木结构建筑中的结构抗震设计与分析

木结构建筑中的结构抗震设计与分析

发表时间：2019-06-11T15:39:38.240Z 来源：《建筑模拟》2019年第15期作者：徐桂玲[导读] 结合木结构的受力特点，对木结构中基础、斗拱、柱、梁、额枋、侧脚及生起等部位的抗震、隔震性能进行了探讨，对类似木结构的抗震设计与分析有一定的参考作用。

徐桂玲

新疆维吾尔自治区博物馆新疆乌鲁木齐 830000摘要：结合木结构的受力特点，对木结构中基础、斗拱、柱、梁、额枋、侧脚及生起等部位的抗震、隔震性能进行了探讨，对类似木结构的抗震设计与分析有一定的参考作用。

关键词：木结构，地震，结构抗震设计

在地震中大量的房屋建筑和公共设施遭到破坏或倒塌，但灾区历史文物中的大量木结构建筑遗产却大都保存相对较好，基本没有倒塌的现象，充分说明我国古代木结构建筑具有相对较强的抗震能力。所以，我们有必要对古现代木结构建筑的结构设计进行分析，对其抗震力学性能进行相应的研究。

1 木结构力学性能分析

我国传统的木结构建筑结构体系，在很多方面都具有一定程度的框架结构体系特点，例如具有“墙倒屋不倒”的特点。木结构建筑中，其构件之间多采用柔性连接，使得主体结构整体具有相当程度的弹性和自我恢复性能。传统木结构建筑主体结构各构件之间多采用榫卯进行连接，该连接方式是典型的半刚性连接，具有相对较好的弹性特性和较强好的抗水平推力性能，实际应用中随着承受荷载类型变化可分为铰接和半刚性连接二种情况[1]。木结构连接设计中，榫头与卯孔在结构遭受突发性荷载时发生的摩擦滑移变化，其耗能作用非常显著，这是木结构建筑结构体系具有较强抗震性能的重要原因之一。木结构建筑除绝大多数连接节点采用榫卯连接使其具有较强的变形能力外，还应加上其结构体系的合理布置方式。在我国，传统的木结构建筑的平面柱网和梁架布置大多采用均衡对称的方式，这种均衡对称的结构布置方式使得结构质量中心与刚度中心能够保持高度的重合，可避免在地震等突发性大的水平荷载作用下结构产生扭转等对结构抗力不利的内力反应。除结构在平面布置采用对称方式外，建筑在立面布置上也应尽量满足荷载均衡对称分布的要求，这种布置方式可避免结构的竖向荷载产生偏心受力。木结构建筑立面布置的另一个突出特点，就是大型的木结构建筑通常应选择低而宽的整体体形设计，使建筑形成整体稳定性强，具有较高柔性变化特征的框架结构体系。遭受地震时，木结构建筑能通过自身的柔性变形吸收消化掉地震作用中对结构的大部分能量，在一定范围内确保了建筑的安全。

2 木结构建筑杭震设计与分析

2.1 基础“隔震”

我国传统的木结构建筑中，台基主要由台明和埋深两部分组成，在柱脚下面地面上面采用砖石砌筑的可见部分属于木结构建筑台基的台明部分，地面之下平常不可见部分属于台基的埋深部分。在天然地基上，加铺夯土和碎石并隔层筑打形成的柔性基础，具有一定程度的“隔震”[2]作用。在柔性台基内，严格按上面布置木柱所需的尺寸大小，用砖石砌筑形成相应的台基嗓墩，在嗓墩上设置相应的柱顶石，再将木柱立于柱顶石上。相邻嗓墩之间应砌筑与其高度相同的拦土墙作为房屋建筑的条型基础，拦土墙条型基础将建筑台基内部划分为大小不一的相应网格，起到台基水平支撑的作用，使其水平抗侧力能力得到了大幅提高。由于台基与下部天然地基的刚度差异较大，遭遇地震时，台基会起到“隔震层”的作用，能有效过滤掉大部分的高频地震震动峰值波能量。另一方面，台基砌筑采用的多为条石、块石等石材，柔性叠砌后上下层石块之间容许一定的滑动，产生的强大摩擦力会消耗大量的地震能量，在地震发生时形成结构体系的“隔震层”，可有效削落地震中的强大能量[3]。其示意图及计算简图如图1、2所示。

图1 古建筑隔震层（柱础、柱顶石）示意图

图2 隔震结构计算简图