木结构古建筑震害分析与抗震性能评估思路

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2、古建筑震害分析与抗震性能评估思路摘要：中国古建筑是中国文化与艺术的重要载体，其中数量最多、最具中国特色的当属木结构古建筑。对木结构古建筑在不同烈度地震中震害实例进行了归纳总结，进行了木结构古建筑的结构震害规律和抗震特点分析，提出了木结构古建筑抗震性能评估的思路，解决了木结构古建筑抗震性能评估和保护措施研究的基本方法问题。　　关键词：木结构；古建筑；震害；性能；评估；思路　　1前言　　我国是一个多地震国家，历史上曾发生过多次强烈的地震，为了防止和减轻地震灾害，我国设了12个抗震防灾重点防御区，77个抗震重点城市，这些城市不少都是历史文化古城，有大量的木结构古建筑存在

3、，因此对木结构房屋的抗震性能评估和保护措施研究十分重要。　　现在，世界进入了一个新的地震活跃期，5.12汶川大地震中许多古建筑的破坏，使对木结构古建筑特别是作为文物的这类古建筑的抗震研究与保护愈显迫切。　　2震害与分析　　和铁钉、铁匝连接的近代木结构不同，木结构古建筑作为一种梁柱结构体系，具有以下显著特点：一是梁柱等构件之间由榫卯节点连接；二是檐下柱端多用斗拱连接，斗拱具有结构和装饰的双重功能；三是柱与基础的连接或采用管脚榫，或基础直接搁置于石质的柱顶石表面上。　　一般来说，木结构古建筑由于木材的弹性以及上述的特点而具有较高的抗震能力，但其中也有不少该类古建筑在地

4、震中呈现出不同程度的损坏。以下为自上世纪70年代以来发生的地震中，木结构古建筑在不同强度地震作用下的震害实例分析。　　2.1结构平面布局与震害。5.12汶川大地震中，青城山道教建筑群中的祖师殿真武宫，其平面比较复杂，地震时产生了一定的扭转，柱子和柱顶石之间产生了较大的滑移，各柱脚的滑移大小不一。距离正门较近的柱子上端向右倾斜，较远的柱子上端向左倾斜[2]。在唐山地震以及20世纪70年代以来木结构古建筑的其他震害记录中，平面布局引起的震害记录并不多，其原因是木结构古建筑平面一般比较规则，很少建造平面复杂的建筑，主要采用长宽比小于2∶1的矩形。规则的平面形态和结构布局

5、有利于抗震。传统建筑往往是中间的一间(当心间)最大，两侧的次间、梢间等依次缩小面宽，这样的设计非常有利于抵抗地震带来的扭矩[3]。　　2.2木构架震害。唐山地震中，地震烈度高于9度的唐山市的刘家祠堂（清光绪年间重修），面宽三间，进深五架，前后出廊，檐柱为石柱，其余柱为木柱。唐山地震后，周围各类建筑倒塌殆尽，该建筑木构架未倒[1]。唐山地震中，地震烈度为9度的天津市宁河县的天尊阁（三重檐灰瓦歇山顶），木结构，前出廊，面宽五间，进深四间，震后木梁架基本完好[1]。地震烈度为9度的海城地区的三座清代木构架建筑文昌阁、三学寺和关帝庙，海城地震后，木构架基本完好[1]。通海

6、地区的聚奎阁，地震烈度为9度的通海地震后，受损轻微，木构架完好[1]。地震烈度为8度的云南澜沧-耿马地震中，耿马地区的傣族佛教寺庙缅寺主体木构架保持基本完好[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结构建筑，整体完好[2]。5.12汶川大地震中，根据国家文物局震情通报，甘肃省天水市秦州区玉泉观玉皇殿玉皇阁整体倾斜；甘肃省天水市国家重点文物保护单位后街清真寺大殿向西南倾斜，前后殿交接处整排柱向西南倾斜。所有实例都没有倒塌的例子，体现出木结构古建筑良好的抗倒塌性能。　　木结构古建筑的抗倒塌性能是由其结构构造特点所决定的。首先中国古代建筑的台基是用三

7、七灰土等夯筑成的整体式基础，能够有效地避免建筑的基础被剪切破坏，减少地震波对上部建筑的冲击[3]。另外大屋顶的重量及较强的整体性直接导致了地震作用下结构可能整体移动但不会破坏。北方地区大量的木结构古建筑采用抬梁式木构架，其结构的主要特点之一是榫卯技术的应用，成熟的榫卯技术和随梁、金枋形成围合圈梁式结构不仅使木构架具有可靠的整体性，而且榫卯结合能够承担转角弯矩，但又要产生微小角变位，吸收地震能量，提高了整体结构的抗震性能。　　此外,斗拱技术的应用使古建筑上下架构间形成一层由纵横构件、方型升斗组成的弹性结构层，在一定程度上起到了类似减震器的功能，在高烈度的地震作用下，

8、当结构产生