浅谈木建筑的发展历程 摘要:通过引用亚洲、美洲、欧洲等地的木建筑重要案例,介绍了木建筑的历史与发展,并在环境可持续发展的概念上 论述了木建筑再崛起的关键与可能性。 关键词:木建筑,木筋墙,建筑风格,可持续发展 在人类文明的发展进程中,木材如同土石材料一样,是最原 始的建筑材料之一。人类除了大量使用木材外,在构筑工艺及技 术上也精益求精,积累了丰富的建筑知识,造就了许多不朽的文 化资产。因此,木建筑在建筑史上占有重要的地位。工业革命以 来,现代建筑行业蓬勃发展,以钢筋混凝土结构为代表的现代建 筑一座座拔地而起。与此同时,给人类的自然环境也带来了无穷 的灾难,全球变暖、生态失衡、土石流失等灾害接连而至。 进入21世纪,人类面对的是重要的反省时期。在科技及工 业高度发展的背景下,环境生态的经营与维护已成为最受关注的 焦点之一。以房屋开发而言,虽然现代建筑的营建技术已趋成 熟,却也经常是破坏环境生态的主要行为之一,其中以水土资源 的不当开发、二氧化碳的过度排放,以及资源的过度耗费等最为 严重。 木建筑曾经是中国最具有成就的建筑形态,然而曾几何时, 木建筑在中国已成为熟悉却又遥远的名词,存留下来的只是朗朗 上口的历史文献以及无数“说不清”的经验法则。幸而,在“绿色 建筑”、“生态建筑”思潮的推动之下,木建筑逐渐获得市场的青 睐,许多营建业主及建筑师也都跃跃欲试。 1 木建筑的过去 在古代中国,木材一直是最重要的建材。中国木建筑的类型 融合了社会的阶级形态、儒释道的宗教精神及哲学文化等。更重 要的是,它体现了古时中国人对自然的尊重。仰韶文化的西安半 坡遗址中(公元前4800年~公元前4300年),发现以木柱支撑的 半覆土建筑物;安阳的殷墟遗址中(公元前1766年~公元前1122 年),出现以砾石及铜片为柱基础的木质柱梁建筑形态;战国时代 (公元前475年~公元前221年)的青铜雕饰中,也明显可见柱梁 式的木建筑,甚至连斗拱的构造方式也已然存在。此后,一直到 公元600年,这段时期虽然没有明显木建筑民居文化的记录,但 依据同时期朝鲜及日本留存下来的文献显示:中国式木建筑形态 已被广泛传播,并且影响了远东地区的建筑文化。宋代的《营造法 式》(1103年)详细而又系统地描述了木建筑的材料、构法、作式及 形态等,足见当时木建筑的工艺水准已达巅峰。清代的《工程做 法则例》(1734年)则列举了不同功能、形式的建筑构筑规则。与 《营造法式》不同的是,此规则详细列出了每一构件的尺寸,反映 出宋、清两代木建筑的差异及发展历程。 世界最高木建筑———应县木塔,塔总高67.31 m,是中国现存 唯一的纯木构大塔。应县木塔建于辽清宁二年(公元1056年), 在寺的前部中心位置上,当时是寺中的一个主要建筑。900年来, 木塔曾经受了多次强烈地震的考验,屹然不动,未受到任何损害, 这说明它的抗震力很强,反映了中国古代木构建筑的成就。应县 木塔是中国现存木构建筑之最,也是现存世界古代木构建筑之最 高者。 在北美洲,最早的木筋墙建筑是由欧洲殖民者所建造的。来 自欧洲不同地区的移民建造了不同形态的木建筑,诸如著名的希 腊复兴风格(Greek Revical Style)、意大利风格(Italianate Style)、安 妮女王风格(Queen Ann Style)、木格架形式(Stick Style),出现于 十九世纪五六十年代,其特征为石板的陡斜屋顶与金属装饰组 合,外墙大量使用木条及几何的装饰图案,房屋平面往往不呈几 何对称形状,在门廊的柱、托架及梁端部常有雕饰的手法。大部 分的建筑物为木构造,也有少数为砖木混造的形式,许多房屋细 部的设计仍承袭着欧洲风格。1874年美洲东部出现最早的斜屋 顶住宅形式(Shingle Style),是由建筑师理查森(Henry Robson Richardsons,1836年~1886年)设计的。其特色包括在建筑物外 墙大量使用条板覆盖,并且使用大倾斜度的屋顶。这些都充分反 映了木材的特性及质感。 在欧洲,目前确切可考的木筋墙建筑形态可溯至13世纪末, 最古老的德国若墨(Romer)的建筑建造于1296年。在法兰克福 的萨克豪森,则发现建造于1291年~1292年间的木筋墙建筑。 15世纪以后,依据历史文献推断,精确的力学计算技术已明显应 用于木筋墙建筑,于是更合理、更高难度的建筑开始大量出现。 2 木建筑的近代 工业革命以来,木建筑逐渐退出了历史舞台,至今都没有严 谨的学术研究对木建筑作深入探讨,但从20世纪以来的营建发 展史来看,大致可归结为3点:1)木材虽然是一种建筑材料,但不 同于其他建材的是:在人类漫长的传统生活中,木材同时也是一 种普遍的燃烧材料。加上近代人口急速增长,战争不断破坏地 表,森林资源损耗的速度及程度已明显影响人类的重要需求(有 鉴于此,自17世纪起欧洲各国均开始大量种植再生林),因此在 危机意识的驱使下,替代传统材料的需求日渐紧急。2)由于工业 革命的开始,人们开始寻求更多新的材料及构造方式,加上新建 筑材料制造效率的提高,不论在质和量方面都能解决木材逐渐短 缺的问题,相比之下,木材已逐渐无法迎合日后市场的需求及挑 战。3)由于战后全球人口的极度增长,对住房的需求越来越大,人 口密度较大的国家纷纷建造高层住宅,这是木建筑所不能及的。 然而不幸的是,新建材的发展却建立在人类对不可再生资源 的耗竭行为之上。在人类追求新奇事物的心理驱使下,狂热、期 待、创造力、活力在新材料、新建筑的发展趋势中显露无遗。人们 对于其可能带来的长远影响却显得麻木不仁,甚至抛诸脑后,至 少在当时许多的质疑并没有得到社会太多的关注或回应。木建 筑是一种复杂的、需高度知识背景的,并强烈依附于文化传统的 建筑形态,其经验的传承、历史性的价值却在此时渐渐风华褪尽, 无声无息地淹没在“现代化”的洪流之中。 3 木建筑的未来 转机出现于1973年第一次石油危机到1992年的里约集团 国际高峰会之间。面对现代建筑的发展趋势,木建筑不只诉求于 环保、诉求于资源、诉求于可持续发展,更诉求于生活品质、诉求 于人性、诉求于文化传统。于是,一连串有趣,具有创新概念的建 筑计划纷纷出笼,尤其在环保意识高涨的欧洲,木建筑的崛起犹 如一场“大自然的反扑”,再一次震慑人心。许多成功的案例更令 人惊喜不断,越来越多的建筑师及工程师投入其中,更多缜密及 深入的研究和发展议题也开始如雨后春笋般崛起。 相对的,对于其他与可持续发展理念相冲突、为环境生态带 来直接或间接负面冲击的“新建筑材料”,如今人们除了必须重新 省思其未来发展何去何从外,还必须为解决或降低其对人类社会 所带来的负面影响疲于奔命。一味追求功能的“现代化列车”如 今正在放慢速度,重新调整方向。 清华大学建筑技术科学系的一项研究结果显示,在上海地 区,木结构房屋采暖耗能比轻型钢结构房屋低27.1%,比混凝土 结构房屋低31.3%。有关专家指出,木建筑的再开发,不只意味 着人类对于传统材料及技术的认同,更是符合人类社会发展远景 的先进做法。从建筑经济学和建筑生态学的角度来看,推广木结 构建筑建造,确实是在走一条合理利用资源、可持续发展的新路。 4 结语 由此可知,木建筑伴随人类住屋形式与生活习惯的历程相当 久远,且足迹遍及亚洲、欧洲和美洲,几乎涵盖所有的古文明地 区。迈入21世纪,在全球变暖、能源过度消耗、水土流失泛滥成 灾等灾害的影响下,人类不得不摒弃几百年来以科技马首是瞻的 功利主义思考,重新审视现代主义,以降低建筑对环境带来的重 创和危机,因此关于“绿色建筑”、“生态建筑”、“可持续建筑”、“有 机建筑”等论述纷纷应运而生。在当今提倡环保意识的年代,符 合可持续发展精神的木建筑以“另类”之姿趁势崛起,重新站上世 界建筑的舞台。然而,木建筑面对的挑战并不亚于它被赋予的期 待。它该如何在经济发展、新兴生活形态及人类可持续发展三大 趋势中,寻得最佳的定位及发展战略,这将是现代木建筑从事者 所面临的最大课题。 参考文献: [1]贺斌.基于环境观点的生态建筑可持续发展的思考[J].科 技进步与对策,2003(3):35-36. [2]亚伯克隆比.建筑的艺术观[M].天津:天津大学出版社,2001. [3]李允.华夏意匠———中国古典建筑设计原理分析[M].天 津:天津大学出版社,2005. [4]王超,薛烨.古建筑保护中的新技术应用[J].山西建筑, 2007,33(22):28-29.
土木工程结构试验 论文 班级：XXXXXXX
姓名：XXXXXXX
学号：XXXXXXX
结构试验铰支座试验
在建筑试验中，很多的数据、理论都是通过大量的实验得到的。在做试验的过程中，就不可避免的需要考虑试验的环境、装置的固定、现场环境的条件模拟等等一系列问题。在谈及到试验装置的固定时，人们通常会根据结构试验的目的的不同，根据不同的思路设计试验装置的支座。其中的一种思路就是结构试验的铰支座。
结构试验中的支座是支承结构、正确传递作用力和模拟实际荷载图式的设备，通常还要承受操作时的振动与地震载荷。
铰支座即为物体与所需固定位置连接方式为铰接的支座。在结构设计中，常见的支座或边界条件为简支边界条件采用铰支座实现，一般铰支座有如下的几种形式。
1.活动铰支座
活动铰支座容许架设在支座上的构件自由转动和在一个方向上移动。它提供一个竖向的支座反力，不能传递弯矩，也不能传递水平力，不能阻止物体沿支承面方向移动，也不能限制物体绕销钉转动，但能限制物体沿支承面负法线向运动。它比下面要介绍的固定铰支座更加精确，因为简单滚轴支座在水平方向滚动时，在与试件接触的位置时刻变化着，导致了试件的支承位置变化，即支座反力作用点发生变化。
活动铰支座的支座反力是通过销钉中心，垂直于支撑面，但由于其上所受的力不能确定，所以具体指向还是不能确定，应具体问题具体分析。下图就是活动铰支座的简图。
2.固定铰支座
容许架设在支座上的构件自由转动但不能移动的支座叫做固定铰支座。从理论上来讲，固定铰支座应能承受水平力，但在梁类构件的试验中，只要一个支座为活动铰支座，另一个支座的水平力通常很小，小到可以忽略不计。但在实际情况中它提供一个竖向的支座反力，不能传递弯矩，也不能传递水平力。在连续梁的静载试验中，只有一个支座为固定铰支座，其余均为活动铰支座。为了避免试件制作误差和支座安装误差引起初始沉降，连续梁的铰支座高度应可调。
固定铰支座的受力是通过销钉中心，但力的指向不能确定。所以，一般在计算中我们习惯用两个正交的力（通常都是水平方向和竖直方向的两个力）来代替这个力。
3.梁柱试件的铰支座
除了上面说的活动铰支座和固定铰支座这两种形式外铰支座还有一种形式，那就是柱式试件的铰支座。柱或墙的试验所采用的支座也属于固定铰支座。在柱受压实验中，对压力作用点有比较高的定位要求。在长柱试验机上进行偏心受压的静载试验，偏心距是试验中的一个主要控制因素。试验机的压板采用大曲率半径的圆弧支座，不能满足柱式试验机的压板上还要安装铰支座。
铰支座的分类还很很多，不同的分类方法会得到不同的构造形式。例如作用方式不同有滚动铰支座、固定铰支座、球铰支座和刀口支座（固定铰支座的一种特定形式）几种。一般都用钢制。
4.简支构件和连续梁支座
这类构件一般一端为固定铰支座，其他为滚动支座。安装时各支座轴线应彼此平行
并垂直于试验构件的纵轴线，各支座间的距离取为构件的计算跨度。为了减少滚动摩擦
力，钢滚轴的直径宜按荷载大小根据下表选用。但在任何情况下滚轴直径不应小
于50mm.
钢滚轮的上、下应设置垫板，这样不仅能防止试件和支域的局部受压破坏，并能减小
滚动摩擦力。垫板的宽度一般不小于试件立承处的宽度，垫板的长度按构件挤压强度计
算且不小于构件实际支承长度。垫板的厚度h可接受三角形分布荷载作用的悬壁梁计
算且不小于6mm.当需要模拟梁的嵌固端支座时，在试验室内，可利用试验台座用拉杆锚固。只要保证支座与拉杆间的嵌固长度，即可满足试验要求。
5.四角支承板和四边支承板的支座
在配置四角支承板支座时应安放一个固定滚珠，对四边支承板，滚珠间距不宜过大，
宜取板在支承处厚度的3-5倍。此外，对于四边简支板的支座应注意四个角部的处理，当四边支承板无边梁时，加载后四角会翘起，因此，角部应安置能受拉的支座。板、壳支座的布置方式如图所示。
6.受扭构件两端的支座
对于梁式受扭构件试验，为保证试件在受扭平面内自由转动，支座形式可如图所示，试件两端架设在两个能自由转动的支座上，支座转动中心应与试件转动中心重合，两支座的转动平面应相互平衡，并应与试件的扭轴相垂直。
7.受压构件两端的支座
进行柱与压杆试验时，构件两端应分别设置球型支座或双层正交刀口支座。球铰中心应与加载点重合，双层刀口的交点应落在加载点上。目前试验柱的对中方法有两种：几何对中法和物理对中法。从理论上讲物理对中法比较好，但实际上不可能做到整个试验过程中永远处于物理对中状态。因此，较实用的办法是，以柱控制截面处（一般等截面往为柱高度的中点）的形心线作为对中线，或计算出试验时的偏心距，按偏心线对中。进行柱或压杆偏心受压试验时，对于刀口支座，可以通过调节螺丝来调整刀口与试件几何中线的距离，以满足不同偏心矩的要求。
在试验机中做短柱抗压承载力试验时，由于短柱破坏时不发生纵向挠曲，短拉两端面
不发生相对转动；因此，当试验机上下压板之一已有球铰时，短往两端可不另加设刀口。
这样处理是合理的，且能和混凝土棱柱强度试验方法一致。
中国古代木结构建筑的优势，与不足，来探讨的
构造技术与艺术形象统一
中国古代建筑的木结构体系适应性很强。这个体系以四柱二梁二枋构成一个称为间的基本框架，间可以左右相连，也可以前后相接，又可以上下相叠，还可以错落组合，或加以变通而成八角、六角、圆形、扇形或其他形状。屋顶构架有抬梁式和穿斗式两种，无论哪一种，都可以不改变构架体系而将屋面作出曲线，并在屋角作出翘角飞檐，还可以作出重檐、勾连、穿插、披搭等式样。单体建筑的艺术造型，主要依靠间的灵活搭配和式样众多的曲线屋顶表现出来。此外，木结构的构件便于雕刻彩绘，以增强建筑的艺术表现力。因此，中国古代建筑的造型美，很大程度上也表现为结构美。
规格化与多样化统一
中国建筑以木结构为主，为便于构件的制作、安装和估工算料，必然走向构件规格化，也促使设计模数化。早在春秋时的《考工记》中，就有了规格化、模数化的萌芽，至迟唐代已经比较成熟。到宋元明三年(1100) 编成的《营造法式》，模数化完全定型，清雍正十二年(1734)颁布的《工部工程做法则例》又有了更进一步的简化。建筑的规格化，促使建筑风格趋于统一，也保证了各座建筑可以达到一定的艺术水平。规格化并不过于限制序列构成，所以单体建筑的规格化与群体序列的多样化可以并行不悖，作为一种空间艺术，显然这是进步的成熟现象。中国古代建筑单体似乎稍欠变化，但群体组合却又变化多端，原因就是规格化与多样化的高度统一。
诗情画意的自然式园林
中国园林是中国古代建筑的一项突出成就，也是世界各系园林中的重要典型。富有文化素养的人的审美情趣，采取建筑空间构图的手法，使自然美典型化，变成园林美。其中所包含的情趣，就是诗情画意；所采用的空间构图手法，就是自由灵活、运动流畅的序列设计。中国园林讲究“巧于因借，精在体宜”，重视成景和得景的精微推求，以组织丰富的观赏画面。同时，还模拟自然山水，创造出叠山理水的特殊技艺，无论土山石山，或山水相连，都能使诗情画意更加深浓，趣味隽永。
重视表现建筑的性格和象征涵义
中国古代建筑的政治伦理内容，要求它表现出鲜明的性格和特定的象征涵义，为此而使用的手法很多。最重要的是利用环境渲染出不同情调和气氛，使人从中获得多种审美感受；其次是规定不同的建筑等级，包括体量、色彩、式样、装饰等，用以表现社会制度和建筑内容；同时还尽量利用许多具象的附属艺术，直至匾联、碑刻的文字，来揭示、说明建筑的性格和内容。重要的建筑，如宫殿、坛庙、寺观等，还有特定的象征主题。例如秦始皇营造咸阳，以宫殿象征紫微，渭水象征天汉，上林苑掘池象征东海蓬莱。清康熙、乾隆营造圆明园、避暑山庄和承德外八庙，模拟全国重要建筑和名胜，象征宇内一统。明堂上圆下方，五室十二堂，象征天地万物。某些剌嘛寺的构图象征须弥山佛国世界等。
