木结构建筑范文第1篇

关键词：坍塌；土木结构；救援；消防

土木结构建筑作为一种传统的建筑形式，广泛存在于农村和少数民族聚集区。由于土木结构建筑存在强度差，稳定性不高等缺陷，在地质灾害面前极易造成坍塌，破坏力大，极容易造成毁灭性的伤害。在历次地震救援中，发生于偏远山区较多，这类地区由于传统土木结构房屋多，因此，容易造成严重的破坏，导致大量的人员伤亡。本文将以土木结构建筑坍塌为研究对象，探索土木结构建筑坍塌救援的程序和救援技术，为消防救援队伍提供技术支撑。

1土木建筑坍塌特点

随着城镇化的推进，城市土木结构的建筑越来越少，土木结构建筑主要以民房的形式存在于乡村和以殿堂楼阁等古建筑的形式存在于风景名胜区[1]，同时又以我国西南部少数民族聚集区尤为集中，这些地区往往都地处偏远的山区或人员稀少的地区。这些土木结构建筑受到人为或自然不可抗拒的破坏造成建筑物坍塌呈现出与其他建筑结构不同的形式和特点。

1.1屋顶受力好

土木结构建筑通常以土质材料为墙体，木质材料为梁或柱子作为受力结构。这类建筑的墙体整体性差，受外界环境影响极大，在外力的作用下，内外墙体容易遭到破坏而整体倒塌[2]。但是，由于土木结构建筑的屋顶大多由榫卯连接，连接牢靠，且在受力时，会产生一定的变形和摩擦滑移，使结构具有良好的耗能效果，在外力作用下吸收一定的能量，减轻结构的影响，因而屋顶能保持较好的完整性。

1.2耐火极限低

当土木结构建筑受到火灾的破坏时，屋架由于是木制材料，极容易受到烧毁，随之发生整体坍塌。传统土木结构建筑的整屋木材用量多，火灾荷载大，而且大多建筑年代久远，木构件极为干燥，其表面涂刷油漆，发生火灾时，极容易形成剧烈的燃烧，短时间就会因失去承重能力而垮塌。

1.3坍塌无规则

坍塌无规则是指土木建筑的承重构件如木质梁、木质柱、土坯间墙等受力差，在外力作用下，容易受到粉碎性的破坏，坍塌时，整体呈现一堆废墟的形式。分析其原因，这类建筑以土坯墙为围护隔断，抵抗外力效果差，整体受力效果不强，在受到地震、台风、爆炸等外力冲击时，墙体容易造成粉碎性破坏，相互堆叠，从而形成无规则形[3-4]。

1.4救援难度大

这类建筑往往位于位置偏僻、交通不便的山区，且建筑密集、路况复杂，同时救援设施缺乏、水源稀少。在受灾初期难以采取有效的自救措施，出警过程中受到崇山峻岭、远离城镇、道路狭窄的影响，消防车很难接近救援现场，抢险救援战斗展开困难。当发生火灾时，即使靠近河流、小溪、池塘等天然水源，但受地形地貌的影响，消防车辆等大型设备无法靠近，取水困难，救援器材难以及时运抵救援现场。

2土木建筑坍塌救援技术

对于土木结构建筑物坍塌的救援任务，其首要任务是抢救生命，各级指挥员必须针对事故特点因地制宜，充分发挥现代抢险救援器材装备作用，运用多种技战术手段，在第一时间搜寻和抢救被困或被埋压人员，最大限度地减少人员伤亡。但由于土木建筑有自身的特点，救援技术与其他建筑物坍塌的救援有不同之处。

2.1搜索技术

由于土木结构建筑以一层的小平房为主，没有高大的建筑，在坍塌后人员往往围困在距离表层较短的浅层区域，所以救援人员不适宜深入坍塌物现场搜索，防止破坏现场，对埋压人员造成伤害。在这种情况下，可以在距离坍塌现场不远采用仪器探测，如采用雷达生命探测仪进行探测，可以避免人员进入废墟对埋压人员造成二次伤害。同时，可以采用两条以上的搜救犬开展搜索，搜索犬质量轻，不会对浅层埋压人员造成伤害。同时，两条犬可以相互验证，确保搜索的正确性[5]。由于土木结构建筑坍塌造成人员被困以表层和中层被困为主，深层被困人员相对较少。对于表层被困人员的搜救除了利用上述方式外，还可利用特定紧急呼号进行。救援现场移动电话系统向该地区的所有手机发送警讯，启动手机铃声。同时救援人员关掉自己的手机铃声，通过被困者的手机铃声判断大致位置，进行准确定位，开展救援。

2.2支撑技术

支撑技术进行救援工作时的安全保障，既是为了减少幸存者和救援人员的危险，也是防止二次坍塌或连续性倒塌给幸存者带来二次伤害。对于土木结构建筑而言，主要用到的支撑技术有横向支撑和垂直支撑。横向支撑用于尚未坍塌的墙体和结构件的支撑。垂直支撑则用于开辟生命通道和支撑废墟。但是由于是土木结构，稳定差，在支撑过程中应当考虑采用木方和木板进行，不宜采用顶撑力过大的钢结构套具，不适用于重型救援工具。

2.3破拆技术

破拆技术是开辟救援通道的重要手段。在救援过程中遇到的不能移动的建筑废墟构件，或压在幸存者身上的大型构件，必须进行安全有效的切割、钻凿、剪断等。救援时可以用无齿锯、链锯等工具将木质的梁、柱、楼板等分离、断开。液压的破拆工具组可以将板、柱、管等材料切割，分离。用剪切钳、切断器等工具将金属板、条、管等材料断开的方法。针对不同的材料用不同的破拆工具，以达到最佳的破拆效果。在开展土木结构建筑破拆时，使用机械设备开凿救援通道时，要特别注意观察要周围建筑构件的破损程度，留意安全程度，防止因机械振动引发二次倒塌的危险，造成救援人员自身的被困。

2.4挖掘技术

坍塌现场被困人员仅是被局部的倒塌物卡、压住，或是跌落在倒塌废墟的上部，因伤势严重无法逃离险境而被困，对此救援人员应采取措施，使其尽快地脱险。由于埋压人员就存在于浅层，因此不适宜采用大型机械设备进行挖掘。在坍塌现场，当确定有人员埋压时，应该采用人工作业的方式进行。不适宜采用大型工程机械进行挖掘，防止产生二次伤害。在事故救援的收尾阶段，确认没有被困人员，可以采用大型工程机械开展废墟的清理，加快灾情的处置效率。

2.5医疗救助

现场医疗救护是在救援现场对营救出来的伤员采取一些快速、简捷的医疗措施，以挽救其生命，防止伤情进一步恶化，最大程度减轻伤者痛苦。这个过程的医疗救助往往是在专业医疗救援队伍未到场之前展开的，开展救护时要求灵活掌握，按先抢后救、先重后轻，先急后缓的顺序抢救，最大限度地减少人员伤亡，防止伤情扩大化。除了身体的及时救助外，还需要对把被困人员进行心理疏导。建筑物坍塌对伤员的心理打击是巨大而深刻的，不仅承受着巨大的肉体痛苦，还要承受着失去亲人的巨大心理震撼。医护人员在救治伤员的同时，实施积极的心理干预是非常必要，最大限度降低伤员的精神压力。

3土木建筑坍塌救援装备配备

由于土木结构建筑坍塌所呈现出来的不同特点，使得消防救援队伍在开展救援时要充分考虑其特殊性，区别于框架结构和砖混结构房屋坍塌的救援行动，在其装备上应具有以下特点：

3.1装备轻量化

土木结构建筑往往位于道路交通不发达的偏远地区，海拔高，路况复杂，特别是古建筑坐落于崇山峻岭、陡峭悬崖之间，消防车辆难以到达现场，装备运输困难，需要徒步行进较长的距离。同时，由于装型装备对于土木结构建筑坍塌不适用。因此，在开展救援过程中，应该携带轻型救援装备。同时，减少重型装备的使用，土木结构建筑坍塌的废墟难以支撑重型重装备，以防引起次生灾害。

3.2充分利用搜索装备

由于土木结构建筑坍塌造成人员的埋压往往在表层和中层，深度埋压的被困人员不多见，因此不适宜大量的搜救人员进入坍塌现场开展搜救，适宜采用现代所搜装备进行搜救。因此，救援过程中，要充分利用生命探测仪、搜救犬、蛇眼探测仪等搜索手段，在重点区域反复搜寻被困人员[6-7]。同时要充分利用特定紧急呼号技术进行准确的人员定位与救援。

3.3加强装备的实用性

对于土木结构建筑救援，受到地形、距离的限制以及坍塌特点，救援现场对救援工具的需求是多样的。要求重型工程机械具有较好的适用，能实现一机多用，适应多种复杂的险情。要求救援装备多用途，设计时通过预留接口或者设计多种工作头的方式，以适应不同的需求。

4结语

木结构建筑范文第2篇

鉴于国内木结构行业发展现状，南京林业大学于2002年开始在木材科学与技术学科中设置了木结构建筑工程专业，并招收硕士研究生，2007年率先设立全国第一个木结构建筑工程本科专业，并组成了一支高学历、年轻、结构合理、学科知识门类齐全的教师团队。在团队中，绝大多数教师都具有博士学位，其中有从日本和法国归国的博士各1名。他们中既有长期从事木质材料、加工工艺、检测评估方面的教学、科研人员，也有从事建筑设计、建筑结构、古木建筑研究等方面工作的研究人员。通过对课程体系的不断完善和经验积累，木结构建筑工程专业已经初步具有较完整的课程体系和配套教材，并培养了大量的专业型人才。木结构建筑系在学术团队、人才培养、科学研究、条件建设和国内外学术交流等方面都在迅速成长，在同类学科中的影响力和地位得到了国内外同行的认可。在以往的教学过程中，由于客观上受教学资源、专业课程体系不成熟等原因的限制，本科生课程安排主要围绕建筑设计和工程技术2个方向展开。例如，在基础课程中开设“基础化学”“电工学”等与专业相关性不强的课程，这大量占用了其他专业课程的课时量；在建筑设计系列课程中，“建筑与建筑环境概论”（大一下学期）、“建筑图形设计”（大三下学期）、“木结构建筑设计”课程（大四上学期）安排在不同时间开设，导致课程知识前后衔接困难。此外，从学生的反馈情况看，虽然部分专业课程，如“木结构建筑工程”等，在授课的过程中对木结构建筑设计、施工技术、相关规范以及建筑保护等知识都有涉及，但由于缺乏系统深入的实作训练，学生很难将所学知识融会贯通，不能满足社会工作的要求。因此，有效地调整课程设置，构建以木结构建筑设计为中心的课程体系，对今后木结构建筑工程专业人才的培养尤为重要。

二、木结构建筑工程专业应用人才培养方案的设计

（一）以建筑设计为核心构建课程体系

1．加强主干课程建筑学是一个多学科的领域

主要包括人文科学、自然科学、工艺学、创造艺术等学科（UIA，《建筑教育宪章》）。木结构建筑学科作为建筑学的分支，它的人才培养同样应注重综合性，既应包括扎实的工程技术基础，又需要广博的文化知识储备。因此，南京林业大学在培养方案中适当增加了建筑学主干课程的课时量，如“建筑学基础”“木结构建筑设计”“中外建筑史”“建筑构造”等课程的课时量。另外，还对部分主干课程的时间安排做了适当的调整，如将“建筑图形设计”“木结构建筑设计”课程的开课时间提前，以便与基础课程衔接。同时，在原有课程的基础上增添了“中外城市建设与规划”“园林规划设计原理”“园林木结构设计”等选修课程，目的是提高学生对美学、环境行为学、景观生态学以及建筑遗产保护等相关学科的基础认知能力，从而形成完整的知识体系，引导学生设计思维的扩展与延伸，提高学生的学习兴趣。

2．保持专业技术课程的优势

目前，木结构建筑工程专业的毕业生走上工作岗位后，普遍对建筑工程技术感到陌生，而且表现出后劲不足的问题。建筑工程技术不仅是建筑构想得以实现的支撑要素，更是建筑创作的灵感来源。木结构建筑工程专业在培养方案设定之初就较为重视建筑工程技术方向的课程，目前开设的工程类课程包括“木结构建筑法规与标准”“建筑结构”“木结构建筑工程学”“木结构建筑概预算”“建筑装饰工程”等，内容涵盖木结构建筑规范、木结构主流建筑形式的结构构造体系、建造施工流程、建筑室内装饰技术等方面。这不仅培养了学生扎实的工程技术能力，而且也为学生的木结构建筑工程专业的设计和实践提供了保障。另外，木结构建筑工程专业针对与专业课程对应的基础课程，在培养方案上也做了适当的调整。如，缩减了“大学物理”“理论力学”“结构力学”等课程的课时量，增加了“建筑物理”“建筑构造”“建筑力学”等专业基础课程的课时量，并尽量做到与实际工程相结合。这些措施有效地促进了基础与专业课程内容的衔接，也使学生在有限的时间内高效率地接受相关的知识。

（二）优化专业设计课程的教学内容

随着木结构建筑行业在中国的迅速崛起，木结构建筑工程专业的应用领域和功能要求也逐步发展。因此，在木结构建筑工程专业中，设计课程的教学内容应以住宅中木结构建筑设计为主，并针对不同年级渐进式地开展常见类型的公共建筑设计训练计划。同时，考虑到建筑材料、结构的综合性和复杂性，在公共建筑设计训练中涉及的建筑结构类型应当在木结构的基础上有所突破，如要求学生适当接触和掌握砖木混合建筑以及其他常规建筑设计要领等。另外，针对目前学生普遍存在的设计理念模糊和基础知识不扎实的问题，教师应在理论授课和图纸修改过程中，注重对设计理念、建筑空间设计、流线设计等知识的讲授。在建筑设计软件学习方面，除安排学生学习AutoCAD、3DMax、Photoshop等基础绘图和建模软件外，教师还应针对高年级学生的实际情况，适当增加MiTek、Cadwork、Softplan等木结构建筑设计软件的学习任务，以提高学生对木结构建筑的设计能力。建筑不仅仅属于科学技术领域，或单纯的物质文明建设，建筑还是文化建设，是城市文明灵魂的体现。亚洲建筑协会第七次大会指出，“尊重传统的呼吁是没有强制力的，因此亚洲的建筑和城市越来越明显地呈现出引进的特征”。“木结构建筑设计”课程的教学目的不能只满足于对欧美现代木结构“拿来主义”式的生搬硬套，而应以本土建筑文化的继承和发扬为最终目标。这不仅需要学生对传统木结构建筑历史、文化、建造技术具备全面的认识，更应在建筑设计实践教学中有所体现。因此，除开设“中外建筑史”“木结构建筑文化”“木结构建筑保护学”等理论课程之外，木结构建筑工程专业还应在“木结构建筑设计”课程中引入中国传统木建筑的特征挖掘和基于传统木结构建筑的创新设计等内容。如，引导学生挖掘国内不同地区传统木结构民居的构造特点，并应用到自己的课程设计作业中。这不仅可以激发学生的创新意识、提高其历史使命感和责任感，还有助于学生深入理解和把握古今木结构建筑的演变和发展，使设计更加突显木结构建筑的特色和优势，使现代木结构建筑设计真正走向本土化。

（三）以工程实践辅助木结构建筑设计

1．拓展实践教学内容没有实践的支撑

建筑设计不论有再华丽的外形还是前卫的理念，都只能是坐而论道、纸上谈兵。从已有的培养方案来看，木结构建筑工程专业教学实践环节是以相关课程设计、工程实地调研、结构综合实践和模型设计制作为主，但由于试验场地和设备的限制，使实践教学活动难以完全达到预期的效果。因此，笔者认为可以考虑拓展实践教学内容在课程中的比例，如在教学过程中引入合适的实际工程案例和研究项目，引导学生利用所学知识解决实际问题；对实践要求较高的课程可以让学生以方案设计结合模型制作、社会调查、实际工程案例分析等方式代替单一的试卷考核，以实现对课程内容的掌握；针对高年级学生应增设涵盖多门学科的、由各专业教师共同指导的综合设计课程，同时定期举办木结构建筑专题讲座，邀请业内知名人士与学生沟通交流，为学生的设计实践活动创造良好的条件。

2．课程设计与木结构设计大赛相结合

木结构建筑工程专业不同于一般的自然科学学科，它需要有深厚和宽广的基础理论知识才能有所发明创新。而传统单一的教学模式往往使得学生的个人潜力得不到充分的发挥。木结构建筑工程专业自创办以来，已连续5年举办木结构建筑设计大赛，并成功地逐步从校级竞赛升级为全国性木结构设计大赛。木结构设计大赛的开展不仅有助于在实践过程中激发学生的创造灵感和创新精神，提高专业技能，培养合作能力，而且还能在不同专业、不同高校、不同企事业单位的竞争中为学生提供良好的学习与互动的平台。值得一提的是，南京林业大学材料科学与工程学院将大三学生“木建筑图形设计”课程的课程设计与第二届全国木结构建筑设计大赛相结合，使学生的设计作品从设计理念、完成质量到图纸规范程度都有了明显提升。此外，大赛中激烈的竞争更激发了学生自主学习的兴趣与动力，促使学生主动汲取课本以外的专业知识。如，很多学生在大赛准备过程中就自学了一些效果渲染、结构和能耗分析类的软件，这不仅弥补了课程体系中存在的不足，而且全方面提升了学生的专业素养。

三、木结构建筑工程专业应用人才培养的成效

木结构建筑范文第3篇

在实际运用中，轻型木结构多适用于3层及以下的建筑物。此外，适用于轻型木结构的板材一般有规格材、胶合木、结构复合木材、工字木搁栅以及木基结构板材等，但需要注意的是，装配轻型木结构的连接件。在选择时，必须优选具备较强耐腐性的材料，如不锈钢连接件。而重型木结构则是指采用横截面积比较大且坚固耐用的实木、密度板或胶合木等组成的结构体系，此类木结构体系的特点是跨度大、绝缘、防火、环保、耐腐、抗震、建设周期短以及大多暴露在外面。基于上述特征，所以这类木结构常适用于大型建筑之中，如体育馆、影剧院以及园林建筑等，其不仅可以满足建筑设计在环境、施工技术以及美学方面的要，还可以体现生态、环保、节能的现代建筑理念，使建筑物与自然环境融为一体，不仅能为广大人民群众带来全新的视觉享受；同时兼创出了个性、时尚、具有浓厚艺术气息的环境。

2园林建筑中木结构的特点

木结构建筑所用材质具有较强可塑性，能够将木结构设计改造成各类形式多样的景观，不仅使园林景观的种类丰富，还提高了园林建筑的整体观赏价值。木结构材质相较于其他建筑材料，具有不可替代性。其中，最大特点即是带有浓重的自然气息，使园林建筑能够给人一种回归自然、返璞归真的体验，既提高了园林景观建筑的观赏性和层次感，也更好地烘托出了园林建筑的主题。此外，木结构材质来源于大自然，是一种绿色可再生资源。随着时间的推移，木质结构建筑与园林中的其他建筑景观将会不断地进行融合，使园林整体建筑景观变得更为和谐和统一。所以，在园林建筑景观的施工过程中，可以尝试性选择木质植物支架，或将园内其他材料都更换成木质材料，并设计成木桩型或者仿植物类型，使园林建筑景观群更为统一、协调。

3园林建筑木结构应采取的防护措施

3.1设计合理，实现功能与结构相结合

木结构取材于大自然，可以抵御大自然给人类带来的危害，体现出了人与自然和谐相处的理念。一方面，为了保护人类的生存环境，保持生态环境平衡，降低污染程度以及节约社会资源；另一方面，为了使园林建筑尽可能地贴近大自然，设计师应将木结构的抗腐蚀性、实用性与景观设计、审美等方面的要求高度结合，在合理地利用资源的前提下对园林建筑进行功能最大化的设计，建造一个和谐、美观、具有艺术气息的现代园林生态景观。

3.2慎重选材，采取高规格的加工措施

木结构在园林建筑中的应用数量日趋增多，但面对木结构自身材质所限，当其使用时间达到一定的时限，其结构的性能就会明显降低，故此对木结构的选材、加工的要求十分高且严。需要注意的是，针对不同的地理位置和气候条件，园林建筑所选择的木结构也各不相同。目前，木结构在选材种类上主要分为两种：软材和硬材，两种材料的特性大不相同。而我国园林建筑中选用的木结构大多为硬材，因其材质坚硬、牢固、耐腐蚀且易加工。而延长此类木结构使用寿命的加工措施主要有两点：一是通过熏蒸降低所使用木结构的含水量；二是将木结构自然风干。

3.3定期灭虫，在与地接触面播撒毒土

木结构如果含水量缺失就会产生开裂现象，南方地区比较湿润，气干材的含水率在20%左右；而北方天气比较干燥，气干材的含水率在15%左右，为了避免木材出现开裂现象，需要购置已放置3a左右，且表面含水率不超过25%左右的木材。基于上述已知，通过熏蒸的方式可以有效去除木材质的水分含量，同时，这类方法还有助于杀害木材中一定比例的害虫，防止木材质腐化。此外，通过将地面与木结构建筑接触的地面，播撒毒土，同样能够有效阻挡地下害虫的侵蚀，保护木结构的完整性。

3.4防腐防火，积极采取人工预防措施

一般来说，延长木结构在园林建筑景观中的使用寿命，首要重视的就是对木结构的防腐、防火。具体地说，可采取如下措施，首先，通过添加防腐剂的方式对木结构进行防腐处理，但要注意选择使用对人体和环境不存在危害性的，且对木材自身没有损害或破坏性的防腐材料；其次，通过熏蒸杀虫来避免木结构的腐败，利用外力来破坏木结构中原有的湿度、温度、空气以及养料以达到防腐目的；再有，园林建筑中的木结构建筑一般是临水而建，虽然这一地理位置有效降低了火灾发生的概率，但也要避免将木结构建在暴晒、高热的环境中，对此，可采取利用药剂将易燃的木结构建筑转变为难燃体，完善早期预防，遏制火灾发生的风险。

4结语

木结构建筑范文第4篇

关键词：古建筑;木结构;技术研究

中国拥有着几千年的灿烂的文化，孕育了鲁班、梁思成等著名的建筑大师，留下了众多的建筑中的璀璨古建筑作品，例如山西应县木塔、五台山佛光寺大殿、南禅寺大殿等，众多建筑群体均是典型的木结构。甚至日本等国家的建筑都是从我国的古建筑木结构中引申而来。人类的智慧通过物质文明和精神文明的升华不断得到了具有历史价值和科学价值的结晶。对这些古文化进行保护和研究，是当代建筑工作者义不容辞的责任。我国关于古建筑木结构性能的研究室从上世纪70年代开始的，之后拥有了众多的研究成果，例如，关于古建筑木结构的营造的特点和构造技术等，进行了大量的定性研究和理论计算，并且对于古建筑的木结构性能也加以深入的研究。

1古建筑木结构的营造特点

古建筑木结构的营造技术众多，如高台基、柱脚的平摆、梁柱以及节点的半刚性连接、侧脚以及柱端、梁架的雀替，大屋盖的铺作层等。古建筑的木结构中，没有钢筋混凝土以及砌体的结构，也不具备现代建筑物的抗震性能，但是其屋面的举折、屋檐、屋顶的设计，都具有非凡的建筑技术特点，使得沉重的木结构展现出难得的舒展和轻盈[1]。

2古建筑木材性能研究

对于古建筑的木材的特点的研究，从构造、物理化学性质上有了众多研究成果。例如对于木材的构造和材料性能的实验，包括了木材的抗拉强度、抗压强度、横向弯曲、抗剪强度等的研究，对于木材的各向异性材料的特点，采用ABAQUS有限元软件的分析，对于木材额各类抗压和抗压强度、抗剪性能，以及在受到压力作用下进行塑性变形等木结构模型的木材的功能发挥等进行了分析，得到了木制才来哦的失重率等参数和数据，构建了木材的木构模型。对于新旧材料的物理性能进行了对比和实验，将木材的力学指标以及材料的强度等数值加以对比，在可靠性理论和累计损伤理论的基础上，研究了木材的持续何在效应的影响成都，同时也研究了木材发生腐朽、虫蛀的时变规律，突发事件对于古建筑木结构的抗力衰减的影响程度[2]。

3古建筑木结构结构性能的研究

以殿堂式建筑木结构分层为例，对古建筑木结构的台基层和铺作层以及屋盖层的力学研究展开分析，包括古建筑木结构的整体结构、抗震性能等综述。3.1古建筑木结构的台基层，主要包含了磉墩、础石以及人工夯土台等。对于古建筑木结构的台基的基本特点以及发展概况等，针对柱脚和础石之间的平摆浮搁等进行连接的方法，是古建筑木结构中基础部分具有的独特的风格。为了保持殿堂式古建筑木结构的外观气势宏大，大多数建筑中多采用人工夯土台基作为结构的基座，起到很好的安全抗震的作用。例如西安的鼓楼和钟楼，利用有限元数值模型的分析方法，对高台基的结构进行了高阶频率的动力特性的分析，发现高台基的上部结构的位移和加速度再放大效应上发生了动力特性的相应。通过昼夜连续的监测，木结构在地面交通动力交通荷载的作用下，依然保持着顶层柱顶的水平相应速度，维持在规范容许之内。从振源和隔振等方面对建筑实行保护。这种保护，在多数古建筑木结构中都发挥着作用，利用柱脚础石，采用平摆浮搁的连接方式，当地震来袭，摩擦滑移，都减小了地震带来的作用。这一现象通过对柱脚的摩擦滑移机理的体系模型的简历，得到了结论：地震的级别增大，摩擦滑移的幅度会加大，耗散了摩擦带来的一部分能量，使得结构的自振频率发生了变化，减少了地震作用下的结构动力，同时，柱脚的滑移也加速了上部结构的相对位移，对于地震的隔断作用十分明显[3]。3.2柱架层的部分，经过对古建筑木结构的研究，一般是采用不用你铁钉的方法，将梁柱的节点与柱架采用侧脚进行生起，使用的技术包括雀替等特殊手法，这是我国的古建筑木结构柱架中的特殊工艺。侧脚生起的做法和发展，通过有限元分析模型的方法进行了定量的分析后，不仅柱头的加速度的峰值产生了相应，而且檐柱的轴压力的峰值的相应也不同程度地减小，木结构的倾覆弯矩在位移的状态下，各个构件的受力和抗震性能都得到了提升，起到了对木结构的稳定性进行提升的作用。以雀替为例，该技术类似于现代建筑的加腋梁的施工技术，能够丰富里面的同时，增强梁端的抗弯和抗剪性能，使得节点的刚度和强度得到提高，减少及梁柱的计算跨度和应力。3.3铺作层的梁架部分过渡到柱架层，采用弹性的横木交叠的方式，从上到下，层层拼装，得到了倒三角的构件，该构件包含了四部分，由大屋顶、梁拱、挑檐、垫梁等。具有对上不支撑、对构造连接和过渡的作用，避免柱身遭到侵袭、，将荷载进行传递、减少地震带来的危害，节省耗能。

4古建筑木结构的修缮和加固

对于古建筑木结构的修缮和加固，应对古建筑在地震作用下的破坏程度加以分析，根据不同的破坏情况给出加固的方法，通过有限元模拟加以总结，得到不同的结构受力性能以及加固后的提高结果。例如采用碳纤维布和铁件加固技术的特带你，对于加固效果的提升具有很好的作用。采用古建筑木结构构件的梁和柱使用碳纤维布进行加固的实验，得到了构件的破坏性能以及刚度的极限荷载。经过试验表明，使用碳纤维布加固梁和柱具有很好的抗震效果。使得柱架的耗能能力下降，提升了强度和刚度，减少了节点的损坏程度，具有较好的加固效果[4]。但是需要注意的是，采用拟静力试验研究柱架抗震性能时，木材蠕变、强度退化、裂缝出现、材料腐朽以及节点的松动等残损情况，会限制试验过程中作动器臂长的施工，极大地影响了现存古建筑可靠性的鉴定和评估。需要对榫卯节点的半刚性所用的材料进行筛选，使得柱架发生很大水平位移后节点仍保持一定的刚度和强度，降低结构发生真正的破坏的概率。

5结语：

对古建筑木结构进行修缮和加固，要对自然环境下结构的耐久性以及地震条件下结构的加固结构进行多方面的考虑，在设计阶段，旧要考虑对于加固技术进行优化，采用加固建筑物耐久性的方法和计算设计理论，最好的是建立古建筑残损量化标准，进行残损指标计算模型的构建后，在进行修缮和加固。

参考文献

[1]谢启芳,杜彬,李双等.残损古建筑木结构燕尾榫节点抗震性能试验研究[J].振动与冲击,2015,(4):165-170,210

[2]薛建阳,吴占景,张风亮等.碳纤维布加固古建筑木结构基于结构潜能和能量耗散地震破坏评估[J].土木建筑与环境工程,2013,35(6):103-111.

木结构建筑范文第5篇

【关键词】古建筑；木结构；损伤识别；无损检测

0简述

古建筑木结构中，影响木结构安全的核心问题是结构和构件的残损或损伤程度。木材具有易腐朽、虫蛀、硬度低等缺陷，长期暴露在自然环境下，很容易出现诸如开裂、孔洞等残损现象，加上地震、飓风、洪水、滑坡等自然灾害，以及年久失修、战争、人为破坏等因素，木结构和木构件的安全问题成为古建筑木结构预防性保护的核心问题。正如人体“有病治病，无病预防，查体诊断，防患未然”一样，古建筑木结构也要进行检测，鉴定其状态和性能，以便后续维保。损伤识别是结构安全检测工作的一项重要方法和手段。通过现场检查和一般性检测可以掌握古建筑木结构的明显的变形、损伤和损毁程度，而构件、连接节点或结构内部的损伤和力学性能等则很难判断和掌握，需要通过一定的损伤识别方法来实现。对当前常用的损伤识别方法的应用情况加以分析，以期能对同行有借鉴作用。

1木结构损伤识别概况

损伤识别是古建筑木结构损伤检测中的重要方法。不同于一般性损伤检测，损伤识别能够对结构内部损坏位置和程度进行识别检测，比如木构件内部虫蛀、空洞，卯榫节点的腐朽、断裂，结构刚度的降低等。通过木结构的一些关键性能指标的测试结果，判断分析结构或构件是否存在损伤状况，及损伤的部位和损坏程度，是后续结构鉴定的基础，为古建筑木结构剩余寿命的预估和维保提供依据。木结构损伤识别包括损伤位置识别和损伤程度识别。许多学者就损伤位置的推断问题提出各种识别方法，但目前对古建筑木结构损伤识别的研究大多停留在构件和方法层面。损伤程度的识别是古建筑木结构剩余寿命预估和预防性保护的前提。损伤程度识别主要是在预设已知损伤的理想化试验构件（或简易结构）的试验测试与理想有限元模型的对比分析的基础上得出的识别方法，通过修正有限元模型得出某些关键参数的设置方法或刚度矩阵修正方法，和试验结果对比分析，一般可以得到很好的识别结果。然而，在实际应用中，大多数方法不能解决实际工程的复杂性和随机性，还有较大的误差和离散，再加上试验者或分析者的水平等主观因素，误判的风险相对较高。

2损伤识别的方法

2.1有限元模拟与试验对比识别法

有限元模拟与试验对比识别法是通过对结构、构件或缩尺模型进行动力性能测试、振动台测试或现场检测等技术手段获取基本参数，建立有限元模型，并通过理论分析和参数修正等对已知或未知的损伤进行识别的一种方法。但在模拟的过程中会存在着一定的误差，如对构件残损或损伤的尺寸测量误差，力学指标误差，结构或构件的边界条件、简化方式等误差，都会造成所建立的模型与实际的结构不一致，甚至差别较大。为了尽可能让有限元模型和实际应用达到一致，需对模型进行一定程度的修正。如何修正有限元模型以及选择哪些指标参数作为损伤识别的关键敏感性指标成为损伤识别的关键，选择结果直接影响损伤识别的精度。王娟等[1]选取损伤识别研究的对象为多层梁柱中的排架结构，基于所建立的结构有限元模型，对结构的构件采取振动响应下灵敏度损伤识别的方法进行了三种不同损伤状态下的数值模拟识别，并将所得的方程采用修正后的正则法进行求解。这种损伤识别方法适用于对构件之间离散性较大的古木结构，可以对单个构件甚至多个构件的损伤进行识别，在一定程度上考虑了噪声的影响。翁顺等[2]研究了基于子结构有限元修正模型的方法。通过对少数局部子结构有限元模型修正，除了对单一结构进行损伤识别外，理论上也可用于对大型整体结构的损伤识别。在损伤识别效率方面有所提高，对于单一结构的类型有一定的适用性。但这种方法优化求解问题效率低且情况比较复杂，识别过程比较耗时，其有限元模型修正方法在实际工程中还存在着一定的困难。

2.2小波和小波包分析方法

小波分析可以说是傅里叶变换法的一种扩展情况，一定程度上弥补了傅立叶变换的不足。在环境激励下，结构的动态响应往往可以看作是一个非平稳随机过程，并且动态响应信号通常属于非平稳随机信号，而小波分析恰好能够对非平稳随机信号进行较好地处理。小波分析不仅能对时域分析，还能对频域分析，目前在木结构损伤识别中应用越来越多。小波包分析从实际来讲是小波分析中的一种延伸情况，其基本思想是将信息能量进行集中，寻找细节中的有序性，筛选分析其中的规律，继而可以提供精细分析信号的方法。它是多层次划分频带，将进一步分解小波分析中没有细分到的高频部分，从而提高时-频分辨率。Hong等[3]对结构的模态振型部分进行了连续小波变换，通过李氏指数将结构的损伤位置进行定位，发现李氏指数不仅可以对损伤位置进行判断，还可以对损伤程度进行评估。李晓凡[4]通过仅改变指定单元的损伤变量作为损伤信号，对两种不同的小波基函数进行了分解，并将它们在结构进行损伤识别过程中的灵敏度进行了比较，是首次将基于小波变换的损伤程度作为预警指标应用于古建筑木结构中，在损伤定位及损伤程度方面取得了较好的效果。丁科等[5]对多层框架结构利用小波分析进行了模拟，指出小波变换系数能对结构损伤位置进行判断，但不能反映出结构损伤程度的大小。小波分析方法在非稳态信号和高阶模态分析方面表现出很大的优势，但也有一定的局限性。目前的研究大多集中在数值例子和简单实验上。秦堃[6]先对结构建立了有限元模型，选取木结构的小波包能量变化率作为进行损伤识别的指标，梁上各节点上的加速度响应信号通过小波变换进行损伤定位，也可初步评估损伤程度。王鑫等[7,8]在随机激励作用下对古木结构的损伤情况进行限元模拟，对各个节点上的加速度响应信号进行分解，将小波包能量曲率差作为木结构损伤定位的指标，从而得到损伤指标与程度两者的函数关系式。指标具有一定的抗噪声干扰能力，目前主要应用于一些简单的实际工程。

2.3抗侧移刚度法

抗侧移刚度法是对结构力学模型进行一定程度地简化，确定结构层的质量和振动下的模型状态，根据测点的响应情况，确定结构动力特性参数基本值的方法。薛建阳等[9]根据1:3.52的缩尺比殿堂式古建筑模型进行振动台试验，对不同地震的损伤下结构模型在等效抗侧刚度以及侧移情况下对刚度损伤的敏感情况进行分析。基于在柱脚滑移状态下的简化力学模型，对结构观测方程以及结构状态方程进行了推导，并考虑了噪声对试验的影响，研究了结构的振动响应以及在柱脚滑移条件下的等效抗侧刚度。此次的试验对PLS-SVD和EKF法在古建筑木结构等效抗侧能力的在线检测以及对震前抗倒塌方面的预警提供了依据。

2.4超声波法

超声CT技术也是目前较为先进的无损检测方法之一，可以将木构件内部存在的空洞情况以及裂隙发育较为直观地表现出来。马宏林等[10]采用自己研发的整套超声检测系统实现了木构件裂缝及孔洞情况的测试。所采用的干耦合方法，避免了耦合剂的使用，是以往超声波法必须采用耦合剂的一种改进，从而保证了文物免受污染。通过对试块实况及标准试块的检测对比，两者吻合程度较高。将这种方法应用到陕西的西岳庙，取得了较好的检测效果。

2.5应力波法

应力波法是以不破坏检测对象内部的结构构造和外观功能为前提的一种无损识别法。应力波测试仪通过对传感器进行敲击来判断损伤情况，在敲击的过程中不会破坏结构内部结构和正常使用功能，通过测试应力波在木材中传播的速度，拾取回波信号来对内部缺陷情况作出判断。应力波的二维平面图以及线性图通过软件生成，从而可以对木构件内部的具体残损状况作出分析。戴俭等[11]对具有不同形状、不同大小的空洞的榆木试件采用FAKOPP应力波进行研究分析，并研究了不同空洞下的应力波对空洞面积、形状以及波速衰减的采集情况。结果表明：空洞的不断增大可以减小检测面积与实际面积之间的差值,最小可达4%，同时两者之间还存在比较显著的线性关系。FAKOPP应力波在进行空洞采集方面存在较大的误差，其精度还需进一步提高。

3结语

古建筑木结构损伤识别方法从理论上来讲还不够完善，需要进一步探究理论支撑。在试验方面，还需要增加试验样本数量和种类。在有限元模拟方面，还有待进一步探索关键的显著性指标，模型修正方法上还有待改进，没有统一的普遍认可的修正方法。在实际应用中，仍处于发展阶段，每种损伤识别方法还有许多问题需要解决，如使用范围限制、精读，降噪去燥等。单种损伤识别技术存在不同情况的弊端，若综合采用多种识别方法进行损伤识别，是否能提升损伤识别效率，提高识别精确度，取其所长，避其所短，值得后期做进一步研究探索。目前，计算智能与小波分析的结合是木结构损伤识别方面一个较好的研究方向。与目前应用于土木工程结构中的损伤识别方法相比，应用于古建筑木结构损伤识别的方法还是较少，将应用于混凝土、钢结构、桥梁中较为娴熟的方法，运用到古建筑木结构中，是值得研究和探索的方向，比如基于共振频率和反共振频率的方法、基于共振频率和振型的方法、基于频响函数的方法、人工神经网络方法以及混合方法。因此今后应该汲取其他的结构损伤识别的精华部分，运用于木结构中，以促进古建筑木结构损伤识别的发展。

【参考文献】

[1]王娟,杨庆山.藏式古建筑木结构损伤识别的数值模拟［J］.振动、测试与诊断，2014,34（01）:160-167+196.

[2]翁顺,朱宏平.基于有限元模型修正的土木结构损伤识别方法［J］.工程力学,2021,38(03):1-16.

[3]HongJC,KimYY,LeeHC,etal.Damagedetectionus-ingtheLipschitzexponentestimatedbythewavelettransform:applicationstovibrationmodesofabeam[J].InternationalJournalofSolids&Structures,2002,39(7):1803-1816.

[4]李晓帆.基于小波变换的古建筑木结构多尺度损伤分析［D］.西安建筑科技大学,2013.

[5]丁科,邓宇龙,肖运蔚.基于小波分析的多层框架结构损伤识别研究［J］.湖南城市学院学报(自然科学版),2020,29(03):1-5.

[6]秦堃.利用小波包分析古建筑结构损伤研究［J］.价值工程,2017,36(07):109-112.