中國(guó)古建綺麗多姿的風(fēng)韻在國(guó)內(nèi)眾多的旅游景點(diǎn)是隨處可見，她的風(fēng)格已遠(yuǎn)及日本、韓朝，甚至海外各處華人街市。古建重要的特征在于木構(gòu)的屋蓋，不論雙坡的硬山、懸山，多坡的歇山、廡殿及至攢尖、重檐，其優(yōu)美的曲線造型輪廓，配以屋角起翹，纖細(xì)線條，輕巧玲瓏、樸素典雅。與西方古建相比，給人以柔和雅麗的印象，更多美的享受。
古建造型輪廓的構(gòu)造內(nèi)核是古建的承力結(jié)構(gòu)。近百年來學(xué)術(shù)界對(duì)古建的重視是時(shí)有倡導(dǎo)，特別是上世紀(jì)初中國(guó)營(yíng)造學(xué)社的成立，曾做了大量的古建調(diào)研實(shí)測(cè)，而對(duì)古建承力結(jié)構(gòu)的受力探討未能涉及。上世紀(jì)80年代撥亂反正之后以北京古建研究所為主曾在古建結(jié)構(gòu)構(gòu)造處置細(xì)部的調(diào)研整理方面做了大量細(xì)致工作，并形成了系統(tǒng)專著[1]、[9]，但在涉及深入到力學(xué)理論層面的、古建構(gòu)件的受力性能方面，則由于古建結(jié)構(gòu)隱含的特殊機(jī)理不為當(dāng)今各類已知明確的結(jié)構(gòu)體系所納，難以建模，故而一直無人問津。
從歷史角度來推敲、解讀古建結(jié)構(gòu)作品的形成特點(diǎn)，可以想象得出，今日保留的古建是古代匠師，師徒沿襲傳承、學(xué)納外師技巧、一代接一代吸取經(jīng)驗(yàn)與教訓(xùn)、逐步改進(jìn)、通過皇室等大型建筑集中多方經(jīng)驗(yàn)，形成一段時(shí)間的法則，再不斷改進(jìn)發(fā)展?fàn)I造出來的建筑結(jié)構(gòu)作品。對(duì)這些作品，從今日技術(shù)角度來看，由于當(dāng)時(shí)缺泛科學(xué)理論引導(dǎo)，因之不難發(fā)現(xiàn)其中存有：材料運(yùn)用不盡完善、節(jié)點(diǎn)處置不夠完美恰當(dāng)?shù)牟蛔阒�。然而我們必須承認(rèn)：歷經(jīng)上千年傳承下來的古建處置手法是出自歷代眾多的圣哲匠師的終生琢磨、運(yùn)思獻(xiàn)策、集思廣益，且經(jīng)歷了歷代颶風(fēng)與地震的考驗(yàn)，不斷改進(jìn)提練出來的當(dāng)時(shí)最精練的精湛技術(shù)。
建于公元1056年的山西應(yīng)縣木塔至今傲然挺立，這有力地說明：中國(guó)古建結(jié)構(gòu)的處置手法雖然與當(dāng)今依據(jù)力學(xué)理論優(yōu)化設(shè)計(jì)的成熟做法不完全符合，但她66米高、四千多噸重，挺立950年的事實(shí)，反映了她必然絕對(duì)是符合結(jié)構(gòu)力學(xué)基本原理能達(dá)到強(qiáng)度有余、穩(wěn)定足夠的境地。從這個(gè)角度來看，中國(guó)古建在力學(xué)機(jī)理上是存在尚未被同業(yè)人士可清晰認(rèn)辯的深藏特殊機(jī)理及超越當(dāng)今的高明之處。
針對(duì)當(dāng)前現(xiàn)代建筑結(jié)構(gòu)的技術(shù)進(jìn)展，以其具有的力學(xué)理論深入、科技手段廣泛、用材類廣且為大工業(yè)生產(chǎn)的綜合強(qiáng)勢(shì)、擠迫古建、湮滅古建單一用材、手工生產(chǎn)效率低下的情況，我們當(dāng)今國(guó)內(nèi)結(jié)構(gòu)同行應(yīng)是責(zé)無旁貸地投入精力對(duì)此項(xiàng)深藏的特殊機(jī)理澈底剖析清楚，這樣才不愧對(duì)圣哲匠師的辛勤勞作，也有利于保護(hù)古建并適度發(fā)展以對(duì)得起后代來者。
古建結(jié)構(gòu)承傳豎、風(fēng)載的情況分析
1.1 古建房屋的構(gòu)成一般分三部段，即臺(tái)基、屋身與屋頂。屋身皆為直立的木柱、屋頂為頗多桿件組成的木構(gòu)架。今參照文獻(xiàn)[1]圖2-2所示常用的硬山木構(gòu)架來看，望板承擔(dān)屋面瓦、泥灰以及其上活載后，將其傳給椽條（腦椽、花架椽、檐椽、飛椽），椽條又將荷載傳給檁條（檐檁、下金檁、上金檁、脊檁），檁條接受荷載后，除檐檁、下金檁直接將其傳給下面的柱頂外，而脊檁、上金檁則是將荷載通過瓜柱、三架梁傳給舉架底部的柁梁上，再由柁梁最終傳柱。這樣，從傳遞豎載來看，當(dāng)建筑布四排柱時(shí)，其主要的結(jié)構(gòu)構(gòu)件，除柱之外將是柁梁、檐檁和下金檁，它們都是置于柱頂將屋頂全部豎重直接傳柱。從受力角度來看，在豎載作用下屋頂構(gòu)件的受力都是清晰的，椽、檁、柁梁的受力為靜定的受彎構(gòu)件。柱屬于軸壓或偏心受壓構(gòu)件。對(duì)它們進(jìn)行桿件內(nèi)力計(jì)算及截面應(yīng)力及至確定截面都是方便的。
1.2 作為地面以上的古建筑除了承擔(dān)豎載之外，也必須考慮承受風(fēng)載以及偶然出現(xiàn)的地震作用。風(fēng)載是地面以上空氣流動(dòng)形成的風(fēng)壓，它來的方向可以是隨意的四面八方，作用給墻面及屋頂坡面，幾經(jīng)傳遞最后作用給柱或墻，而后傳給基礎(chǔ)。當(dāng)建筑平面中布置軸線正交，柱與墻規(guī)格勻稱時(shí)，風(fēng)力的傳遞不論風(fēng)向如何皆可根據(jù)力學(xué)中力的分解原則，分解為相互正交并平行于建筑中墻面的力來分別傳給雙向的墻體來承擔(dān)，此時(shí)柱對(duì)水平風(fēng)力將承擔(dān)很少甚至不承擔(dān)，（對(duì)低層的磚結(jié)構(gòu)建筑，由于墻量較多，抗風(fēng)能力大有富裕，故常對(duì)風(fēng)載略而不計(jì)）。這樣看來對(duì)古建中無墻的亭、榭類建筑，以及房屋一側(cè)全開門窗的建筑，其對(duì)柱的抗風(fēng)能力就必須給予妥善解決。
1.3 觀測(cè)木柱的根部，其底端為一石制柱礎(chǔ)（或稱柱頂石），在柱礎(chǔ)正中鑿一卯孔（又稱海眼）。加工柱時(shí)將其底做出一凸榫，安裝時(shí)使凸榫插入卯孔。顯然這種古代木結(jié)構(gòu)的合理做法和當(dāng)今現(xiàn)代結(jié)構(gòu)的砼柱底甩筋錨入基礎(chǔ)，或鋼柱底周邊外采用長(zhǎng)地腳螺栓錨入砼基礎(chǔ)的做法，從力學(xué)角度衡量二者差別是很大。若不考慮上部結(jié)構(gòu)具有對(duì)柱約束其傾倒作用的存在，則對(duì)砼柱、鋼柱頂端施加水平力是可以允許、理由是砼柱、鋼柱為剛性嵌固于基礎(chǔ)的懸臂狀態(tài)。而木柱底部為鉸接，凸榫雖可承受剪力，但不能承擔(dān)出現(xiàn)于柱根的彎矩，一旦柱頂施加水平力，則木柱必然傾倒。
1.4 觀測(cè)木柱的頂端可看出，柱頂一般是存在雙向多層水平桿件的相互交搭。今以四排柱布局的硬山明間的檐柱與金柱（參見文獻(xiàn)[1]中圖2-2、圖2-3）來說：檐柱頂在縱橫雙向有檐檁、抱頭梁與柱三向交搭（檐檁位在抱頭梁之上）；金柱頂在縱橫雙向有金檁，柁梁與柱三向交搓（檁在柁之上），此種交搭當(dāng)相接面為平面時(shí)，按力學(xué)原理來看，該相接面之間僅可傳遞豎向重力，水平剪力可借助磨擦產(chǎn)生，而對(duì)彎矩則在柱頂不變彎情況下是無法出現(xiàn)。
1.5 再觀測(cè)木柱頂端的下層：在柁梁之下有隨梁枋，在金檁、檐檁之下有金枋、檐枋，有抱頭梁之下有穿插枋。這些枋件的用料與其上對(duì)應(yīng)平行的梁件用料有時(shí)少有減少，但其與柱的連接則皆采用燕尾榫。由于燕尾榫的構(gòu)造特點(diǎn)是榫呈楔形，安裝時(shí)由頂落入卯槽就位，對(duì)柱頭可拉可推，這種連接做法與枋件之上的，梁件與柱連接的性能對(duì)比是大有改善，它可以傳遞一定的水平力及至彎矩，這對(duì)柱的傾倒是有著約束作用。
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