木結(jié)構(gòu)古建筑結(jié)構(gòu)特性分析

中國(guó)是一個(gè)人口繁多、資源豐富的大國(guó)家，也是一個(gè)由56個(gè)民族組成且具有悠久歷史文化的偉大國(guó)家。因?yàn)橹腥A民族之間的相互溝通、經(jīng)濟(jì)與文化交流等，讓我國(guó)越來(lái)越強(qiáng)大。在建筑上，我國(guó)建筑居多，且分布的范圍也十分的廣，數(shù)量也多，并且呈現(xiàn)了各式各樣民族的面貌。建筑作為人們的基本實(shí)踐活動(dòng)之一，是人類文明的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。早在原始社會(huì)末期木結(jié)構(gòu)建筑就已經(jīng)存在了，歷經(jīng)奴隸再到封建社會(huì)再由各民族的不斷努力與積累，讓中國(guó)形成了一個(gè)別具一格的建筑體系。隨著二千多年的封建社會(huì)，讓我國(guó)的古建筑得到了前所未有的發(fā)展，也制造出了更多的神奇。雖說(shuō)，大多數(shù)的建筑作品存在著一定的歷史局限，但是這一切的一切的都是我國(guó)古代人民的智慧結(jié)晶，也表明了我國(guó)古代在建筑技術(shù)與藝術(shù)方面的偉大成就，不但是中國(guó)古代文化更是世界人類建筑文化的稀有遺產(chǎn)。

1 木構(gòu)古建筑材料的特點(diǎn)

俗話說(shuō)的好“經(jīng)濟(jì)基礎(chǔ)決定了上層建筑。”我國(guó)有著二千多年的封建社會(huì)，但也正是因?yàn)槿绱耍覈?guó)古代在建筑時(shí)選擇了木材做為建筑材料的基礎(chǔ)保障。而且，木結(jié)構(gòu)建筑也是最能與經(jīng)濟(jì)相輔佐的，這也是為何在封建社會(huì)時(shí)，木材會(huì)成為建筑發(fā)展的主流的一大原因。我們都知道，一個(gè)國(guó)家中最重要的是勞動(dòng)人民，而選擇木材料作為建筑材料的主要也是因?yàn)楹蛣趧?dòng)人民分不開(kāi)，通常，農(nóng)民自己建造的住宅房子都是經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間準(zhǔn)備的，而所需的材料只需要農(nóng)民自己種植就可獲得。所以，對(duì)于農(nóng)民而言，只要花費(fèi)時(shí)間用心栽培就能收獲房子，無(wú)需依賴他人，這一點(diǎn)就給人們帶來(lái)了很大的便捷。在古代，應(yīng)用木材建筑有如下幾點(diǎn)優(yōu)勢(shì)：①材料儲(chǔ)備容易；②建造容易且工期短；③拆遷改建容易；④易擴(kuò)建等。而這就是為何會(huì)選擇使用木材，畢竟木材是大自然的產(chǎn)物，也是最容易得到的一種材料。所以說(shuō)，木結(jié)構(gòu)古建筑在當(dāng)時(shí)經(jīng)濟(jì)制度下最方便，也是最切實(shí)際的一種方法。

2 木材料的特性分析

2.1 木材的優(yōu)點(diǎn)

（1）經(jīng)久耐用性。在建筑中，木材是一種質(zhì)量輕耐壓能力強(qiáng)的材料，其密度與金屬、水泥相比都比較小。并且鋼鐵的重量強(qiáng)度都沒(méi)有木材的大。木結(jié)構(gòu)建筑韌性大，結(jié)構(gòu)輕，抗沉降，是一種穩(wěn)定耐久的材料。

（2）便捷性。木材與其他材料相比更容易加工，無(wú)需使用大型加工儀器技能就能對(duì)木材進(jìn)行加工。

（3）保溫性。木材是出色的絕熱材料之一，在同樣厚度的條件下，木材的隔熱值比標(biāo)準(zhǔn)的混凝土高16倍，比鋼材高400倍，所以木結(jié)構(gòu)建筑保溫性好。

2.2 木材的缺點(diǎn)

（1）膨脹伸縮嚴(yán)重。與其他材料相比，木材極易容易受到周邊環(huán)境的影響，從而發(fā)生嚴(yán)重的變形，影響古建筑的整體結(jié)構(gòu)。

（2）易被腐蝕。木材的主要成為是由有機(jī)高分子組成，特別容易受到昆蟲(chóng)與真菌的腐蝕，而腐蝕對(duì)木材建筑來(lái)說(shuō)，有著很大的破壞力。

（3）易燃燒。木材常用于燒火，所以它的燃燒點(diǎn)十分的低，一般在100～200攝氏度就會(huì)分解燃燒。

古代與現(xiàn)代無(wú)法相比，畢竟各有各的美與好，在古代并沒(méi)有現(xiàn)代的鋼筋水泥等材料，所以通常古建筑都是天然的木材建筑而成的。木材的性質(zhì)與其他材料不同，所以在承受力的特性上也會(huì)有著本質(zhì)上的區(qū)別。因此，木材建筑也具備它本身的價(jià)值，木材主要有由有機(jī)高分子組成，其中有碳約40%，氫約6%，氧約42.5%，剩下的是0.5%的氮與1%的礦物質(zhì)。這種比例的合成讓材料既具備彈性也有黏性。可是如果木材長(zhǎng)時(shí)間受到壓力也會(huì)發(fā)生變化，使得所承受的力變小，所以時(shí)間長(zhǎng)了木材的變形也會(huì)不再增加?？僧?dāng)木材的承受力超過(guò)某種極限，木材的變量就會(huì)與時(shí)間成正比，這種情況是直到木材斷了才會(huì)結(jié)束。所以，我們需要充分的考慮到木材的彈性與黏性，從而了解到木材變形的情況。

目前我國(guó)現(xiàn)有的木結(jié)構(gòu)建筑已經(jīng)使用的幾百年甚至幾千年歷史，且同時(shí)受到時(shí)間與環(huán)境的影響，使木結(jié)構(gòu)建筑或多或少存在著一些腐蝕現(xiàn)象，讓木材料的承受力變小，從而導(dǎo)致古建筑木結(jié)構(gòu)受到一定程度的破壞與承受力的強(qiáng)度減弱。因此，木材料的性能降低會(huì)影響木材料的使用壽命與強(qiáng)度。

為了了解木材的特性與古建筑木結(jié)構(gòu)變形的關(guān)系，我國(guó)著名科學(xué)家陳國(guó)盈分別在1977年與1982年的時(shí)候，利用我國(guó)古建筑維修時(shí)所換下的木材對(duì)其木結(jié)構(gòu)的受力進(jìn)行了分析。實(shí)驗(yàn)中主要測(cè)試橫紋與順紋的沖擊、拉彎。硬度、抗壓強(qiáng)度，從而了解到木結(jié)構(gòu)古建筑的材料不管年代，材料的變形情況基本相同。

由此可知，木材材料的不同性能也會(huì)有所不同。然而我國(guó)目前還未能研發(fā)出各種木材料使用后的力學(xué)變化規(guī)律。所以，我國(guó)日后的古建筑研究應(yīng)該針對(duì)各木材料的性能變化而研究。

3 古建筑木結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)特性

古代建筑通常都是以木構(gòu)架為主，這種木結(jié)構(gòu)在商、周時(shí)候就已出現(xiàn)，而隨著時(shí)間的發(fā)展，漸漸形成了以抬梁、穿斗、井干為主的三種不同結(jié)構(gòu)：①抬梁式。抬梁式是指在立柱上架梁，又在梁上抬梁的結(jié)構(gòu)，其大多應(yīng)用在大型的建筑物中，比如宮殿、寺廟等等；②穿斗式。穿斗式是指用穿枋把一排排的柱子穿成排架，然后在用枋連接在一起，成為穿斗式，多數(shù)應(yīng)用與民間或小型的建筑內(nèi)；③井干式。井干式是指用木材交叉堆積，其形成像井的建筑，而取其為名，這種結(jié)構(gòu)相比較簡(jiǎn)單所以使用的較為少。

木結(jié)構(gòu)建筑有很多的優(yōu)點(diǎn)。首先，木結(jié)構(gòu)正好將維護(hù)結(jié)構(gòu)與承重結(jié)構(gòu)分開(kāi)了，使承重與圍護(hù)結(jié)構(gòu)分工明確，屋頂?shù)闹亓坑心緲?gòu)架承受，既能遮擋陽(yáng)光也能隔熱防寒。由于墻壁無(wú)需承受屋頂重量，所以這種結(jié)構(gòu)有很大的靈活性。其次，木結(jié)構(gòu)非常有利于防震、抗震，由于木材具有特殊的性質(zhì)，所以在構(gòu)建時(shí)，所用的斗拱有很大的伸縮空間，因此在一定程度上減少了地震造成的危害。

中國(guó)的古建筑多飾多樣，在漢代的時(shí)候就已有懸山、歇山、囤頂?shù)鹊刃问剑髞?lái)有出現(xiàn)了拱券頂、十字坡頂?shù)榷鄻邮健Ｔ诠糯ㄖ形蓓斖ǔ６际遣捎玫妮^大的出檐，只是為了能夠更好的保護(hù)木構(gòu)架?？墒浅鲩芤灿胁蛔阒?，出檐有礙于光線的照射，并且還會(huì)因?yàn)槲蓓斢晁牧飨缕茐呐_(tái)基，由此人們?yōu)榱私鉀Q這一問(wèn)題，采用了屋面舉拆、屋角起翹等方法，從而讓屋頂看似更活潑輕盈些。

古建筑從結(jié)構(gòu)方面來(lái)看，其實(shí)與現(xiàn)代的框架結(jié)構(gòu)基本相同，而不同的在于節(jié)點(diǎn)構(gòu)造的不同。在古建筑中，斗拱是最復(fù)雜的節(jié)點(diǎn)，斗拱擁有兩千多年的歷史，它主要應(yīng)用在大型的建筑物中，且主要承受屋面與上梁梁架的負(fù)荷，從而將負(fù)荷傳遞給柱子。在室內(nèi)應(yīng)用斗拱，是為了分散梁節(jié)點(diǎn)處剪力與縮短梁跨度的作用，所以斗拱雖說(shuō)最復(fù)雜，但也最實(shí)用。

由此可知，不管是現(xiàn)代還是古代，木結(jié)構(gòu)古建筑都能為人們提供舒適、自然的住宅環(huán)境，并且木材還是可再生的綠色建筑材料，所以從節(jié)能環(huán)保角度出發(fā)，木結(jié)構(gòu)建筑有著很多好處，不僅有利于環(huán)境保護(hù)，同時(shí)還可以提高我國(guó)的經(jīng)濟(jì)水平，而從可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，合理的運(yùn)用木材，能夠讓建筑行業(yè)走的更遠(yuǎn)、更高。

［1］謝啟芳，杜彬，錢春宇，等.古建筑木結(jié)構(gòu)燕尾榫節(jié)點(diǎn)彎矩-轉(zhuǎn)角模型研究［J］.工程力學(xué)，2016，33（8）：39-44.

［2］張風(fēng)亮，朱武衛(wèi)，薛建陽(yáng)，等.碳纖維布加固木結(jié)構(gòu)古建筑彈塑性動(dòng)力時(shí)程分析［J］.結(jié)構(gòu)工程師，2015，31（1）：174-181.