高清PDF《中国木结构古建筑的结构抗震性能与保护研究 》高大峰 李卫 著 2014年
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内容简介
本书主要以中国古建筑为研究对象,对其结构抗震性能与保护方面进行了较为系统的研究,具体探讨了该系统建筑的产生与演变、结构特征与抗震机理,对其结构基本构件、结构单体(局部)进行了一系列的结构拟
静力、动力模型试验研究;对典型大木作结构中的殿堂和厅堂结构的动力特性进行了数值模拟分析;对加固后的木结构古建筑的抗震性能作了对比研究;探讨了作为人类共同文化遗产的中国古建筑保护方面的问题,同时结合中国木结构古建筑的建造材料与结构特征,研究了其相应的保护原则和方法,对国内外有关遭受严重震害的木结构古建筑的修复案例进行了分析与评述。
本书可供从事古建筑保护领域研究的工程技术人员及对古建筑有兴趣的人士参考。
前言
中国木结构古建筑,通常由砖、石、木作为建筑材料,木构架作为承重系统,墙体仅作为围护结构,依据特有的“材、分”制度”作为“技术规范”指导设计建造。其结果是,这种结构在建造过程中,可以仅凭师徒间相传的“口诀”而非已根植于现代人们意识中的“设计图纸”, 即将一座座宏伟华丽的建筑建造起来,这在世界其他建筑体系中是绝无仅有的!这种结构原则与建造方式,数千年来绵延赓续不曾间断。作为当时举全国之财力建造并反映出当时社会最高科技水平的一些伟大的木结构建筑,在经过了千百年,期间曾受到众多大地震的冲击以及各种自然因素的侵蚀作用之后,至今仍挺然直立,证明了其良好的结构与抗震性能。另外,这些木结构古建筑,俨然又是一部凝固的历史,不仅记载着时代的沧桑变化,而其本身的结构及其抗震机制,也蕴含于其中,已然是十分宝贵的文化遗产,有待于我们去发掘研究,并揭示出来,为今所用。
由于中国古代社会并不重视建筑行业,至今保存下来由官方刊行的有关建筑技术著作仅有两部,即北宋崇宁二年(1103年) 徽宗朝将作少监李诚著的《营造法式》和清雍正十二年(1734 年)清工部《工程做法则例》),中国木结构古建筑的形制,基本上都是来自于这两部建筑文法书。本书所进行的木结构古建筑的结构抗震性能方面的研究对象,是基于宋《营造法式》的规制建造的建筑。
与西方建筑结构通常采用“抗震”方式应对地震作用不同,中国木结构古建筑,是以“减振隔震”的方式来减轻地震对结构所造成的损坏的。这种结构体系,从其整体上可看作是由几个刚性部分-屋盖, 柱架,台基-“叠置”而成的,屋盖与柱架之间,有铺作(即斗棋)层,有的各楼层之下部还设有暗层,以增强其结构的整体性,柱子则平摆浮置于光滑的柱顶石之上。在地震作用下,结构的各个“刚性部分”之间即发生摩擦滑移,耗散掉大量的地震动能量,使得地震作用强度衰减下来以达到减轻结构震害的目的。根据这样的结构特征和抗震机制,我们在承担国家、省部级及市局级自然科学基金资助的有关于古建筑抗震与保护专题的科研项目中,设计制作了缩尺比为1 : 3.52的榫卵节点模型、斗拱模型、柱模型,以及二等材官殿当心间模型,并进行了在水平反复荷载作用下的拟静力试验以及对应于不同地震模拟激励下的振动台试验,对试验结果进行了系统的分析研究,从而基本上搞清楚了中国木结构古建筑的减振隔震机制。
现存的中国木结构古建筑,往往已有数百年或已逾千年的历史,历经风雨和各种自然营力的作用,必然造成其材质的各项物理力学性能指标退化并影响到其结构整体及其抗震性能,这方面的研究工作尽管存在一定的困难。但又确是有重要价值的,我们拟在今后的工作中进行。在我们所进行的试验研究之中,有关试验的模型与实际的结构除了尺度上的差异外,有些原结构上有的构件(例如榫卯节点的“雀替”)并没有在模型中制作。为便于加载和测试,相关的试验是通过木构架模型进行测试的,尽管考虑“雀替”构件对节点性能影响的拟静力试验,在后来的研究工作中已经做了,但本书中尚未有反映。
有关古建筑的维修与加固方面的内容,本书中所提到的修缮加固工具,都是较为“传统的”,这是我们刻意为之,一方面是考虑木结构古建筑的维修加固往往是一些“修补”性质的工作,一些现代大型的先进设备未必适
用,而更重要的是出于介绍一些木结构古建筑维修加固的传统“工作场景”。
中国古建筑是因依自然地理并深受华夏传统哲学观念影响且独立于西方建筑系统而产生、演变,直至发展成熟的高度有机的建筑结构系统,几千年来始终保持了它固有的结构方法及布置原则,从而也自然产生成了符合于中国传统哲学的“以柔克刚”的应对地震作用的方式,它的建筑思想、抵御自然灾害的理念,都是一笔宝贵的物质、精神文化遗产,我们应当好好地继承。