古建筑木结构结构性能研究
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摘要：对于古建筑墓碣的结构性能的研究内容，包括古建筑中梁柱节点的半刚性雀替、台基的平摆以及柱脚的浮搁等，将古建筑的作层中大屋盖的营造技术加以研究，还有古建筑的自复位性能，抗地震的性能等，研究古建筑木结构的结构历经千百年依然完好的奥妙。对于古建筑木结构的发展背景和营造的特点，从结构、台基层、柱架层的力学性能，到整体结构修缮结构等，进行综合的研究。提出古建筑木结构中的性能结构的相关问题，对古建筑木结构进行保护提出相关意见。
关键词：古建筑;木结构;技术研究
中国拥有着几千年的灿烂的文化，孕育了鲁班、梁思成等著名的建筑大师，留下了众多的建筑中的璀璨古建筑作品，例如山西应县木塔、五台山佛光寺大殿、南禅寺大殿等，众多建筑群体均是典型的木结构。甚至日本等国家的建筑都是从我国的古建筑木结构中引申而来。人类的智慧通过物质文明和精神文明的升华不断得到了具有历史价值和科学价值的结晶。对这些古文化进行保护和研究，是当代建筑工作者义不容辞的责任。我国关于古建筑木结构性能的研究室从上世纪70年代开始的，之后拥有了众多的研究成果，例如，关于古建筑木结构的营造的特点和构造技术等，进行了大量的定性研究和理论计算，并且对于古建筑的木结构性能也加以深入的研究。
1古建筑木结构的营造特点
古建筑木结构的营造技术众多，如高台基、柱脚的平摆、梁柱以及节点的半刚性连接、侧脚以及柱端、梁架的雀替，大屋盖的铺作层等。古建筑的木结构中，没有钢筋混凝土以及砌体的结构，也不具备现代建筑物的抗震性能，但是其屋面的举折、屋檐、屋顶的设计，都具有非凡的建筑技术特点，使得沉重的木结构展现出难得的舒展和轻盈[1]。
2古建筑木材性能研究
对于古建筑的木材的特点的研究，从构造、物理化学性质上有了众多研究成果。例如对于木材的构造和材料性能的实验，包括了木材的抗拉强度、抗压强度、横向弯曲、抗剪强度等的研究，对于木材的各向异性材料的特点，采用ABAQUS有限元软件的分析，对于木材额各类抗压和抗压强度、抗剪性能，以及在受到压力作用下进行塑性变形等木结构模型的木材的功能发挥等进行了分析，得到了木制才来哦的失重率等参数和数据，构建了木材的木构模型。对于新旧材料的物理性能进行了对比和实验，将木材的力学指标以及材料的强度等数值加以对比，在可靠性理论和累计损伤理论的基础上，研究了木材的持续何在效应的影响成都，同时也研究了木材发生腐朽、虫蛀的时变规律，突发事件对于古建筑木结构的抗力衰减的影响程度[2]。
3古建筑木结构结构性能的研究
以殿堂式建筑木结构分层为例，对古建筑木结构的台基层和铺作层以及屋盖层的力学研究展开分析，包括古建筑木结构的整体结构、抗震性能等综述。3.1古建筑木结构的台基层，主要包含了磉墩、础石以及人工夯土台等。对于古建筑木结构的台基的基本特点以及发展概况等，针对柱脚和础石之间的平摆浮搁等进行连接的方法，是古建筑木结构中基础部分具有的独特的风格。为了保持殿堂式古建筑木结构的外观气势宏大，大多数建筑中多采用人工夯土台基作为结构的基座，起到很好的安全抗震的作用。例如西安的鼓楼和钟楼，利用有限元数值模型的分析方法，对高台基的结构进行了高阶频率的动力特性的分析，发现高台基的上部结构的位移和加速度再放大效应上发生了动力特性的相应。通过昼夜连续的监测，木结构在地面交通动力交通荷载的作用下，依然保持着顶层柱顶的水平相应速度，维持在规范容许之内。从振源和隔振等方面对建筑实行保护。这种保护，在多数古建筑木结构中都发挥着作用，利用柱脚础石，采用平摆浮搁的连接方式，当地震来袭，摩擦滑移，都减小了地震带来的作用。这一现象通过对柱脚的摩擦滑移机理的体系模型的简历，得到了结论：地震的级别增大，摩擦滑移的幅度会加大，耗散了摩擦带来的一部分能量，使得结构的自振频率发生了变化，减少了地震作用下的结构动力，同时，柱脚的滑移也加速了上部结构的相对位移，对于地震的隔断作用十分明显[3]。3.2柱架层的部分，经过对古建筑木结构的研究，一般是采用不用你铁钉的方法，将梁柱的节点与柱架采用侧脚进行生起，使用的技术包括雀替等特殊手法，这是我国的古建筑木结构柱架中的特殊工艺。侧脚生起的做法和发展，通过有限元分析模型的方法进行了定量的分析后，不仅柱头的加速度的峰值产生了相应，而且檐柱的轴压力的峰值的相应也不同程度地减小，木结构的倾覆弯矩在位移的状态下，各个构件的受力和抗震性能都得到了提升，起到了对木结构的稳定性进行提升的作用。以雀替为例，该技术类似于现代建筑的加腋梁的施工技术，能够丰富里面的同时，增强梁端的抗弯和抗剪性能，使得节点的刚度和强度得到提高，减少及梁柱的计算跨度和应力。3.3铺作层的梁架部分过渡到柱架层，采用弹性的横木交叠的方式，从上到下，层层拼装，得到了倒三角的构件，该构件包含了四部分，由大屋顶、梁拱、挑檐、垫梁等。具有对上不支撑、对构造连接和过渡的作用，避免柱身遭到侵袭、，将荷载进行传递、减少地震带来的危害，节省耗能。
4古建筑木结构的修缮和加固
对于古建筑木结构的修缮和加固，应对古建筑在地震作用下的破坏程度加以分析，根据不同的破坏情况给出加固的方法，通过有限元模拟加以总结，得到不同的结构受力性能以及加固后的提高结果。例如采用碳纤维布和铁件加固技术的特带你，对于加固效果的提升具有很好的作用。采用古建筑木结构构件的梁和柱使用碳纤维布进行加固的实验，得到了构件的破坏性能以及刚度的极限荷载。经过试验表明，使用碳纤维布加固梁和柱具有很好的抗震效果。使得柱架的耗能能力下降，提升了强度和刚度，减少了节点的损坏程度，具有较好的加固效果[4]。但是需要注意的是，采用拟静力试验研究柱架抗震性能时，木材蠕变、强度退化、裂缝出现、材料腐朽以及节点的松动等残损情况，会限制试验过程中作动器臂长的施工，极大地影响了现存古建筑可靠性的鉴定和评估。需要对榫卯节点的半刚性所用的材料进行筛选，使得柱架发生很大水平位移后节点仍保持一定的刚度和强度，降低结构发生真正的破坏的概率。
5结语：
对古建筑木结构进行修缮和加固，要对自然环境下结构的耐久性以及地震条件下结构的加固结构进行多方面的考虑，在设计阶段，旧要考虑对于加固技术进行优化，采用加固建筑物耐久性的方法和计算设计理论，最好的是建立古建筑残损量化标准，进行残损指标计算模型的构建后，在进行修缮和加固。
参考文献
[1]谢启芳,杜彬,李双等.残损古建筑木结构燕尾榫节点抗震性能试验研究[J].振动与冲击,2015,(4):165-170,210
[2]薛建阳,吴占景,张风亮等.碳纤维布加固古建筑木结构基于结构潜能和能量耗散地震破坏评估[J].土木建筑与环境工程,2013,35(6):103-111.
[3]潘毅,王超,唐丽娜等.古建筑直榫节点扁钢与阻尼器加固比较研究[J].西南交通大学学报,2014,49(6):981-986,1031.
作者:袁晓强 单位:四川工商学院
