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1、木結(jié)構(gòu)古建筑震害分析與抗震性能評估思路-結(jié)構(gòu)理論木結(jié)構(gòu)古建筑震害分析與抗震性能評估思路木結(jié)構(gòu)古建筑震害分析與抗震性能評估思路-結(jié)構(gòu)理論木結(jié)構(gòu)古建筑震害分析與抗震性能評估思路木結(jié)構(gòu)古建筑震害分析與抗震性能評估思路-結(jié)構(gòu)理論木結(jié)構(gòu)古建筑震害分析與抗震性能評估思路木結(jié)構(gòu)古建筑震害分析與抗震性能評估思路-結(jié)構(gòu)理論木結(jié)構(gòu)古建筑震害分析與抗震性能評估思路木結(jié)構(gòu)古建筑震害分析與抗震性能評估思路-結(jié)構(gòu)理論木結(jié)構(gòu)古建筑震害分析與抗震性能評估思路木結(jié)構(gòu)古建筑震害分析與抗震性能評估思路-結(jié)構(gòu)理論木結(jié)構(gòu)古建筑震害分析與抗震性能評估思路木結(jié)構(gòu)古建筑震
2、害分析與抗震性能評估思路-結(jié)構(gòu)理論木結(jié)構(gòu)古建筑震害分析與抗震性能評估思路摘要:中國古建筑是中國文化與藝術(shù)的重要載體,其中數(shù)量最多、最具中國特色的當屬木結(jié)構(gòu)古建筑。對木結(jié)構(gòu)古建筑在不同烈度地震中震害實例進行了歸納總結(jié),進行了木結(jié)構(gòu)古建筑的結(jié)構(gòu)震害規(guī)律和抗震特點分析,提出了木結(jié)構(gòu)古建筑抗震性能評估的思路,解決了木結(jié)構(gòu)古建筑抗震性能評估和保護措施研究的基本方法問題。 關(guān)鍵詞:木結(jié)構(gòu);古建筑;震害;性能;評估;思路 1前言 我國是一個多地震國家,歷史上曾發(fā)生過多次強烈的地震,為了防止和減輕地震災害,我國設(shè)了12個抗震防災重點防
3、御區(qū),77個抗震重點城市,這些城市不少都是歷史文化古城,有大量的木結(jié)構(gòu)古建筑存在,因此對木結(jié)構(gòu)房屋的抗震性能評估和保護措施研究十分重要?! ‖F(xiàn)在,世界進入了一個新的地震活躍期,5.12汶川大地震中許多古建筑的破壞,使對木結(jié)構(gòu)古建筑特別是作為文物的這類古建筑的抗震研究與保護愈顯迫切?! ?震害與分析 和鐵釘、鐵匝連接的近代木結(jié)構(gòu)不同,木結(jié)構(gòu)古建筑作為一種梁柱結(jié)構(gòu)體系,具有以下顯著特點:一是梁柱等構(gòu)件之間由榫卯節(jié)點連接;二是檐下柱端多用斗拱連接,斗拱具有結(jié)構(gòu)和裝飾的雙重功能;三是柱與基礎(chǔ)的連接或采用管腳榫,或基礎(chǔ)直接擱置于石質(zhì)
4、的柱頂石表面上。 一般來說,木結(jié)構(gòu)古建筑由于木材的彈性以及上述的特點而具有較高的抗震能力,但其中也有不少該類古建筑在地震中呈現(xiàn)出不同程度的損壞。以下為自上世紀70年代以來發(fā)生的地震中,木結(jié)構(gòu)古建筑在不同強度地震作用下的震害實例分析。 2.1結(jié)構(gòu)平面布局與震害。5.12汶川大地震中,青城山道教建筑群中的祖師殿真武宮,其平面比較復雜,地震時產(chǎn)生了一定的扭轉(zhuǎn),柱子和柱頂石之間產(chǎn)生了較大的滑移,各柱腳的滑移大小不一。距離正門較近的柱子上端向右傾斜,較遠的柱子上端向左傾斜[2]。在唐山地震以及20世紀70年代以來木結(jié)構(gòu)古建筑的其他
5、震害記錄中,平面布局引起的震害記錄并不多,其原因是木結(jié)構(gòu)古建筑平面一般比較規(guī)則,很少建造平面復雜的建筑,主要采用長寬比小于2∶1的矩形。規(guī)則的平面形態(tài)和結(jié)構(gòu)布局有利于抗震。傳統(tǒng)建筑往往是中間的一間(當心間)最大,兩側(cè)的次間、梢間等依次縮小面寬,這樣的設(shè)計非常有利于抵抗地震帶來的扭矩[3]?! ?.2木構(gòu)架震害。唐山地震中,地震烈度高于9度的唐山市的劉家祠堂(清光緒年間重修),面寬三間,進深五架,前后出廊,檐柱為石柱,其余柱為木柱。唐山地震后,周圍各類建筑倒塌殆盡,該建筑木構(gòu)架未倒[1]。唐山地震中,地震烈度為9度的天津市寧河
6、縣的天尊閣(三重檐灰瓦歇山頂),木結(jié)構(gòu),前出廊,面寬五間,進深四間,震后木梁架基本完好[1]。地震烈度為9度的海城地區(qū)的三座清代木構(gòu)架建筑文昌閣、三學寺和關(guān)帝廟,海城地震后,木構(gòu)架基本完好[1]。通海地區(qū)的聚奎閣,地震烈度為9度的通海地震后,受損輕微,木構(gòu)架完好[1]。地震烈度為8度的云南瀾滄-耿馬地震中,耿馬地區(qū)的傣族佛教寺廟緬寺主體木構(gòu)架保持基本完好[1]。5.12汶川大地震中,青城山旅游索道上站新修的穿斗式木結(jié)構(gòu)建筑,整體完好[2]。5.12汶川大地震中,根據(jù)國家文物局震情通報,甘肅省天水市秦州區(qū)玉泉觀玉皇殿玉皇閣整體
7、傾斜;甘肅省天水市國家重點文物保護單位后街清真寺大殿向西南傾斜,前后殿交接處整排柱向西南傾斜。所有實例都沒有倒塌的例子,體現(xiàn)出木結(jié)構(gòu)古建筑良好的抗倒塌性能。 木結(jié)構(gòu)古建筑的抗倒塌性能是由其結(jié)構(gòu)構(gòu)造特點所決定的。首先中國古代建筑的臺基是用三七灰土等夯筑成的整體式基礎(chǔ),能夠有效地避免建筑的基礎(chǔ)被剪切破壞,減少地震波對上部建筑的沖擊[3]。另外大屋頂?shù)闹亓考拜^強的整體性直接導致了地震作用下結(jié)構(gòu)可能整體移動但不會破壞。北方地區(qū)大量的木結(jié)構(gòu)古建筑采用抬梁式木構(gòu)架,其結(jié)構(gòu)的主要特點之一是榫卯技術(shù)的應用,成熟的榫卯技術(shù)和隨梁、金枋形成圍
8、合圈梁式結(jié)構(gòu)不僅使木構(gòu)架具有可靠的整體性,而且榫卯結(jié)合能夠承擔轉(zhuǎn)角彎矩,但又要產(chǎn)生微小角變位,吸收地震能量,提高了整體結(jié)構(gòu)的抗震性能。 此外,斗拱技術(shù)的應用使古建筑上下架構(gòu)間形成一層由縱橫構(gòu)件、方型升斗組成的彈性結(jié)構(gòu)層,在一定程度上起到了類似減震器的功能,在高烈度的地震作用下,當結(jié)構(gòu)產(chǎn)生