名师推荐木结构建筑之节点分析

古建筑木结构榫卯节点分析一、前言中国是四大文明古国之一，在源远的历史长河中，流传下了无数珍贵的物质和文化遗产，而其中重要的一部分就是古建筑木结构。

古建筑木结构在世界建筑之林中独树一帜，影响深远，是东方建筑的代表。

古建筑木结构有其独特的构造方式，如高台基、榫卯连接、平摆浮搁、侧脚和升起、雀替、斗拱铺作层等，展现出良好的抗震性能。

不用一钉一铆，整体体系以木构架为主要承重构件，全靠木构件之间相互搭接和穿插而建造。

被称为三大“世界奇塔”之一的释迦塔，是中国现存最高最古老的木塔，历经九百多年依然屹立不倒。

二、榫卯节点古建筑木结构总体可分为井干式、抬梁式和穿斗式等三种结构形式。

梁柱是主要的受力构件，承载建筑的自身及外界荷载，而榫卯节点将梁柱构件连接到一起，形成木构架。

因此，梁柱节点的榫卯连接是木结构研究中的重要部分。

榫卯节点中，“榫”即为凸出木构件，“卯”为凹部木构件。

榫卯节点具有不同于现代建筑结构节点的特性，其既具有很强的转动能力又能够传递一定的弯矩，具有明显的半刚性特性。

常见的榫卯连接形式有直榫和燕尾榫两种。

直榫中榫径与榫头同宽，多用于木构件的穿插。

燕尾榫榫头大于榫径，一般用于水平木构件与竖直木构件间的连接。

三、榫卯连接工作机理以燕尾榫为例，分析榫卯节点在地震中的受力机理。

为了施工安装方便，一般卯口尺寸略大于榫头尺寸，因此榫卯节点中会存在一定的间隙。

当外部震动较小时，榫卯之间发生微小转动，结构利用构件转动与接触面间的摩擦抵消震动破坏的能量。

当震动较大时，榫卯节点会产生弯矩，轴力和剪力。

此时，梁受到力的作用，榫头与卯口产生挤压应力，梁上的轴力与摩擦力、挤压应力平衡。

随着梁震动位移增大，榫头以榫径为支点，与卯口内壁之间发生位移。

由于燕尾榫榫头宽度大于榫径宽度，位移产生时，榫头侧面受到卯口侧壁挤压应力增大，摩擦力也相应增加。

相对滑移产生剪力，此时榫头顶部与卯口上部挤压作用明显，弯矩作用产生。

当转角增大到一定程度时，卯口侧壁与榫头侧面的挤压应力达到极限值，会导致卯口破坏或榫头折断。

标题：古建筑榫卯节点力学模型与抗震加固研究1. 引言古建筑是我们宝贵的文化遗产，其中的木结构建筑以其独特的工艺和建筑风格，承载着丰富的历史和文化内涵。

然而，由于受到自然灾害和人为破坏的影响，许多古建筑面临着不同程度的损坏和衰退。

如何有效地保护和抗震加固古建筑，成为了当前的研究热点之一。

本文将从木结构古建筑榫卯节点力学模型和抗震加固方面展开全面的讨论和分析。

2. 木结构古建筑榫卯节点力学模型2.1. 榫卯节点的构造和特点古建筑中的榫卯节点是指通过榫头和卯榫相互咬合，形成稳固的连接点。

这种传统的木结构连接方式具有独特的机械原理和结构特点，经过千百年来的实践检验，展现出了较强的稳定性和承载能力。

在力学模型方面，榫卯节点的设计原理和受力特点是理解木结构古建筑整体稳定性和强度的关键。

2.2. 古建筑榫卯节点的力学模型传统木结构古建筑中的榫卯连接方式呈现出了复杂的力学特性，包括受力分布、应力传递和变形规律等方面的问题。

通过建立榫卯节点的力学模型，我们可以深入理解榫卯连接在外力作用下的响应机制，为后续的抗震加固研究提供理论支撑。

3. 木结构古建筑抗震加固研究3.1. 古建筑抗震加固的必要性由于古建筑的特殊文化价值和结构特点，一旦发生地震等自然灾害，其抗震能力往往十分有限，易受损或倒塌。

进行古建筑的抗震加固研究对于保护这些珍贵的文化遗产至关重要。

3.2. 抗震加固技术的应用与研究针对木结构古建筑的抗震加固技术，现有研究主要集中在结构加固、榫卯节点加固和材料应用等方面。

其中，如何有效地应用榫卯节点的力学特性和设计原理，结合新型材料和加固技术，成为了当前研究的焦点之一。

通过实验和理论模拟，可以验证加固方案的有效性，并为实际工程提供可行方案。

4. 个人观点与总结古建筑榫卯节点力学模型和抗震加固研究是一项具有重要实践意义和深远文化价值的课题。

通过全面的力学模型和抗震加固技术研究，可以有效地保护和传承木结构古建筑的独特魅力和历史内涵。

第19卷 第2期 中 国 水 运 Vol.19 No.2 2019年 2月 China Water Transport February 2019收稿日期：2018-11-27作者简介：陈光明（1993-），男，上海理工大学硕士生，研究方向为防灾减灾。

徐建设（1972-），男，上海理工大学高级工程师，研究方向为钢结构、混凝土结构、预应力结构。

古建筑木结构榫卯节点分析与研究进展陈光明，徐建设（上海理工大学，上海 200082）摘 要：中国古代建筑在世界建筑之林中占有重要地位，其中以木结构为主的建筑体系影响最为深远。

古建筑木结构中的榫卯连接方式是中国古代工匠的一项伟大的技术创造，是确保木结构建筑具有良好抗震性能的关键措施之一。

目前，许多现存的古建筑木结构使用年限己久，结构损坏严重，木结构榫卯节点力学研究工作显得非常重要。

文章通过介绍榫卯节点的工作机理及国内外研究进展，为木结构榫卯节点研究提供参考。

关键词：古建筑木结构；榫卯节点；工作机理中图分类号：TU366 文献标识码：A 文章编号：1006-7973（2019）02-0222-02一、前言中国是四大文明古国之一，在源远的历史长河中，流传下了无数珍贵的物质和文化遗产，而其中重要的一部分就是古建筑木结构。

古建筑木结构在世界建筑之林中独树一帜，影响深远，是东方建筑的代表。

古建筑木结构有其独特的构造方式，如高台基、榫卯连接、平摆浮搁、侧脚和升起、雀替、斗拱铺作层等，展现出良好的抗震性能。

不用一钉一铆，整体体系以木构架为主要承重构件，全靠木构件之间相互搭接和穿插而建造。

被称为三大“世界奇塔”之一的释迦塔，是中国现存最高最古老的木塔，历经九百多年依然屹立不倒。

二、榫卯节点古建筑木结构总体可分为井干式、抬梁式和穿斗式等三种结构形式。

梁柱是主要的受力构件，承载建筑的自身及外界荷载，而榫卯节点将梁柱构件连接到一起，形成木构架。

因此，梁柱节点的榫卯连接是木结构研究中的重要部分。

功能、结构、艺术——木结构节点欣赏柏文峰【摘要】本文从功能、结构、艺术的角度出发，对国内传统民居和国外一些优秀木结构的节点做法进行了简要介绍，并据此对我国木结构建筑的发展提出了一些建议。

【关麓词】木结构节点金属材料我国传统木结构曾经有过辉煌的历史，是古代宫殿、庙字、桥梁和部分民居的主要结构形式。

多年来，由于滥砍滥伐，我国森林资源受到严重破坏，木结构建筑的建造受到严格限制，相关产品、技术的开发十分落后，建筑领域中混凝土、钢材和其他化学合成建材大行其道，这些建筑材料在生产、使用和废弃过程中会对环境造成污染，不符合可持续发展的要求。

因此，在大力提倡绿色建筑、生态建筑的背景下，木材作为一种利用太阳能可再生的绿色天然建材，又重新进入人们的视野。

一、我国木结构现状我国新建木结构建筑大多集中在边远民族地区，木料就地取材，不同民族、不同地区的木建筑对于节点有不同的处理方式。

以云南西双版纳傣族民居（图１）和香格里拉藏族民居（图２）为例：两类民居结构构件的加工制作均为手工完成，傣族民居木结构柱子用料较细，如果纵横方向的楼面梁在同一标高与柱子相交，柱子的截面削弱过大，危及结构安全。

所以，傣族民居楼面梁在纵横两个方向上锗开，有一定高差，既维护了主体结构的侧向稳定性，又保证了竖向承重结构（柱子）的安全。

这是在传统技术和材料条件下较为科学的建造方法，由此自然形成了傣族传统民居轻盈朴素的建筑风格。

与此形成鲜明对照的是香格里拉藏族民居，当地历史上森林资源丰富，民居选材用料颇为大气，柱粗梁高，重施彩绘，体现了藏族同胞粗犷外露的性格，建筑具有鲜明的地域特色。

从节点上看，由图１傣族民居图２藏族民居２３０于柱子粗大，即使两个方向的楼面梁在同一标高处的柱头交汇，对柱头的削弱也不至于影响结构安全，构件实际承受的荷载远远低于构件本身的承载力，结构逻辑缺乏理性。

每栋传统藏族民居的木材用量平均在２００ｍ３左右，为傣族传统民居平均每栋木材用量的３倍以上。

木构节点案例木构节点是建筑结构中常见的一种构件，它通常用于支撑和连接木质构件，以增强整体结构的稳定性和承载能力。

下面我们来列举一些木构节点的案例，以便更好地理解和应用这种结构构件。

1. 肢状节点：肢状节点是一种常见的木构节点，用于连接主梁和次梁。

它通常由一条主材和两条次材组成，形状类似于一个“T”。

肢状节点可以通过榫卯连接或螺栓连接，具有较高的承载能力和稳定性。

2. 榫卯节点：榫卯节点是一种传统的木构节点，常见于中国传统建筑中。

它通过在木材上开凿榫口和卯榫，然后将两根木材通过榫卯连接在一起。

榫卯节点具有良好的力学性能，能够有效地传递和分散荷载。

3. 框架节点：框架节点是一种常见的木构节点，用于连接和支撑构架结构。

它通常由多个木质构件组成，通过榫卯、螺栓或钢板连接在一起。

框架节点能够提供较大的刚度和稳定性，适用于大跨度的建筑结构。

4. 榫槽节点：榫槽节点是一种常见的木构节点，用于连接和支撑梁柱结构。

它通过在梁柱上开凿榫槽，然后将榫头嵌入榫槽中，通过榫卯连接。

榫槽节点具有较高的稳定性和承载能力，适用于需要较大刚度和抗震性能的建筑结构。

5. 榫肩节点：榫肩节点是一种常见的木构节点，用于连接梁和柱。

它通过在梁和柱上开凿榫口和肩口，然后将梁的榫头嵌入柱的肩口中，通过榫卯连接。

榫肩节点能够有效地传递和分散荷载，提供较高的稳定性和承载能力。

6. 斜撑节点：斜撑节点是一种常见的木构节点，用于增强结构的稳定性和抗震性能。

它通常由一根斜撑和两根木质构件组成，通过榫卯或螺栓连接在一起。

斜撑节点能够有效地消除结构的水平位移和倾斜，提高整体的抗震性能。

7. 环榫节点：环榫节点是一种特殊的木构节点，常见于中国古代建筑中的檐柱连接。

它通过在檐柱和悬饰上开凿环榫，然后将悬饰的环头嵌入檐柱的环榫中，通过榫卯连接。

环榫节点具有独特的结构形式和装饰效果，展示了中国古代建筑工艺的精湛技艺。

8. 弯曲节点：弯曲节点是一种特殊形状的木构节点，常见于曲线形状的建筑结构。

木结构建筑的架构及设计分析法随着人们对环保、自然、健康等诉求的不断提高，在建筑领域，越来越多的人开始重视木结构建筑的建造。

与传统的混凝土、钢结构等建筑相比，木结构建筑具有轻、环保、经济等特点，因此也越来越受到人们的青睐。

本文将从架构和设计角度出发，对木结构建筑的分析方法进行探究。

一、架构分析法架构是建筑物的骨架，它需要承受建筑物的各种负荷，并将其均匀地分散到支撑点上，使整个建筑物保持平衡。

在木结构建筑中，架构非常关键，因为木材的力学性质与钢、混凝土等材料有很大的区别。

如何设计出稳定、坚固、耐用的木结构架构，是木结构建筑的重要问题。

首先，从力学角度出发，架构分析法需要考虑的因素有：重量、载荷、地震、风力等。

在设计架构时，需要考虑到这些因素的影响，选择合适的连接方式和设计方案。

例如，在应对地震和风力的挑战时，需要考虑梁柱连接的稳定性和耐用性。

另外，在木结构建筑中，单板的厚度、切割、拼接、粘接等因素也需要考虑进去。

这些因素的考虑，使得架构能够适应各种场所和环境。

其次，架构分析法还需要考虑到建筑物实用性和美观性。

在设计建筑物时，需要考虑到不同用途的实用性，包括居住、商业、文化等各种类型的建筑。

同时，还需要考虑到建筑物的美观性，因为建筑物的美感直接影响着人们对它的感受和使用。

针对不同类型的建筑，设计师需要挑选出合适的立柱、梁、墙板等材料和设计方案，从而营造出舒适、美丽的空间。

二、设计分析法除了架构分析法，设计分析法也是木结构建筑设计的重要手段。

设计分析法包括了材料、施工技术、建筑形式等方面的分析。

如何合理选择木材、保护木材，如何优化设计方案、提高施工效率，如何与周围的环境相协调，都需要进行综合性分析。

首先，在设计木结构建筑时，需要考虑到木材的优缺点。

木材具有天然、环保、保温、隔音等优势，但也易受潮、易腐、易燃等缺点。

因此，选择合适的木材品种和快速做好保护工作尤为必要。

其次，木结构建筑的施工技术也需要得到充分考虑。

木工结构施工中的关键节点管理近年来，随着建筑行业的快速发展，越来越多的木结构建筑被人们所关注和选择。

与传统的钢筋混凝土结构相比，木结构具有环保、可持续、自然美观等优势，因此在现代建筑设计中得到了广泛应用。

而在木结构施工中，关键节点的管理是确保建筑安全和质量的重要环节。

本文将从关键节点的定义、管理方法及案例分析等方面展开讨论，以加深对木工结构施工中关键节点管理的理解与应用。

1. 关键节点的定义关键节点指的是木结构施工中需要特别关注、处理和控制的重要连接点或接头部位。

它们在结构稳定性、力学性能、抗震性能以及整体质量控制中起着至关重要的作用。

常见的关键节点包括木柱与木柱、木柱与梁、梁与梁之间的连接等。

2. 关键节点的管理方法为了确保关键节点的质量和安全，施工管理人员应采取以下方法进行有效管理。

2.1. 设计阶段的关键节点分析在施工前的设计阶段，应通过结构分析和计算，对木结构的关键节点进行详细分析。

特别是那些可能受到外部载荷、热胀冷缩等因素影响的节点，需要进行特殊设计和增强措施。

同时，还需根据具体的项目要求和规范标准，制定相应的节点连接细节图，并确保设计方案与施工方案的一致性。

2.2. 施工过程中的节点检查在施工过程中，应严格按照设计方案进行节点的施工，确保连接的准确性和一致性。

特别是需要焊接、钉固、胶粘等方式进行连接的节点，施工人员应具备相应的专业知识和技能，并保证施工质量符合规范标准。

另外，还需定期进行节点的检查和评估，确保关键节点的质量和安全。

2.3. 质量控制与记录在施工过程中，应加强对木结构关键节点的质量控制。

可以通过抽查、检测、试验等方式，对节点的强度、稳定性、变形等进行评估。

并按照项目要求和规范标准，及时记录并报告相关的质量问题。

同时，还应建立完善的质量管理体系，以提高施工质量和效率。

3. 案例分析以下是一些关键节点施工管理的案例分析。

3.1. 木柱与木柱之间的连接在某个木结构建筑的施工中，施工人员发现木柱与木柱之间的连接出现了松动现象。

木构造节点设计木结构建筑是人类最早兴建的建筑结构之一, 早在3000 年前就作为古代希腊和埃及的基本梁柱结构体系。

木结构因其结构性能和美学价值, 留下许多不朽之作。

在我国传统建筑中, 被广泛运用, 并且凭借精湛的木构结构技术和构造的艺术特色, 使得我国的传统木构建筑在世界建筑体系中独树一帜。

而在任何一个建筑技术体系中, 结构形式都是具有决定性作用的核心部分, 限定着建筑的整体形态、空间组织以及建筑的外观造型, 同时也代表着施工技术的时代水平。

1、木构建筑的二种结构形式1. 1 梁柱结构体系梁柱结构体系是一种传统的建筑形式, 它是由跨度较大的梁柱结构形成主要的传力体系, 无论竖向荷载还是水平荷载, 都由梁柱结构体系承受, 并最后传递到基础上。

1. 2 轻型木结构体系轻型木结构是由构件断面较小的规格材均匀密布连接组成的一种结构形式, 它由主要结构构件( 结构骨架) 和次要结构构件( 墙面板、楼面板和屋面板) 共同作用、承受各种荷载, 最后将荷载传递到基础上, 具有经济、安全、结构布置灵活的特点, 所以在北欧和德语地区被大量用于住宅建筑中。

2、结构体系概述(一)结构体系构成轻型木结构采用规格材作墙骨，木基结构板作面板的框架墙承重，支承规格材组合梁或层板胶合梁作主梁或屋脊梁，与木基结构板材构成楼盖和屋盖。

此种结构在施工时独立组装的楼板系统能够提供一个工作的平台，因此，轻型木结构亦称为“平台式骨架结构”。

结构主要组成部分为屋面结构、墙面结构和楼面结构。

(二)结构特点轻型木结构将间距紧密的规格材与面板结合使用，形成建筑物结构骨架，承载力、刚度和整体性通过主要结构构件(骨架构件)和次要结构构件(墙面、楼面和屋面板)的共同作用得到。

屋面板和楼面板既可以承担竖向设计荷载，同时可设计为墙面的水平支撑，与墙面结构一起组成抗侧力体系。

因此，轻型木结构是高次超静定结构，这一优点使一些非结构构件也能参与抗侧力作用，提高了抗侧刚度和安全储备轻型木结构材料利用率高。