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,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),此時柱對水平風(fēng)力將承擔(dān)很少甚至不承擔(dān),(對低層的磚結(jié)構(gòu)建筑,由于墻量較多,抗風(fēng)能力大有富裕,故常對風(fēng)載略而不計)。這樣看來對古建中無墻的亭、榭類建筑,以及房屋一側(cè)全開門窗的建筑,其對柱的抗風(fēng)能力就必須給予妥善解決。
1.3 觀測木柱的根部,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)。加工柱時將其底做出一凸榫,安裝時使凸榫插入卯孔。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)具有對柱約束其傾倒作用的存在,則對砼柱、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,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,而對彎矩則在柱頂不變彎情況下是無法出現(xiàn)。
1.5 再觀測木柱頂端的下層: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應(yīng)平行的梁件用料有時少有減少,但其與柱的連接則皆采用燕尾榫。由于燕尾榫的構(gòu)造特點是榫呈楔形,安裝時由頂落入卯槽就位,對柱頭可拉可推,這種連接做法與枋件之上的,梁件與柱連接的性能對比是大有改善,它可以傳遞一定的水平力及至彎矩,這對柱的傾倒是有著約束作用。