



木结构之直榫和燕尾榫的比较在中国古代,木结构的构件主要采用榫卯连接。榫卯节点由榫头和榫眼组成,能够承受一定的弯矩,具有良好的弹性和抵抗水平推力,并允许一定的变形,表现出很强的半刚性特性,可以吸收一定的地震能量,降低结构的地震响应。通过模拟得出以下总结: (1)透榫和燕尾榫是典型的半刚性连接,介于铰链和刚性连接之间。它们的共同特点是能转动,能承受弯矩。榫卯摩擦滑移具有耗能减震功能,是古代木结构抗震性能良好的重要原因。 (2)两种榫卯节点由于结构不同,其力学性能也不同。从骨架曲线可以看出,榫的初始刚度较大,刚度衰减缓慢,没有明显的下降截面,强度高于燕尾榫。但燕尾榫的初始刚度较小,刚度衰减比榫快,出现下降段。 (3)两个榫卯节点的滞回曲线呈倒Z形。试验过程与理论分析一致,滞回区饱满,说明它们具有良好的耗能效果。拟合的弯矩-转角方程和恢复力模型反映了半刚性榫卯连接特性的刚度变化规律,适用于类似木结构的静力传递和结构动力分析计算。 (4)两个榫卯节点的刚度变化属于非线性变化,经历了结构连接阶段、滑动阶段、工作阶段和破坏阶段四个阶段。而且从工作阶段到失效阶段刚度大大降低。可见榫卯一旦被拔出或变形过大,就会失去继续承载的能力。这些基础理论可以为古建筑木结构的抗震性能研究和修复加固提供理论依据。

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。


