我国古建筑的木结构构造及火灾问题分析

【摘 要】我国的古建筑是世界上最古老的建筑体系之一，其中蕴藏了很多的智慧，对我国现代的建筑的设计、建筑以及装饰都有着非常重要的意义。本文从我国古建筑的木结构特点出发，从建筑的平面布置和结构体系等方面进行探讨分析其构造。我国古建筑因其合理而有序的布局格局和独特的结构及构造方式，能够在历经上千年的地质变化和自然界各种因素的侵袭而得以保存下来。但是现在面临着严重的火灾威胁，本文对火灾问题进行了必要分析，以期为火灾防护提供相关借鉴。

【关键词】古建筑；木结构；构造特点；火灾

一、古建筑木结构构造特点

早在3000多年以前我国在就形成了独具特色的古建筑风格，采用木构架作为主要结构、基本布置方式多使用封闭的院落。从目前我国现存的各式各样的古建筑中来看，就结构体系来分析可知，传统的木架结构占有很大的一部分比例。古代建筑的主要特征之所以是这种以木柱或者木梁为主要支撑结构的木结构，是因为在这种结构中，支撑房屋载荷的主要是立柱，而墙壁主要是起着维护和隔离的作用，顶多承载自己本身的载荷，类似于现代建筑中的填充墙。这一特征使得它能够适应我国大江南北的气候环境，并且可以适应各种房屋的功能设计需要。因而得到广泛的流传。同时由于墙体不是承重墙，所以其上的门窗设计的局限和约束就变小了，设计更加自由活泼，门窗大小以及开孔数量选择范围也更加广泛，根据不同的环境、采光需求甚至美学的需求进行设计，从而使得古代木建筑的实用性以及观赏性大大加强。

古建筑在设计建筑方面有几个特点比较明显，首先在平面布置规格方面，古建筑体型往往是较为规则的一些图形，例如矩形，六边形以及八边形等，具有很好的对称性，增强了结构的抗震性能。同时在竖向选型的方面很好的控制了长宽比，较小的长宽比进一步加强了抵御地震的能力，在遭遇地震时建筑物只会发生滑移，而不会倒塌倾覆。

其次在结构体系方面，柱脚平置于础石之上，以一种类似于铰接的方式连接，通过柱子将载重分散传递到地基之上。普通情况下，这种结构通过柱子和础石的摩擦力来支撑水平载荷，当遇到地震等特殊情形时，水平载荷大于柱子和础石间的摩擦力时，柱子开始相对与础石滑动，这样就保持了底部剪力的稳定，减小了对建筑结构本身的损坏。与之类似的古建筑中经常采用的铺陈结构也可以产生相对滑动的效果，同样可以减少一部分水平方向上的外力影响，增加了建筑物的稳定性。同时古建筑结构中节点多采用榫卯连接的方式，这种方式的半刚性特点也决定了木结构古建筑的特点为较小的结构刚度，较长的自振周期，且在节点部位可以有较大的弹塑性转动变形发生。较长的自振周期可以有效的避免共振现象的产生，而节点的结构特征则能很好的耗散一部分外力的影响，使得木结构的古建筑的稳固性能大大加强。

另外关于古建筑的承重木架的构造是由榫卯连接的柱和额枋形成的架住体系和抬梁式梁架系统组成的承重体系来实现的。其中柱架结构中的柱子在不仅形式上进行了美化处理做了卷杀，还进行了一些特殊的处理，例如生起和侧脚等，在木结构上有很重要的意义。目前来看角柱的生起主要使用语殿堂一类的建造过程中，不但形成了优美的弧线效果，还具有重要的力学意义。这种结钩中由于柱间存在高差，由于载荷的竖向压力的作用，其结果就是增加了节点处的压力，将榫卯节点压得更加紧实，增加了节点的连接的刚性，使得整个结构的稳固性大大加强。同时，同一列柱子在进深方向的高度也存在较大的差异。一般来说山面中柱要低于角柱。当建筑遭遇地震等较大外力时发生较大位移形变时，这种结构可以有效的限制铺作层的位移，确保其不至于滑动到柱架外，保证整体结构的稳固性，避免房屋的毁坏。除了生起的处理方法之外还有侧脚的做法。即向外斜出建筑物檐柱的柱底，形成柱头的向内倾斜。这是对传统立柱要竖直的理念的改变，此时的柱与柱之间会形成一定的角度而不是传统的相互平行，这样就导致建筑物的外轮廓呈现出一种梯形的轮廓。

二、火灾问题分析

从目前的资料和研究表明，古建筑的火灾案例中，引起火灾的原因主要有香烟、明火、电器设备和认为纵火破坏等。但是应该看到真正造成古建筑起火后迅速蔓延发展成火灾的主要原因在于古建筑本身的特性，综合以上对古建筑木结构的建筑材料和结构布局的分析可以看出，我国古建筑的火灾危险性主要有几大方面：

首先火灾载荷大，等级低。火灾载荷的概念可以这么理解即单位面积上的等效可燃物的量，也就是说火灾载荷越低，等效可燃物的量就越少，燃烧后释放的热也就少，发生火灾后所可能形成的规模也越小；火灾载荷越高，等效可燃物的量就越多，燃烧后释放的热量也就越多，一单着火，那就更容易迅速蔓延发展成火灾。可以简单的理解火灾载荷同火灾的蔓延程度之间成正比关系。而古建筑的火灾载荷主要由建筑物的建筑材料和结构布局所决定。通过有关的调研分析可以发现，古建筑的一个特点就是布局密度比较大。往往是建筑群落形式组成的，即主建筑在一条轴线上横向排开，辅建筑在主建筑的前前后后分布。另外现存的一些古建筑的建筑材料主要为木料，有些建筑的屋顶材料还多选用红松等做结构支撑。这些松木类材料除了具有一般树木材料的易燃的特点外，还有很大的出油率，这些油不仅可以促进其本身的燃烧，还会增加其他材料的可燃性，真正是起到火上浇油的效果。此外古建筑的墙体也多使用木材料建筑，这就使得古建筑的木材使用密度远远高于现代建筑，是火灾的一个主要隐患。此外，古建筑内特别是寺庙等建筑内一般会悬挂有帐幔壁画等，这些物品经过了上百年甚至上千年的使用和风化，易燃程度非常的高。所以说，如果有明火存在，建筑物从上到下，从里到外，都是易燃物品，火势会在很短的时间内蔓延到整个建筑物的各个角落，甚至引起整个建筑群落的毁灭。更不幸的是，正在使用中的古建筑尤其是宗教建筑内，明火使用非常的普遍如香烟、烛火等。另外还有密集的悬挂物，这些都是很大的火灾隐患。

其次，古建筑起火因素多、发生火灾后施救难度大。由于人们的火灾意识淡薄，现实生活中引起火灾的原因很多，比如电器设备过热，烟头、烛火等明火，雷击等。同时由于历史原因，古建筑的消防措施都非常的不完备。另外需要考虑到一些文物的保护，施救过程也会受到限制。同时由于古建筑的布局较为密集，发生火灾后的损失会较大。且许多的宗教建筑建于高山之上或者山坡处，也增加了施救难度。

三、结语

通过以上讨论可以看出，我国古建筑木结构的特点在平面选型上多采用较为规则对称的结构；在结构体系上，采用铺作层结构以及节点的榫卯连接方式。另外还会使用生起、侧脚的处理方法，使得结构更趋于稳定。同时这些建筑存在很多的火灾隐患，需要人们提高警惕，加强防火措施以保证这些宝贵财富不会受到损失。

参考文献

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