
4、建筑材料
組成木構建筑主要材料是木材，木材的質(zhì)量決定了建筑的質(zhì)量。木構建筑擁有良好的抗震能力，與木材本身的材料屬性有直接聯(lián)系。木材具有良好的可塑性和彈性，古代木構建筑使用木材大多為天然木材，一般選用松木和杉木，相對現(xiàn)代的鋼筋混凝土有更好的柔韌性，在高級的木構建筑中，例如宮廷建筑中，多數(shù)使用成材年份長、韌性更高的金絲楠木作為主要木材，天然優(yōu)勢使木材在地震來臨時可以承受更大的變形。
5、建筑布局
在中國木構建筑布局上，會在最大程度上保證其對稱性。主要或重要建筑放置在中軸線上，次要建筑分布在其兩側，不僅是等級制度的體現(xiàn)，更是能起到一定的抗震效果。對稱結構與現(xiàn)代抗震設計要求中結構質(zhì)量與剛度的中心一致相似，同時大部分建筑選用低矮、寬闊的穩(wěn)定結構，在地震發(fā)生時可以保證建筑能夠更好地平衡震沖擊力。
6、斗拱
在中國木構建筑結構中，有一種特殊的結構——斗拱，位于梁與柱之間，作為承上啟下的構件，力傳遞的中介，上下荷載的傳遞都需要通過它，猶如在梁柱中間放置一道彈簧層，起到了平衡的作用。斗拱由小木料，即斗和拱榫接一起，它們能夠調(diào)整傾斜角、平衡彎矩，在受到地震震動時，斗拱通過榫卯之間的摩擦錯位來起到能量消耗的作用。榫卯結構是抗震的關鍵，與現(xiàn)代框架結構有異曲同工之妙。經(jīng)過相關實驗得出結論，古建筑木構架具有明顯的捏攏特性和較好的變形能力，在榫頭完全拔出之前，構架等效粘滯阻尼系數(shù)隨著構架側移增大而增大從而趨于穩(wěn)定。
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結束語
中國地大物博歷史悠久，古代木結構不僅擁有極其珍貴的歷史價值,藝術價值,還具有科學價值。傳統(tǒng)木構建筑是中國獨具特色的獨立系統(tǒng)，對周邊國家乃至亞洲都產(chǎn)生的深遠的影響。這種結構系統(tǒng)，無論如何發(fā)展，始終保持著統(tǒng)一的結構原則，能夠經(jīng)受住大大小小地震的考驗，很多已有上千年歷史的木結構古建筑仍能保持完好，充分表明了這種結構體系良好的結構性能與抗震能力，同時也說明了其存在的結構合理性和研究價值。我國的木構建筑抗震設計原理值得我們?nèi)W習，并運用到現(xiàn)代建筑當中，研究出抗震效果更好的建筑來減少人們的生命和財產(chǎn)損失。
參考文獻：
1、潘古西，中國建筑史【M】，第六版，中國建筑工業(yè)出版社，2009.8。
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作者：鄭品捷
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