中国古建筑地基和基础的做法

营造法式对正式建筑的建造有一套完整严格的要求。造屋要经过“取正”、“定平”、“立基”和“筑基”。“取正”就是使房屋面朝正南，方法是参照中午的太阳或夜晚的北极星，也可以用罗盘、指南针等。先定出正南正北方向，再做正交取出东西方向。“定平”就是要保证在台基和础石的处理过程中台基的顶面水平和础石顶面的水平。“凡定柱础取平，须更用直尺较之”。直尺长一丈八尺，广四寸，厚两寸五分，当心上立表高四尺，与立表当心自上至下施墨线一道，垂绳坠下，令绳对墨线心则其下地面自平。“曲尺”就是用“勾三股四弦五”确定的直角曲尺。“立基”就是在平地以上建造台基。《营造法式》中规定“立基之制，基高与材五倍，如东西广者又加五分至十分”。说明台基也可以按照材分制确定，高为五材。如果房屋纵向比较长，可以适当的提高台基高度，用来增加台基的刚度。角柱、角石、压阑石、踏道等沿边角布置的石材，起到了嵌角、镶边的作用，为台基提供了良好的侧向约束，既保证了台基的整体性，又保护边角不易受损。“筑基”可以理解为地基的建造。《营造法式》中规定“凡开基址，须相视地脉虚实。其深不过一丈，浅止于五尺或四尺，并用碎砖瓦及石札等。每土三分内填碎砖瓦等一分。”这是简易的场地勘测和地基的处理方法。明确的提出了要勘测场地土层是否匀实，是否有暗沟河道等不利于建造的因素，建议适当的开挖地表土层，并用人工复合土夯实回填。这与我们今天处理场地土的湿陷性、橡皮土场地的方法相同。古建筑采用木结构，一般自重较轻，不需要做太深的基础。“筑基之制，每方一尺用土两担，隔层用碎砖瓦及札石等亦两担。每次布土厚五寸，先打六杵，次打四杵，次打两杵。以上并各打平土头，然后碎用杵碾蹑令平。再攒杵扇扑重细碾蹑。每布土五寸，筑实厚三寸；每布碎砖瓦及札石等，厚三寸，筑实厚一寸五分。”这些规定了地基的处理方法及压实比例。其效果不亚于今天的回填土的压实系数，其检验方法比测定压实系数更直接有效。

木材榫卯结构力学分析

木材是非均质的、各向异性的材料，树干包括许多同心圆的年轮层次，这赋予木材圆柱对称性。这种对称性体现在木材的许多物理性质上，例如弹性、强度、热传导性能等。早在1928年，普赖斯(Price)就把正交对称原理应用于木材，借以说明木材材性的各向异性。根据树干的解剖构造，它有圆柱对称性。在远离髓心的一定位置取一个小块矩形试件，要求其有一对材面切于年轮，于是这个试件就有三个对称轴:平行于纵向的L轴、平行径向的R轴和平行于弦向的T轴。这三个轴大致是相互垂直的。但这三个方向的弹性常数不同。虽然径向轴在木材中是发散的，而不是平行的，并且L--T面也不是完全的平面，而是略似圆柱面。但经常仍然可以把这三个轴当作相互垂直的弹性对称轴，这样就把正交对称原理引入到了木材上。 木材在物理力学性质方面都具有特别显著的各向异性。顺木纹受力强度高，横木纹低。斜木纹介于两者之间。木材的强度还与取材部位有关，例如树干的根部与梢部、心材与边材、向阳面与背阳面等都有显著差异。此外，无疵病的清材与有疵病(木栉、斜纹、裂缝等)的木材之间差异更大。本文仅讨论清材的力学性质。 木材受拉、受剪时，在极小的相对变形下突然发生破坏的性质称为具有脆性破坏性质;相反，木材受压、受弯破坏时，具有较大的不可恢复的塑性变形性质。木材顺纹受力时，受压强度比受拉强度低。