穿斗式木結構研究現狀及存在的問題

蘇志凡

引言

中國古代木結構建筑通常以木構架為承重骨架，墻體做維護結構，按其結構形式來分主要有抬梁式和穿斗式兩大類。抬梁式是使用最廣的古代木結構建筑形式，一般多用于古代宮殿、廟宇等的建造，許多專家、學者已經對抬梁式建筑做了較多的研究，而對穿斗式的研究則比較少。已有木結構建筑方面的研究成果對研究穿斗式木結構民居具有重要的借鑒意義。

1木結構建筑加固修繕方法研究

段春輝對木結構自身存在的缺陷做了系統地總結，針對這些破壞特點提出加固方法，并引入現代先進的加固技術，為我國木結構建筑的保護提供參考。

柯吉鵬針對木結構古建筑的破壞特點分析古建筑木結構加固的必要性，指出傳統加固方法存在的不足，并提出了運用新材料、新技術的現代加固方法。

謝啟芳、薛建陽等對木結構古建筑提出了一種基于位移的加固方法，即通過控制水平地震作用下的最大側移和滑移來提高建筑物的整體穩定性，通過控制最大滑移限值來保證木構架不會發生落架倒塌。

張風亮在汶川地震以后對殘損木結構古建筑進行了震害調查，并對地基基礎、上部結構及圍護墻體三大部分總結了對應的加固方法，對木結構的整體加固采用打牮撥正或落架大修。

淳慶設計了三組（共12種）嵌入式碳纖維板加固木梁試件，通過試驗分析其加固后的抗彎性能，驗結果表明：加固后的木梁抗彎承載力均有明顯提高，松木和杉木提高程度有差異，分別提高了9.1%～35.1%，19.8%～37.4%，并擬合了兩種不同樹種的木梁抗彎承載力計算公式，為以后相關研究提供了參考。

Gilfilla等通過對FRP加固裂縫的木梁進行試驗研究了加固后的剪切和彎曲變形，并與加固前對比，最后給出相應的水平剪力簡化計算式。

A.Borri等采用高強度鋼絞線來加固木梁，對加固前后的木梁進行四點彎曲試驗，試驗結果表明，加固后木梁的強度和抗彎剛度均有很大程度提高，證明了用高強度鋼絞線來加固木梁這種方法的有效性。

Hannan Alhayek通過兩組共20根GFRP加固木梁的三點加載受彎試驗，第一組在木梁拉、壓面均粘GFRP，第二組僅在受拉面粘貼，試驗結果表明，第一組木梁的剛度增加3.5%，第二組木梁的剛度增加3.0%。

Yail J Kim采用CFRP纏繞跨中預留切口的花旗木的加固方法，通過試驗研究其加固前后的承載力和延性，結果表明象加固后木梁的承載力和延性分別提高了184%和165%。

Yeou Fong分別以GFRP和CFRP加固中空木梁，并通過四點彎曲試驗得到了木梁的荷載-位移關系，提出采用截面分析法可以合理地預測GFRP和CFRP加固木梁的荷載-位移關系曲線。

2木結構建筑防火研究

丘桂寧針對木結構山寨吊腳樓建筑群體的自身特點和火災特點進行了分析，探究了影響其火災發生和蔓延的主要因素，并提出了連片的吊腳樓建筑群火災形成過程及建筑內部和周圍對火災傳播的影響。

東南大學王雁楠、邱洪對古建筑群運用數值模擬軟件模擬了木結構建筑的火災蔓延過程，分析木材含水率、風向風速和房屋間距對火災蔓延的影響，并擬合出了建筑物在不同影響因素下火災的升溫速度、釋放熱速度以及平均溫度，并給出了房屋的安全間距和房屋在發生火災時的平均升溫速率計算公式。

天津大學薛奕總結了木結構古建筑的火災特點，深入闡述了木結構古建筑的消防安全問題及現狀，在實地調研的基礎上，充分借鑒古代及現代和國內外的消防安全設計經驗，提出了一套操作性和適應性強的木結構古建筑消防安全體系。

朱玉軍、王建等對磚木結構的古建筑天津利順德大飯店的消防安全問題進行了實地調研，對建筑物的消防盆水和自動排煙系統、防火間距和防火分區、等問題進行分析并進行了數值模擬，結合數值模擬結果提出了該類建筑物的火災防治的措施和火災防控體系。

國外已對建筑物做過較多的火災模擬，美國的Virginia理工大學建立了房屋和走廊的模型以研究煙氣向外蔓延的規律特征。哈佛大學Emons、HW等人通過半經驗的方法建立可燃物的火焰燃燒模型和固體可燃物被引燃模型，分析火災。Bullock通過一個6層木框架房屋的火災試驗研究其抗火能力和采用耐火石膏板的防火構造措施對火災蔓延的有效性。Jeffs對燃燒室窗洞口噴出火焰進行研究，發現火源功率、通風條件及建筑形式等都對火災蔓延有很大影響，并分析了窗口溢流火的熱行為及其溫度變化曲線。

3存在的主要問題

從目前已有的研究現狀可以看出，很多學者都為木結構建筑各方面性能尤其是抗震性能的研究做出了重要貢獻，對木結構建筑的保護和發展有著深遠的意義，但是仍然存在一些問題和不足：

首先，目前對于木結構建筑的研究大多集中于研究古建筑文物，對于村鎮建筑的研究相對較少，由于傳統的木結構民居大多位于偏遠的農村地區，經濟條件相對落后，房屋存在較多的安全隱患且不能及時得到重視，而且許多已有的研究結論和加固方法在經濟上和適用性方面并不適用于村鎮建筑。

其次，對于木結構建筑的研究，傳統木結構建筑大體上可以分為兩類，一種是抬梁式木構架，另一種是穿斗式木構架，抬梁式木構架在北方區域分布較廣，一般用于官式建筑，許多宮殿、寺院、樓閣等古建筑采用此種結構，也正因如此，對抬梁式木結構研究較多，對穿斗式木構架的研究較少。

最后，對于村鎮穿斗式木結構房屋，近些年也有學者對此進行研究，但是大多是對其抗震性能和抗震措施方面的研究。而貴州黔東南地區，并不在地震帶上，設防烈度屬6度區，地震并不是影響該地區房屋安全的主要因素，而且很多研究已經表明，穿斗式木構架本身具有很好的抗震性能。根據實地調查結果來看，影響該地區房屋安全性的主要問題是木結構的耐久性、木構架整體傾斜及火災問題。而對于此類問題的研究較少，且缺少基本的數據資料，針對性差，故有必要對此地區的安全問題進行全面調研，并針對問題提出經濟、簡單、合理的改善方法。

穿斗式木結構民居是木結構建筑的一種重要形式，是我國勞動人民的智慧結晶，承載了最為真實、豐富的歷史與文化信息，有著良好的承載力、耗能與變形能力，并因其獨特的建筑形式廣泛應用于我國南方農村地區。隨著近些年新農村的建設，村鎮居民的居住條件得到了相應的改善，但是由于村鎮住宅房屋的特殊性，仍然存在許多安全問題，尤其是偏遠地區，房屋年久失修，安全現狀堪憂。這些木結構房屋關系著這部分群體的生命財產安全，急需對其進行加固改造。本文在保護傳統民居風貌的前提下，以岜扒村為例，針對穿斗式木結構民居存在的安全性問題，探索出一套與當地房屋相適宜的技術來提高其安全性能和耐久性能。要解決這個問題，就需要掌握該類房屋房屋的現狀和存在的具體問題，并以此為根據來研究提高其安全性能的方法，研究的意義如下：

（1）通過對黔東南從江縣岜扒村穿斗式木結構民居全面、深入地調査，為穿斗式木結構民居的相關研究提供第一手的資料。通過調研對穿斗式木結構民居的結構形式、做法、建筑材料等進行描述，重點對其存在的危險性進行歸納總結，為以后黔東南穿斗式木結構民居的研究做一定的鋪墊基礎。同時，對該地區進行走訪和調查的過程，也是對當地居民普及防災減災意識的一個過程。

（2）在“因地制宜、就地取材、簡單有效、經濟合理”的原則下，研究提升該類房屋安全性能的技術方法，改善當地居民房屋的居住環境和安全性能，有效保障這部分人民群眾的生產生活安全。

（3）保護我國的傳統建筑文化遺產。傳統民居是一個豐富的文化載體，承載著人們的生存、建造智慧和鄉土文化，對木結構的保護具有重要意義。所以，此研究在提升房屋安全性能的同時，促進當地的建筑文化傳承，也可以帶動當地的文化旅游產業，為當地人民創值。

（作者單位：西安建筑科技大學）