在研究对象与研究目标之间——《劳特利奇中国建筑研究读本:历史建筑与空间的社会生产》之中国古代建筑研究方法谈

本文是对《劳特利奇中国建筑研究读本:历史建筑与空间的社会生产》一书中发表的12篇关于中国古代建筑研究论文的方法展开的评述,原文为英文出版,此文做了一定的调整,并以中文发表。作者概述的该书中古代建筑研究方法有:“葫芦串式”“结构拼图式”“切片式”“阐释式”“设计方法推理式”“源头追问式”“过程式”,基本能够代表研究对象和研究目标之间达成的路径。由于原论文作者来自不同国家,因此这种评述有利于了解国际学者对于中国古代建筑研究采用的不同方式方法,加强对建筑史学发展的展望。

古镇古街中的“换装秀”:一种新古典结构功能论的分析

在文化旅游产业繁荣发展的背景下,传统古镇古街历史文化景区中以汉服和少数民族服饰为主的换装式旅行体验持续“高热”。从新古典结构功能论的三个维度展开来看上演在古镇古街的“换装秀”:首先,从本体结构维度来看,其实质是以中国传统服饰遗产为本体的文化展演,传统服饰历经漫长的岁月演变,具有极大的观赏性、体验性以及历史文化价值,是一种独特的文化资源与文化资本,在现代社会中蕴含较大的创造潜力;其次,从其外在结构来看,处于古镇古街中的传统服饰并非一成不变,受古镇古街及其他外在条件的影响,其结构与功能随之更新,成为古镇古街文化旅游的一部分,可以在古镇古街的文化场景中实现自身创造性转化与可持续发展;最后,从其自生结构来看,传统服饰遗产在“传统—现代”转化中具有一定的自主能动性,具有吸引和配置资源的结构功能,由换装体验可以在古镇古街中自主衍生出一系列相关产业,带动古镇古街产业拓展与集聚,形成具有一定规模的结构性产业集群,实现传统服饰遗产在古镇古街中的活化利用与深入拓展。

大同华严寺大雄宝殿抗震构造研究

山西大同华严寺大雄宝殿是一座辽代建筑。为有效保护古建筑,以大雄宝殿为例,采用现场调查与分析论证结合的手段,研究了辽代建筑的抗震构造。结果表明:大雄宝殿浮放石柱础、榫卯、铺作等构造可发挥耗能减震功能,立柱、梁架、建筑高宽比有利于结构抗震稳定;但减柱造形式使得建筑易于产生扭转,高台使得上部结构所产生的地震响应放大。

单檐歇山式古建模型动力特性与多遇地震响应

为了更好保护古建筑,以某单檐歇山古建筑模型为对象,应用已有的试验成果,采用有限元分析方法,研究其动力特性及8度多遇地震响应。采用弹簧单元模拟榫卯节点及斗拱构造,并考虑柱础为平摆浮搁,建立古建筑模型的有限元模型。通过模态分析,获得了模型的基频及主振型;通过对模型输入PGA=0.1g(x向)的水平双向地震波(x∶y=0.85∶1),获得了典型节点的位移、加速度响应曲线、典型单元的内力响应曲线,并对模型的抗震性能进行评价。结果表明:模型基频为1.34Hz,主振型以平动为主;8度多遇地震作用下,模型能保持稳定振动状态,结构的内力和变形均在容许范围内。有限元分析结果与振动台试验结果一致。本研究结果可为单檐歇山顶式古建筑在多遇地震作用下的性能评估及文物保护提供理论依据,为古建文物管理提供参考。

基于三维虚拟技术的《营造法式》中殿堂建筑木结构的复原研究

针对宋代经典建筑典籍《营造法式》中记载的一等材殿堂建筑的大木结构,进行三维虚拟复原研究及可视化设计呈现,建筑平面和剖面分别参考书中的“殿阁身地盘九间身内分心斗底槽”图样和“殿堂等六铺作分心槽草架侧样第十四”图样,屋顶的结构形式参考书中记载的四阿顶。《营造法式》中关于大木作的记载非常充分,包括大木结构的规律、构件的做法、建筑形制与用材的关系、人工与用料以及丰富的大木作图样等,可供三维虚拟复原工作参考的内容较多。通过建筑考古、文献研究及图样考据等方法,梳理《营造法式》中记载的一等材殿堂建筑木结构的空间信息以及大木作构件的结构数据,利用三维仿真与虚拟现实等技术,针对其木结构进行三维复原,并将成果进行可视化虚拟展示,可以为当下的仿古建筑设计提供木结构方面的有益参考。

“降”的音义考释与上古汉语变读规则

“降”原本是自主不及物的动作动词,其常见及物结构其实是使动用法;同时兼有“于”字结构、双宾A式两种用法。根据三条变读及句法规则:1)自主不及物的动作动词的使动从不变读,2)“V+非受事”动词变读去声,3)同一动词若同时进入“于”字结构、双宾A式,则后者变读去声,我们认为双宾A式的“降”读见母去声其实是去声变读,由此反推出“于”字结构的“降”及其原始词皆读见母平声。进一步观察得出:事件的弱势方充当主语,属“客方”句式、“降”变读匣母平声;若事件的强势方充当主语是为“主方”句式、“降”应该读见母平声。

中国古建筑木结构修复加固技术分析与展望

以古建筑穿斗式和抬梁式等主流木结构为研究对象,针对裂缝、糟朽、弯垂、拔榫滚动等典型的损伤形式,分类综述了中国古建筑传统木结构修复加固技术及现代相关技术.基于建筑遗产保护的原则,对几类木结构修复加固技术利弊进行评价.分析发现,传统木构修缮技术并不能完全符合现代建筑遗产保护的需求,而现代技术尚不能较好地弥补传统技术体系不足.对此,借鉴国内外古建筑木结构修复加固最新的实践探索,从理念、工作流程、技术内容等方面,进行了探讨和展望.在理念上,应满足建筑遗产价值保护需求,并考虑中国建筑文化、审美特点;在流程体系上,应综合多学科的现代技术手段,建立系统严谨的流程体系;技术上,应在传承和探索传统技术基础上积极引入新材料、新技术,以弥补传统的不足.

中国古代木构建筑抗震机理及抗震加固效果的试验研究

为探究中国古代大木作(带有斗的木构建筑)结构抗震机理和抗震加固的有效方法,对缩尺比为1/3.52二等材宫殿当心间模型在同样条件下分进行了模拟地震动的振动台试验研究,测试了模型结构加速度、速度和位移的动力时程响应;模型结构的自震频率和阻尼比。结果表明,古代大木作结构的抗震机理主要表现为两个方面:(ⅰ)因柱根滑移而隔震;(ⅱ)斗以及普柏枋因弹塑性变形和摩擦滑移消耗掉大量地震能以致结构减轻了震害。

中国古代大木作结构振动台试验研究

依照宋代《营造法式》中的规定方法建造了木构实体模型进行模拟地震振动台试验。采用多测点多指标同步测量,按结构自然分层对柱根滑移、榫卯变形、斗拱的变形、复位、耗能等进行了定量测试。结果表明中国古代"抬梁式"木构架地震反应较小,结构具有良好的减振消能能力。论文概要地分析了古代木构建筑巧妙独特的抗震方法,以试验数据揭示了一个古老而全新的抗震结构体系。

斗结构功能试验研究

结合充分的文献资料和实物研究,本文系统地介绍了古代木构建筑中斗的构造、结构功能及其发展演化,并依照宋代《营造法式》中的规定方法建造了斗模型,进行低周反复荷载试验。根据试验结果概要的阐明了斗的受力机理及抗震性能。

中国木结构古建筑榫卯连接节点抗震性能研究进展

榫卯连接是中国木结构古代建筑的重要特征。在外荷载作用时,节点内部榫头与卯口之间会产生挤压、摩擦、弯曲、剪切等复杂的相互作用,其具有完全不同于现代结构的力学特性。由于在地震作用下,梁柱等构件一般会处于弹性工作状态,节点的抗震性能就决定了整个建筑的安全,因此该领域已成为古建筑保护工作的研究热点方向。对中国古代建筑榫卯节点抗震性能研究进展情况进行了梳理,并对其未来的发展趋势进行了总结和讨论。

故宫太和殿木构件现状分析及加固方法研究

为加强对古建筑的维修保护,故宫博物院对太和殿进行了勘查,发现如下木构件问题:西山挑檐檩跨中挠度过大;三次间正身顺梁及山面扶柁木榫头位置下沉10 cm;明间藻井下垂13 cm,井口爬梁已经开裂。通过运用结构力学相关方法,对这些构件的结构现状进行理论分析,研究了问题产生的原因,讨论了相应的加固方案,解决了这些问题。结果表明:西山挑檐檩虽然挠度较大,但强度满足要求,不需要加固;山面扶柁木榫头下沉的原因是局部受弯强度不足,但已通过支顶解决该问题;正身顺梁榫头下沉的可能原因是材料老化,局部受拉、弯、剪强度不足,通过采用钢木组合结构进行了加固;藻井下沉的原因是木材老化,井口爬梁抗弯及抗压承载力不足,通过采用扁钢箍加固的方法进行了加固。研究结果可为古建筑保护及修缮提供参考。

故宫太和殿抗震构造研究

2008年的汶川地震造成大量现代建筑破坏,而古建筑木结构则相对保持完好。为探讨中国古建筑木结构的抗震机理,以故宫太和殿为例,采用分析论证方法,研究其抗震性能。根据太和殿构造组成特点,从布局、基础、柱子、榫卯节点、斗栱、梁架、屋顶、墙体等部件出发,分析各部件构造对结构整体抗震性能的有利影响。结果表明:太和殿布局合理,可避免扭转形式振动;基础处理技术有利于缓冲地震波向上部结构传递;柱底平摆浮搁可产生滑移减震效果;榫卯节点及斗栱的分层构件的相互摩擦挤压有利于耗散地震能量;梁架低矮,可满足地震作用下的抗滑移及倾覆要求;屋顶厚重,可提高结构整体稳定性;墙体构造则有利于减小地震造成的木构架变形。

明清古建筑木结构典型抗震构造问题研究

为保护古建筑,采用分类统计方法,研究了我国明清古建筑木结构的典型抗震构造问题。基于大量工程现场勘查结果,对古建筑木结构的典型抗震构造问题进行了归纳汇总,分析了原因,提出了加固建议;基于典型算例,对古建筑木结构加固方法进行了深入论证。结果表明:我国古建筑木结构的柱子、斗棋、榫卯节点、梁架、屋顶等各部位都容易产生开裂、糟朽、变形、拔榫等抗震构造问题并影响结构的抗震性能,而这些问题的产生原因主要与木结构的构造特征、木材材料性质及施工保养等因素有关;对这些抗震构造问题及时采取合理有效的加固措施,可减轻或避免结构产生的震害。

中国古代大木作结构抗震构造研究

通过对翔实历史与考古资料的调查,并结合于中国古建筑遗构的勘测,进行了许多有关这类结构的起源、发展和演变方面的研究工作,结果表明:(1)木构架具有相当好的抗(耐)震性能,由于这类木造结构的材料具有良好的弹塑性性能、以及榫卯节点的柔性连接,以致在地震过程中,大量的地震动能量被消耗掉。(2)在其结构构造方面,采用了许多诸如柱的生起、侧脚等木作工艺;柱顶、柱脚分别连以阑额、地以及其他的结构构件,使柱架层形成一个闭合的构架系统,并与重量很大的屋盖结合,俾使构架具有很大的稳定性和抗震性能。(3)通过阑额、由额与柱头方之间施以拱眼壁或蜀柱或人字拱;在节点部位施以绰幕方等的构造方式,显著增强了结构整体与其构件和节点的抗弯刚度。(4)对于单体建筑,通常情况下采用矩形或其他规则的几何图形作为其平面,在构架竖向上,通常为(下大上小的)棱台形,尤其对于多层建筑。实践证明这种构造方式具有较好的抗震性能。(5)通过抛光柱基础的顶面,显著地减少柱底与柱基础顶面之间的摩擦进而有效地产生隔震作用,使结构免于坍塌。总之,中国古建筑结构体系是高度有机的,对其科学的构造原理进行研究和探索,是一件有意义的事情,并且无疑地对我们现代的建筑活动以有益的启示。

西安城墙永宁门箭楼振动台试验研究

为了研究明清时期厅堂式木结构的抗震性能,以西安城墙永宁门箭楼为研究对象,按照清工部《工程做法则例》的规制制作了缩尺比为1∶6的局部结构模型,并对其进行了地震模拟振动台试验,分析了模型结构在不同强度模拟地震激励下的动力反应和动力特性。结果表明：随着模拟地震激励的增大,结构的自振频率逐渐衰减,阻尼比逐渐增大;动力放大系数β沿模型高度逐层减小,顶部β的范围为0.166~0.633,说明结构的抗震性能良好;剪力—层间位移滞回曲线饱满,说明模型结构具有较强的耗能能力,其中柱架的耗能能力较强,占滞回耗能总量的91.8%~95.4%,在结构滞回耗能中起主要作用。研究结论对于西安城墙永宁门箭楼复建具有指导意义。

西安清真寺木牌楼结构特性与抗震性能分析

研究木结构古建筑的结构特性对保护和维修古建筑遗产具有重大意义。文中以西安清真寺木牌楼为研究对象,用弹簧单元模拟榫卯连接的半刚接特性,对其进行有限元数值分析。通过对榫卯连接的非线性接触分析得到了其各方向刚度值;在竖向荷载作用下结构的实际内力远小于其强度设计值,其安全裕度在60%以上;给出了结构的运动微分方程,结构模态分析得出木牌楼前6阶频率及其振型;通过谱分析与时程分析,结果表明木结构古建筑的偏柔特性,并具有较好的减震耗能特性以及榫卯连接"遇强则强"的智能减震特点。分析及计算结果为木结构古建筑的维修和保护提供了理论依据。

西安清真寺木牌楼结构特性分析

为了深入研究中国木结构古建筑的结构特性,以西安清真寺木牌楼为研究对象,用弹簧单元模拟榫卯连接的半刚接特性,建立模型并对其进行有限元数值分析.通过对榫卯连接的非线性接触分析得到了其各方向刚度值;在竖向荷载作用下,由静力分析计算结果可知,其抗压、抗弯和抗剪承载力均满足要求,并且结构的平均安全裕度为85.3%;由结构模态分析得出了木楼牌前6阶频率及其振型;通过对模型在El Centro波、Taft波与兰州波作用下的地震反应分析,结果表明,木结构古建筑具有较好的耐震性能以及榫卯连接具有"遇强则强"的智能减震特点.分析及计算结果为中国木结构古建筑的维修和保护提供了理论依据.

故宫太和殿动力特性与常遇地震响应

为更好地保护故宫太和殿,采用有限元分析方法,研究了太和殿的动力特性及常遇地震作用下的响应。采用弹簧单元模拟榫卯节点及斗拱构造,并考虑柱础为铰接,建立了太和殿有限元模型。通过模态分析,获得了太和殿基频及主振型;通过对模型进行时程分析,获得了典型节点的位移、加速度响应曲线,以及典型单元的内力响应曲线,评价了太和殿的抗震性能。结果表明:太和殿基频为0.9Hz,主振型以平动为主;常遇地震作用下,太和殿能保持稳定振动状态,结构的内力和变形均在容许范围内,且斗拱及榫卯节点均能发挥一定的减震作用。

古建筑木结构抗震构造评估研究

为保护古建筑,采用归纳及分析方法,对中国古建筑木结构的抗震构造评估进行了探讨。基于《古建筑木结构维护与加固技术规范》相关规定,对古建筑木结构抗震构造的评估内容进行了论述;基于古建筑抗震构造评估现状,对现有的评估方法进行了归纳和汇总;基于2个典型实例,对古建筑木结构抗震构造评估内容和方法提出了相关建议。结果表明:中国古建筑木结构抗震构造评估主要包括柱子、斗拱、榫卯、梁架、屋顶、墙体及构架整体性等内容,评估方法有目测法、尺量法、无损检测法、三维激光扫描法、有限元法、试验法等;为实现古建筑抗震构造全面有效的评估,评估内容应不断完善,评估方法应综合运用,智能评价技术也应鼓励推广。