唐代斗栱与清官式斗栱的挑檐性能对比——兼论斗栱演变的力学因素

本文设计了唐代斗栱与清官式斗栱简化模型,应用力学领域的有限元模拟方法,并开创性地应用数字图像相关实验方法,以模拟和实验两种方式获得了斗栱模型在竖向载荷产生的弯矩下关键构件的角刚度,进而定量对比了唐代斗栱与清官式斗栱的挑檐性能。模拟结果显示,唐代斗栱角刚度比清官式斗栱高约一倍;清官式斗栱模型的实验结果与有限元模拟基本吻合,其承力模式较为简明;而唐代斗栱模型的实验结果表现出了特殊的粘连-锁死区效应,其角刚度也远小于模拟结果。以上结果说明,从唐代到清代,斗栱的演变出现了两种趋势:其一是挑檐性能难以强化,其二是承力模式趋于简化。基于这些定量结果,本文总结出斗栱形制演变中的两个重要线索,对进一步探寻斗栱演变的推动力具有一定的启发意义。