中国木结构古建筑的性能

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。 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。 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。

木结构古建筑承重之木构架

古建筑的承重体系是由柱子和额枋通过榫卯连接而成的柱架系统以及由梁栿层层相叠而成的抬梁式梁架系统组成的，柱架中的柱子不但外观形式上做了形式优美的卷杀处理，而且还有生起和侧脚等特殊做法，这些做法具有的很强结构意义．在古建筑物的正立面上，每个开间的柱高并不相同，而是自当心间的平柱向两侧的角柱逐渐增高，这就是柱的“生起”．《法式》对用柱之制的描述：“凡用柱之制，……至角则随间数生起角柱．”又对生起的尺寸做了具体规定：“三间生起二寸，五间生起四寸，七间生起六寸，九间生起八寸，十一间生起一尺，十三间生起一尺二寸”．力测试角柱“生起”只在殿堂式建筑中使用，不但造就了这种形制地位高的古建筑从心间到尽间曲面上扬的优美的弧形立面效果，而且具有深刻的力学及结构意义．一方面，由于柱间高差的存在，使得连接两柱头的阑额略微倾斜，在竖向荷载作用下会产生轴向应力，所有阑额的轴向应力是沿杆件的、方向为指向心间的推力，起到了挤紧压实榫卯节点的作用，增强了榫卯连接节点的连接刚度，提高了整个柱架的抗侧移能力．另一方面，沿进深方向，同一列柱子的高度也不相同，山面中柱的高度要低于角柱．由于木构架在横向的抗侧刚度较弱，所以在遭遇地震时会产生较大的变形，位于柱头和额枋上的铺作层也会发生变形或滑动，稍微向内倾斜的铺作层也会产生指向柱架中部的分力，抵消了一部分水平地震作用，一定程度上限制了铺作层的位移，使其不会滑出柱架之外，进而避免了屋盖的落架．对于造柱之法，除了“生起”之外，还有“侧脚”的做法，即把建筑檐柱的柱底向外斜出，柱头就自然地向内倾斜，正面檐柱将柱底中心位置向外移出柱高的1／100，山面檐柱柱底中心线向外移出柱高的0。8／10，角柱则相应的向两个方向分别侧脚1／100和0。8／100．柱侧脚改变了立柱要垂直于地面传统理念，柱与柱之间不再是平行关系，而是呈一定的角度，使房屋的外轮廓略呈梯形．由水平构件连接而成的互相平行的柱子在水平荷载作用下侧移会变为平行四边形，是几何可变的．而侧脚之后柱与柱的延长线会相交于一点，形成“虚铰”，虽然没有改变柱架几何可变的特性，但是柱子倾斜所产生的水平力会压实挤密阑额与柱子的榫卯连接节点，如果说自然连接状态下榫卯节点的特性接近于铰接的话，那么压实后的节点所具有的抗弯能力会有明显的提高，构架趋于几何稳定，不再是纯粹的几何常变体系，两者之间的差别．侧脚后的建筑在承受水平力时要比矩形框架更加有利，在地震作用下柱架会产生侧移变形，但是由于侧脚的存在，变形会自动恢复，柱架成为了一个在水平荷载作用下的自动复位系统．