曆史沿革
中國是最早應用木結構的國家之一。根據實踐經驗采用梁、柱式的木構架,揚木材受壓和受彎之長,避受拉和受剪之短,并具有良好的抗震性能;建于遼朝(1056年)的山西省應縣木塔,充分體現了結構自重輕、能建造高聳結構的特點。在木結構的細部制作方面,采用幹燥的木材制作結構,并使結構的關鍵部位外露于空氣之中,可防潮而免遭腐朽;在木柱下面設置礎石,既避免木柱與地面接觸受潮,又防止白蟻順木柱上爬為害結構;在木材表面用較厚的油灰打底,然後油漆,除美化環境外,兼有防腐、防蟲和防火的功能。
中國的木結構建築在唐朝已形成一套嚴整的制作方法,但見諸文獻的是北宋李誡主編的《營造法式》,是中國也是世界上第一部木結構房屋建築的設計、施工、材料以及工料定額的法規。對房屋設計規定“凡構屋之制,皆以材為祖。材有八等,度屋之大小,因而用之”。即将構件截面分為八種,根據跨度的大小選用。
經按材料力學原理核算,當時木構件截面與跨度的關系符合等強度原則,說明中國宋代已能通過比例關系選材,體現出梁抗彎強度的原理。與梁、柱式的木構架溶為一體的中國木結構建築藝術别具一格,并在宮殿和園林建築的亭、台、廊、榭中得到進一步發揚,是中華民族燦爛文化的組成部分。
分類介紹
木結構按連接方式和截面形狀分為齒連接的原木或方木結構,裂環、齒闆或釘連接的闆材結構和膠合木結構。
齒連接的原木或方木結構
以手工操作為主的工地制造的結構。加工簡便,發展最早,應用也最廣。在中國應用最多的也是這種結構形式。
原木或帶髓心的方木在幹燥過程中,多發生順紋開裂。當裂縫與桁架受拉下弦連接處受剪面重合時,将降低木結構的安全度,甚至導緻破壞。故在采用原木或方木結構時,應采取可靠措施,盡量減少裂縫對結構的不利影響。
原木和方木截面較大,幹燥費時,所以制作時隻能采用截面内外平均含水率不大于25%的半幹材。半幹材在安裝後逐漸幹燥到與空氣中的相對濕度平衡時,将産生橫紋幹縮,并在節點處産生的橫紋或斜紋承壓變形偏大,再由于齒連接手工操作的偏差,緻使原木或方木結構的變形較大。
原木或方木桁架的下弦除了開裂的影響之外,還常因所供應的木材質量偏低,難以選得符合受拉構件材質标準的木材。為了保證原木或方木結構的安全可靠,在中國大量推廣應用鋼材作下弦和拉杆的鋼木桁架。以保證結構的安全可靠,并在一定程度上提高了結構的剛度,減小了變形。
裂環、齒闆或釘連接的闆材結構
由厚度在10厘米以内的木闆組成的結構。木闆厚度小,能在短期内幹燥,結構的變形較小,且木闆又無完整的年輪,在幹燥過程中切向和徑向收縮率不一緻所引起的翹曲可用加壓的方法控制;幹燥不均勻引起的内應力很小,即使産生裂縫,因開裂程度輕微,不影響結構的安全。
裂環連接的闆材結構
裂環能傳遞較大的内力,既能用于節點連接,又能用于接頭的連接;裂環能标準化生産,環槽可用機具開鑿,可使木結構的制作進入工業化生産。
裂環通過環槽承壓和連接靠木材受剪傳力,其安全度受脆性破壞的木材抗剪強度控制。裂環安裝後處于隐蔽狀态,不易檢查。因此被齒闆逐漸取代。
齒闆連接的闆材結構
沖壓而成的齒闆用油壓機直接壓入木材,制造簡便,與裂環連接相比,具有較高的緊密性,減小了結構的變形,且便于檢查。齒闆通過衆多的齒分散承壓傳力,有很好的韌性,比裂環連接可靠。近年來國外多将齒闆應用于桁架節點和接頭的連接。
釘連接的闆材結構
多在工地制造,由于加工方便,可以制成弧形桁架等合理的結構形式,在蘇聯應用較多。中國曾用于體育館、倉庫等跨度較大的屋蓋結構。由于釘連接的後期變形較大,應用受到一定的限制。
膠合木結構
包括層闆膠合結構和膠合闆結構。由于膠合木結構能較好地利用木材的優點和克服其缺點,使木材在結構中的應用更為合理,所以在一些技術發達的國家得到較大的發展,而成為木結構的主要形式。多用于大跨度的房屋。近年來,美國相繼建成直徑為153米、162米及208米的膠合木圓頂。
此外,将木材旋切成3~10毫米厚的單闆,木紋相互平行層疊熱壓膠合成30~50毫米厚的闆材稱為密層膠合木,可用以制成各種構件或結構。密層膠合木的問世使膠合木結構的應用達到新的高度。如建于1976年跨度為122米的密層膠合木筒拱,用于美國愛達荷州立大學足球場的屋蓋,上、下翼緣采用由16層單闆膠合厚度為45毫米的密層膠合木。
唐宋結構建築
1、唐代木結構建築忻州南禅寺
位于忻州市五台縣西南的陽白鄉李家莊附近南禅寺是目前為止發現最早的唐代木結構古建築,建立于唐代公元782年。
唐建大佛殿,為南禅寺主殿,外觀秀麗,形體俊美、古樸。三間正殿高大雄偉,據實際測量,面寬十一點六二米,進深九點九米。方整的基台幾乎占了整個院落的一半,大殿三間見方,單檐灰瓦歇山頂,全殿由由台基、屋架、屋頂三部分組成,共用檐柱12根,殿内沒有天花闆,也沒有柱子,梁架制作極為簡練,牆身不負載重量,隻起隔擋的作用。屋頂重量主要是通過梁架由檐牆上的柱子支撐。檐牆起間隔内外和防禦風雨侵襲的作用。
四周各柱,柱頭微向内傾,與橫梁構成斜角;四根角柱稍高,與層層叠架、層層伸出的鬥拱構成“翹起”。即使梁、柱、枋的結合更加緊湊,增加了建築物的穩固力,又使出檐深而不低暗,使整個大殿形成有收有放、有抑有揚、輪廓秀麗、氣勢雄渾的風格,給人以莊重而健美的感覺。屋脊兩端裝飾着鸱吻。全殿結構簡練,形體穩健,莊重大方,體現了我國中唐大型木構建築的顯着特色。
正殿重建于782年(唐德宗建中三年),是我國現存最古老的唐代木構建築,堪稱國寶。殿内的一根大平梁上面,保存有不十分明顯的墨迹:“因舊名(時)大唐建中三年……重建殿法顯等謹志”,是此殿重建年代的佐證。推算起來,距今已一千二百多年了。
2、唐代木構建築五台山佛光寺(公元857年)。
佛光寺是現為中國現存排名第二早的唐代木結構建築,建于唐代大中年間,公元857年。佛光寺全稱是佛光真容禅寺,位于山西省五台縣城東北30公裡佛光山中。寺内唐代木構大殿、彩塑、壁畫、墨書題記、金建文殊殿、魏唐墓塔、唐石經幢等,都是具有高度曆史、藝術價值的珍貴文物。1937年建築學家梁思成和林徽因夫婦發現佛光寺的,這是最早标注中國古代建築發展曆史的唐代古建築。
3、遼代木構建築薊縣獨樂寺(公元987年)
獨樂寺是遼代木結構建築,位于中國天津市薊縣西大街是中國僅存的三大遼代寺院之一,也是中國現存著名的古代建築之一。獨樂寺占地總面積1.6萬平方米,寺内現存最古老的兩座建築物山門和觀音閣。山門面闊三間,進深四間,上下為兩層,中間設平座暗層,通高23米,是國内最古老的高層木結構樓閣式建築。獨樂寺為“上承唐代遺風,下啟宋式營造,實研究我國(中國)建築蛻變之重要資料。
4、遼代木結構建築華嚴寺
華嚴寺是國内現存唯一的遼代木構建築模型,具有重要的科學研究價值,被建築學家梁思成稱為海内孤品。華嚴寺位于中國山西省大同市大西街,因佛教華嚴宗而得名,寺内有遼代的薄伽教藏殿和金代的大雄寶殿以及諸多彩塑,具有極高的文物價值和藝術價值。
華嚴寺曆史上曾分為上、下寺兩處獨立的寺院
上寺的主殿為大雄寶殿,建于金天眷三年(1140年),單檐庑殿頂,面闊九間,是中國現存最大的遼金時代佛殿。
下寺的主殿為薄伽教藏殿,建于遼重熙七年(1038年),單檐歇山頂,面闊五間,殿内的藻井、壁藏和31尊塑像是遼代的原物。
5、興隆寺轉龍藏殿(公元1052年)
河北省正定縣興隆寺建立于公元1052年,轉輪藏格,轉輪藏格始建于北宋,這座轉輪藏格直徑為7米,分為藏座藏身藏頂三部分,中間設一根10.8米的木軸上下貫穿。轉龍藏殿全是木結構藏經閣,是中國規模最大,保存最完好的木結構藏經閣。
6、應縣木塔。又叫佛宮寺釋迦塔,此木結構古建築建于遼清甯二年(公元1056年),金明昌六年(公元1195年)增修完畢。是中國現存最高最古的一座木構塔式建築。釋迦塔塔高67.31米,底層直徑30.27米,呈平面八角形。全塔耗材紅松木料3000立方米,2600多噸,純木結構、無釘無鉚。塔内供奉着兩顆釋迦牟尼佛牙舍利。應縣木塔位于山西省朔州市應縣城西北佛宮寺内。



















