古建筑抗震体系及原理

古建筑抗震体系及原理【摘要】：在21世纪越来越多的人开始向外古代的建筑工事，所以现代城市很多的商业街，旅游景点，酒店等都是以古建筑为主，中国传统古建筑木结构有着优异的抗震性能。将从抗震概念设计的角度，分别从建筑体型，结构体系，材料和连接，以及基础等五个方面来阐述其抗震机理。古建筑木结构的“刚柔并济，强柱弱梁，延性连接，耗能减震”等抗震概念为现代结构抗震设计提供了一定思路。【关键词】：建筑工程；古建筑；抗震性能中图分类号：TU761文献标识码：A文章编号：O引言我国古代以来，对房屋这方面都是以木为最重要的材料，但我国有恰恰在世界上最活跃的地震带，东濒环太平洋地震带，西部和西南部是欧亚地震带经过的地区，是世界上多地震国家之一，在中国所发生的历次大地震中，传统建筑木结构都表现出了优异的抗震性能，能很好的做到规范要求的。大震不倒”的设防水准。虽然宋代有“营造法式”，清代有。工程做法”，但是里面都是通用的建造方法，没有结构使用的详细说明和解释。木结构优异的抗震性能源于古代能工巧匠无时无刻不将抗震概念设计融入结构设计中。1城市规划我国传统城市的规划布局，以放置平整的街道方格网系统最具有浓厚的东方特色。虽然在江南地区有着一些独特的地方特色。但在我国大部分地区。与其西湖一带，以方格网街道布局，使行政区、居住区、商业区等相对独特所组成的城市数量最多。其中以宋为例的城市规划，大多建筑采用轴对称的布局。沿轴线布置建筑空间序列，这是中国大到城市，小到宫殿、衙署、庙宇、民居常用的方式。这一方式融合了儒道法等各家思想的古代哲学，符合古人讲求的天人合一，道法自然的中庸之道。在如今随着社会发展，旧的城市构建当然已经不适应社会生活的要求，这样再照搬古代城市规划理论已不切实际。如果能把古代的文化融入当代城市当中，将会取得很好的效果。2建筑体型我国从古至今，在古建筑方面都是以平面布局大，都采用均衡对称的方式，以庭院为单元，沿着纵轴线和横轴线进行设计，借助于建筑群体的有机组合和烘托，使主体建筑显得格外宏伟壮丽。其立面沿结构高度方向结构质量和刚度也是均匀变化，自下而上逐渐变小，保证了地震作用下的整体稳定性。结构对称有利于减轻结构的地震扭转效应。而形状规则的建筑物，在地震时各部分的震动易于协调一致，应力集中现象较少，因而有利于抗震。3结构体系我国古建筑都是以木材料为主，用现代的语言来说是，木结构为主，从古建筑中可以看出，古代都是采用木框架作承重构件，墙体只起划分空间，分割作用而不承重，所以有墙倒屋不塌的特性，古建筑木结构的木框架可分为抬梁式，穿斗式，井干式。框架结构是一种延性的结构体系，能利用自身的变形来吸收和耗散地震能量。同时，为了加强房屋四角的结构刚度以及房屋的整体性，房屋内转角使用了抹角梁；转角斗拱采用连拱交隐做法；房屋转角部位采用双层额枋，缩小梢间的面宽；使用额枋与地袱，将柱网连接成一个整体。从而在保证框架变形的同时又加强了结构的总体刚度，真正做到“刚柔并济”。4材料从古代房屋遗产中可以看出，木材就是古建筑最重要的材料，木材的一个显著特点就是质轻而强。主要的结构材料，除木材外，尚有钢材，水泥和砖石。如果比较各材料的强度和重量，木材的强度仅次于钢，重量则为最轻。木材的强度与重量的比值则为最高。(见表1)。表1木材的强度与重量的比值在地震的那一瞬间，古建筑房屋要支撑地震带来的威胁，古建筑质量问题要得到很好的保障，当受到地面加速度而产生的内惯性作用。质轻意味着在同一地震加速度下产生的内惯性作用小，即结构所需抵抗的地震力小。而它的强度则保证了地震作用下的稳定性。质轻体现了结构的柔，而体强则诠释了结构的刚，所以说古建筑木结构无时无刻不在向世人传达中国“刚柔并济，以柔克刚”的哲学思想。并将这种思想融入到古建筑结构设计中，源远流长。木材在古建筑是一种很重要的材料，虽然现代已经不在用木材做为主要的材料，但是从中可以看出木材是有重要力学性能就是其顺纹强度高于横纹强度。在古建筑木结构中，作为主要竖向受力构件的柱利用的是其顺纹强度，而梁式构件因为利用的是其横纹强度，从而导致其承载力低于柱构件，而这又恰恰是当今抗震概念设计所提到的“强柱弱梁”思想的集中体现。5连接中国古建筑木结构的主要特点之一就是柱和额枋组成的构架即其他构件之间采用榫夘连接，无需一铁一钉。夘是指在木构件上挖出的洞眼，榫则是在木构件上留下的准备插入夘的端头，这种连接方式就如同动物的骨骼关节能在一定程度中伸缩和扭转，地震时能通过自身的变形吸收和耗散地震中的能量，有较强的抗震性能。根据西安建筑科技大学谢启芳博士做的试验数据表明，在榫夘连接中用控制位移幅值120mm计算其相对变形值为1201500=1125，这是其他结构无法比拟的，由此可以说由榫夘连接的木构架具有非常好的变形性能。6基础结构从古代遗留下来的建筑中可以看出，古时候的建筑都具有代表性的基础做法大致由这么几种：碎砖基础，灰土基础，桩基础。木结构的建筑高度有限，因此它们可以看做是按延性设计的，其具有柔性隔振作用，使耗能机制位于基础部位，衰减部分地震力的峰值加速度，从而适当的控制地震作用保证上部结构的整体稳定性。7结语上综所述，是笔者在现代古建筑设计的角度，对古建筑木结构在建筑体型。结构体系，材料和连接，以及基础等五个方面的抗震性能分析中得出：古建筑木结构是一种很好的抗震结构体系，它能很好的协调承载力，延性，稳定性和刚度之间的关系。能很好的满足规范要求的“小震不坏，中震可修，大震不倒”的设防水准。通过对古建筑木结构抗震性能的浅析，可从这些古建筑结构体系与构造的规律上汲取有意义的放在抗震理念以及具体营造技术，为现代工程结构抗震设