明清木構(gòu)樓閣構(gòu)架演替中拼柱榫卯及受力機制研究

本研究課題針對中國建筑遺產(chǎn)中的一類，明清樓閣進行研究。主要對象為該類型樓閣的拼接柱節(jié)點。 主要研究內(nèi)容包括如下三個方面： 第一， 節(jié)點形式的調(diào)研 第二， 節(jié)點的側(cè)向剛度，加固方式和破壞模式分析 第三， 基于拼柱節(jié)點的樓閣側(cè)向剛度研究 基于上述研究內(nèi)容，共獲得如下個方面的成果： 第一， 樓閣發(fā)展歷史脈絡(luò)梳理和整理，歸類整理了傳統(tǒng)木構(gòu)樓閣結(jié)構(gòu)演化的基本脈絡(luò)，并指出了明清樓閣結(jié)構(gòu)發(fā)展的必然性 第二， 明清樓閣調(diào)研，共調(diào)查研究了11處建筑遺產(chǎn)，均為國家級文保單位，此外拍照記錄20余處。明確了部分建筑內(nèi)拼柱節(jié)點的存在、位置和形式 第三， 拼柱榫卯節(jié)點的超聲波無損檢測，通過對36個拼柱試件的超聲波檢測，明確了一套切實可行的拼柱節(jié)點測量方法 第四， 拼柱節(jié)點的試驗分析，第一次針對6個杉木材試件，第二次針對96個松木材構(gòu)件，進行了水平側(cè)推力下的單節(jié)點低周往復(fù)試驗，獲得了各類節(jié)點的側(cè)向剛度數(shù)據(jù)，大約在0.16-0.3kN/mm左右，極限承載力為10-20kN(200mm直徑)，明顯低于連續(xù)柱剛度。 第五， 完成了可適用于木材復(fù)雜應(yīng)力下的Vumat分析材料模型，并應(yīng)用于配套有限元中，與試驗數(shù)據(jù)一定程度上吻合，提供了試驗分析外的手段 第六， 通過實驗和有限元分析軟件，比對性分析和研究了拼柱節(jié)點的加固方法，指出傳統(tǒng)的包鑲柱鐵件作法約可提高節(jié)點極限承載力一倍，并明確，同樣直徑下，包鑲柱剛度大于非包鑲作法20%以上。 第七， 分析了基于拼柱節(jié)點的樓閣在側(cè)向力作用下的內(nèi)力分布和變形，指出節(jié)點高于樓板1米的拼接位置使得該節(jié)點承擔(dān)荷載大大降低，是傳統(tǒng)明清樓閣建筑中該節(jié)點普遍存在的內(nèi)因。通過比較該節(jié)點和同尺度下梁柱節(jié)點剛度，指出其雖然明顯低于連續(xù)柱，但大于梁柱節(jié)點，加上其有利位置，在樓閣側(cè)向力計算中，和連續(xù)柱差別不大，因此沒有必要進一步使用高強材料如碳纖維包裹的加固方式。 上述結(jié)論，對于認知傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)有重要的補充意義，同時對保護重要的文化遺產(chǎn)，提高修復(fù)時的工藝水平也有積極作用

本課題為一項綜合建筑學(xué)，結(jié)構(gòu)分析和木材檢測多學(xué)科研究方法，針對明清樓閣構(gòu)架演替中的榫卯和受力機制的基礎(chǔ)性研究。明清木構(gòu)樓閣是傳統(tǒng)木構(gòu)建筑的重要組成部分。其構(gòu)架演變中以通柱造代替層疊式的結(jié)構(gòu)驅(qū)動機制至今不明。這與當(dāng)前研究中缺少針對其核心技術(shù)拼柱榫卯的基礎(chǔ)研究和綜合建筑歷史理論與結(jié)構(gòu)分析的方法均有關(guān)。本研究即針對性的結(jié)合多學(xué)科研究方法，解析明清樓閣構(gòu)架受力機制和節(jié)點構(gòu)造的關(guān)系。第一、結(jié)合構(gòu)架研究成果，梳理和拼柱密切相關(guān)的作法；第二、結(jié)合榫卯研究和多種測繪手段，包括無損檢測技術(shù)，綜合研究現(xiàn)存明清木構(gòu)樓閣典型案例中，拼柱榫卯的構(gòu)造和位置。并結(jié)合結(jié)構(gòu)試驗方法解析其作用機理；第三，建立半剛性有限元節(jié)點框架模型，定量比較、分析明清木構(gòu)樓閣演替過程的受力差異，重新梳理其演替規(guī)律。本課題的階段性成果不但是對明清樓閣構(gòu)架演替的再認識，也可幫助充實完善建筑歷史理論研究體系和針對古建遺產(chǎn)的結(jié)構(gòu)研究與實踐。

內(nèi)容簡介

《潮州傳統(tǒng)建筑大木構(gòu)架》是在筆者2005年完成的博士論文基礎(chǔ)上改寫而成的。全書共分6個章節(jié)，主要對潮州傳統(tǒng)建筑大木構(gòu)架知識作了介紹，具體內(nèi)容包括潮州傳統(tǒng)建筑發(fā)展概況、潮州傳統(tǒng)建筑大木構(gòu)架名詞、潮州傳統(tǒng)建筑大木構(gòu)架分析、潮州傳統(tǒng)建筑大木構(gòu)架設(shè)計探析等。潮州傳統(tǒng)建筑歷史源遠流長、內(nèi)涵博大精深，《潮州傳統(tǒng)建筑大木構(gòu)架》并非關(guān)于此系統(tǒng)的全面研究，僅僅是就其中大木構(gòu)架體系中部分的重要問題所進行的基礎(chǔ)研究與討論。

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1 緒論1

1.1 木構(gòu)架建筑概述1

1.1.1 概念1

1.1.2 歷史地位1

1.2 木構(gòu)架建筑的類型4

1.2.1 按結(jié)構(gòu)與構(gòu)造分類4

1.2.2 按使用功能分類6

1.2.3 按社會制度與等級分類11

本章小結(jié)11

思考題11

2 木構(gòu)架建筑的起源與演變12

2.1 木構(gòu)架建筑的歷史淵源12

2.1.1 技術(shù)淵源12

2.1.2 自然地理淵源13

2.1.3 社會文化淵源14

2.2 木構(gòu)架建筑的演變歷程14

2.2.1 前秦時期——木構(gòu)架的萌芽階段15

2.2.2 秦、漢至南北朝時期——木構(gòu)架的初始形成階段17

2.2.3 隋、唐、五代時期——木構(gòu)架的成熟階段18

2.2.4 宋、遼、金時期——木構(gòu)架的精致化階段19

2.2.5 元、明、清時期——木構(gòu)架的高度程式化階段21

本章小結(jié)22

思考題22

3 木構(gòu)架建筑的平面布局23

3.1 單體建筑的構(gòu)成要素23

3.1.1 間23

3.1.2 出廊25

3.1.3 面闊與進深26

3.2 單體建筑的基本形式27

3.2.1 正式建筑27

3.2.2 雜式建筑27

3.3 組群建筑的組合方式28

3.3.1 非庭院式布局28

3.3.2 庭院式布局31

本章小結(jié)36

思考題37

4 木構(gòu)架建筑的立面形制38

4.1 屋頂38

4.1.1 屋頂?shù)臉?gòu)成要素38

4.1.2 屋頂?shù)男沃婆c等級39

4.1.3 屋頂?shù)男螒B(tài)與成因43

4.1.4 屋頂?shù)姆旨?5

4.1.5 屋頂?shù)臉?gòu)造做法47

4.2 屋身49

4.2.1 穿斗式木構(gòu)架49

4.2.2 抬梁式木構(gòu)架51

4.2.3 斗拱54

4.2.4 雀替61

4.3 臺基62

4.3.1 臺基的形制62

4.3.2 臺基的功能63

4.3.3 臺基的組成65

本章小結(jié)68

思考題68

5 木構(gòu)架建筑的裝修69

5.1 概述69

5.1.1 裝修的分類69

5.1.2 裝修的功能70

5.1.3 裝修的意義70

5.2 外檐裝修71

5.2.1 門71

5.2.2 窗74

5.2.3 欄桿75

5.3 內(nèi)檐裝修77

5.3.1 藻井天花77

5.3.2 板壁77

5.3.3 格門78

5.3.4 罩79

5.3.5 其它79

本章小結(jié)81

思考題81

6 木構(gòu)架建筑的色彩與彩畫82

6.1 色彩82

6.1.1 建筑色彩體系82

6.1.2 單體建筑用色特點83

6.1.3 群體建筑用色特點83

6.2 彩畫84

6.2.1 彩畫的種類84

6.2.2 彩畫的等級及彩畫現(xiàn)象分析86

本章小結(jié)86

思考題87

7 傳統(tǒng)木構(gòu)架建筑賞析88

7.1 宮殿建筑88

7.1.1 夏偃師二里頭一號宮殿遺址88

7.1.2 秦咸陽一號宮殿遺址88

7.1.3 唐長安大明宮遺址89

7.1.4 明清北京紫禁城91

7.2 壇廟建筑97

7.2.1 北京天壇97

7.2.2 北京社稷壇98

7.2.3 北京太廟101

7.2.4 山西太原晉祠103

7.2.5 山東曲阜孔廟103

7.3 陵寢建筑105

7.3.1 戰(zhàn)國墓105

7.3.2 秦始皇陵106

7.3.3 西漢陵107

7.3.4 唐乾陵108

7.3.5 宋昭陵108

7.3.6 明十三陵109

7.3.7 清東陵113

7.4 宗教建筑114

7.4.1 佛教建筑114

7.4.2 道教建筑116

7.4.3 伊斯蘭教建筑121

7.5 民居建筑123

7.5.1 合院式住宅123

7.5.2 窯洞住宅128

7.6 風(fēng)景園林建筑130

7.6.1 皇家園林建筑130

7.6.2 私家園林建筑132

7.7 其它建筑137

7.7.1 北京紫禁城角樓137

7.7.2 西安鐘樓138

參考文獻1392100433B

本書選取中國傳統(tǒng)木構(gòu)架建筑為研究對象，系統(tǒng)地介紹了木構(gòu)架建筑的構(gòu)造、發(fā)展演化及其藝術(shù)價值與結(jié)構(gòu)功能。同時，嘗試以木構(gòu)架為切入點，從建筑藝術(shù)與結(jié)構(gòu)技術(shù)角度全面、正確地認識和評價我國古代建筑遺產(chǎn)和建筑歷史。旨在賦予這古老民族形式適合新時代需要的新姿態(tài)，希望人們能充分認識到中華民族古代建筑具有的不可估量的價值，使人們能更加重視中國傳統(tǒng)建筑技術(shù)與藝術(shù)。