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(lái)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(chēng)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(lái)分別傳給雙向的墻體來(lái)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(lái)對(duì)古建中無(wú)墻的亭、榭類(lèi)建筑,以及房屋一側(cè)全開(kāi)門(mén)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(chēng)柱頂石),在柱礎(chǔ)正中鑿一卯孔(又稱(chēng)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(jiàn)文獻(xiàn)[1]中圖2-2、圖2-3)來(lái)說(shuō):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(lái)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(wú)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。