木结构范文

木结构篇1

关键词：古建筑；木结构建筑；结构特性；抗震性能

1 引言

中国古建筑是我国传统文化必不可少的组成部分，在世界建筑史上独树一帜，是城市历史文明的见证，是人类物质文明和精神文明的结晶，具有重要的历史价值和科学价值。在五

千年的历史长河中中国创造出璀璨的具有中国特色的建筑文化，培养了像鲁班、李诫、梁思成、刘敦桢等著名的建筑大师，建造了许许多多的木结构古建筑，例如山西应县木塔、台山佛光寺大殿、明十三陵、故宫等存世至今的木结构古建筑，其中故宫是世界上现存规模最大的木结构古代宫殿建筑群。保护好这些古文化遗产，保证其结构具有可靠的承载能力和变形能力，使之能长久的保存，是当代建筑工作者义不容辞的责任和义务。

2 古建筑木结构的结构特征

中国古代木构架有抬梁式、穿斗式和井干式三种不同的结构方式。抬梁式使用范围最广，在三者中居于首位；穿斗式次之，中国南方普遍采用；井干式需要大量木材，因此受到限制，使用较少。抬梁式结构体系，对中国古代木结构建筑的发展起着决定性的作用，也为现代建筑的发展提供了借鉴。因此，以抬梁式结构体系为研究对象对木结构建筑进行研究和探索，具有典型性和代表性[1]。中国古典建筑的外观特征极为明显，都具有台基、屋身和屋顶3部

分，形成了与欧美建筑外观迥然不同的典型的"三段式"的独特风格。

2.1台基

台基是木结构建筑的重要组成部分。台基是高出地面的建筑物底座，又称为座基。其主要作用为防潮、防腐，承托建筑物，增强单体建筑物的高大雄伟。可分为普通台基和须弥座两类。一般房屋用单层台基，隆重的殿堂用两层或三层。大小建筑都有台基，特别是大型木结构建筑。如果崇楼华宇屋顶很大而台基很小，必然显得头重脚轻，很不相称。高台建筑经历了一个从盛行到高峰再到衰落的过程，特别是到了唐代，低平的台阶反而成为时尚，低矮的石砌平台，给人以亲切朴实之感。但宋以后，建筑上追求华丽的风气日趋浓厚，台阶也成为美化的对象。匠师们从佛主跌坐的莲台得到灵感，在宫殿、庙宇等重要建筑的台基部分，创造了一种雕刻华丽、用料考究的高级石台基，并命名为"须弥座"。此种作法一直延续到明清时期，并成为整个古典建筑的典型特征之一。

2.2屋身

中国古建筑以木结构为主，中国古建筑木结构是以木构架为骨干，即使有墙，也仅仅是起到隔断、划分空间的作用，还有门窗仅做围护，并不承担屋顶的重量，屋顶的重量的主要是由柱子承担。墙体一般墙脚宽、墙顶窄，称为收分；柱子一般向房屋的中心倾斜，称为侧脚。收分和侧脚使得建筑物的底部大、上部小，从而令整个建筑物更为稳定、牢固。中国古建筑有"墙倒屋不塌"的特点。柱子中段还有门窗，一般多为六扇或八扇，古建筑木结构的门窗既有采光通风和联系交通的功能，也有一定的装饰效果。中国古典建筑的室内，往往不用封闭的隔墙，而用半透空隔扇或全通透的罩作为分隔，甚至有些客厅、书房用博古架作划分空间的手段，点缀些盆景古玩，使空间倍增典雅之情[2]。

2.3 屋顶

中国木结构古建筑的造型优美，尤以屋顶造型最为突出，主要有庑殿、歇山、悬山、硬山、攒尖、卷棚等形式。古建筑大屋盖是封建政治制度和等级制度的象征和体现，庑殿顶等级最高，这类屋顶只有皇家或寺庙建筑才可以使用，歇山顶次之。在构造上，屋面一般不做成直线而是做成优美的曲线，并且屋角翘起，给人以柔和、稳重的感觉。中国古典建筑屋顶在转角处的起翘（向上翘）和出翘（水平方向凸出），这更是西方屋顶所没有的，它不仅有利于排水，还同时具有"视觉矫正"作用（克服人们产生屋角下缀的错觉），使房屋显得稳定轻快[2]。屋檐的飞椽的端部，逐渐地变细，以增强翼角翠飞的效果，屋顶的瓦件也是兼实用与美观于一身。屋脊上的欧吻、兽头及瓦兽等都经过古代的工匠之手艺术化处理变得美观而独特。

古建筑木结构一般为大屋顶，重量较大。厚重屋盖固然可增加地震时的惯性力，但另一方面也提高了屋盖的刚度，约束了下部柱架结构，从而加强了房屋构架的整体性及稳定性，否则下部框架将形成不稳定结构，这对房屋抗震是有利的。古建木结构有自身的特点，在承受压力之前，其构架有一定的几何可变性，只有在承受一定的压力之后，各构件之间的连接才能趋于密合，构架才能具备一定的抵抗侧向荷载与侧向变形的能力。这样大重量、大刚度的屋顶为木构件之间的连接提供足够的摩擦力和阻力，加强了梁柱结构之间的整体性和稳定性[3]。

3 木结构古建筑的结构特征

中国古建筑结构的平面布置采用对称形式，这种布置方式使得结构的质量中心与刚度中心重合，可以避免水平荷载作用下产生扭转等不利内力[4]。古建筑木结构是以柱、枋、梁、檩、椽等构件组成的木构架为骨架，以其它材料为围护物的建筑。木构架是在屋基上立柱，柱上架梁，梁的两端承檩，檩上排列椽子，柱间用枋连系的结构。椽上再铺望板与瓦片，形成屋面。整个屋顶重量都有木构架承担，墙只是起到遮蔽和隔断的空间的作用。这种结构形式使得建筑具有极大的灵活性。

3.1斗拱

斗拱有叫铺作，斗拱是中国古代建筑独特的构件。方形木块叫斗，弓形短木叫拱，斜置长木叫昂，总称斗拱。一般置于柱头和额枋（又称阑头，俗称看枋，位于两檐柱之间，用于承托斗拱）、屋面之间，用来支撑荷载梁架、挑出屋檐，兼具装饰作用。由斗形木块、弓形短木、斜置长木组成，纵横交错层叠，逐层向外挑出，形成立大下小的托座。斗拱在整体结构中具有承托挑檐、避免雨水侵蚀柱身、传递荷载、耗能减震、减少跨度、和装饰的作用。

3.2 柱架层

对于柱架部分，梁柱节点采用榫卯连接、柱架采用侧脚和生起、雀替等特殊做法使得古建筑木结构与现代建筑迥然不同。梁柱除了要承担整个建筑物的的重量外，还具有雕梁画柱的作用。梁与柱之间的连接采用榫卯连接，柱与台基之间大多采用平摆浮搁的连接方式。当地震时，在水复地震作用下，半刚性榫卯节点可以产生榫与卯之间的滑移和限位转动，这使得节点产生一定的挤压变形而具有滞回耗能的减震作用；柱脚的平摆浮搁放松了柱与基础之间的相互约束，在水平倾覆力矩的作用下，允许柱架与基石交界处发生一定程度的抬升，地震作用下柱架的反复抬升与回位，导致柱架的摇摆，形成摇摆及自复位结构[5]，这样既降低了地震作用下柱架本身的延性需求，减少地震破坏，也减小了基石在倾覆力矩作用下的抗拉需求，进一步达到减震效果[6]。

3.3 雀替

雀替是中国古建筑的特色构件之一。宋代称角替，清代称为雀替，又称为插角或托木。位于房屋外檐柱与梁枋相交处的构件，自柱内伸出，承托梁枋两头，能起到减小梁枋跨度和梁柱相接处减力的作用，还能防止立柱与横梁垂直相交的倾斜变形。额枋下的雀替相当于现代建筑结构的加腋梁，雀替的使用加强了梁端的抗弯、抗剪性能，同时也丰富了立面，具有一定的装饰作用。雀替提高了节点的刚度和强度，减小了计算跨度，从而达到了减小额枋的应力的效果。

3.4 侧脚和生起

侧脚是立柱之前将柱底面做成微小斜度的斜面，立柱后可令柱首微收向内，柱脚微出向外。宋《营造法式》规定：外檐柱在前后檐方向上向内倾斜柱高的千分之十，在两山方向上向内倾斜柱高的千分之八，而角柱则同时向两个方向向建筑内部倾斜。"侧脚"技术不仅是为防止节点脱榫而设的，并且具有减震功效。

生起就是使檐柱由心间向两翼间依次增高柱长。生起使屋顶结构处于上凹的"皿"中，这将降低结构的重心，从而提高结构的抗震能力。

侧脚和生起可以明显减小檐柱的倾覆力矩，具有限制木构架位移、优化各构件受力，提高结构抗震能力和增加结构稳定性[7]。

4 结语

中国古建筑木结构以木构架为骨架，梁柱承重，墙、门窗为维护结构，不承担屋顶的重量。而榫卯结构、斗拱、雀替等特色构件，是中国古建筑木结构的典型的结构特征。研究古建筑木结构特性，可以更好地为保护和维修古建筑文物古迹提供可靠的依据。

参考文献

[1] 罗靓，刘本玉，牛钲昊.木结构建筑的结构体系及其抗震性能研究[J].工业建筑， 2010（40）：121-127.

[2] 徐其文，汤小平，索安勇.中国古典建筑木结构特性的分析研究[J].淮海工学院学报， 2002，11（4）：64-67.

[3] 赵 萌，李朝欣，张靖雪. 中国古建筑木结构的艺术价值与结构力学分析[J]. 艺术理论， 2009：210-211.

[4] 张鹏程，赵鸿铁，薛建阳.中国古建筑的防震思想[J].世界地震工程， 2001，17（4）：1-6.

[5] 周颖，吕西林.摇摆结构及自复位结构研究综述[J].建筑结构学报， 2011，32（9）：1-10.

[6] 赵鸿铁，张风亮，薛建阳，谢启芳，张锡成，马辉.古建筑木结构的结构性能研究综述[J].建筑结构学报， 2012，33（8）：1-10.

木结构篇2

关键词：13C-NMR31P-NMR木素结构

木素是植物的主要成份之一，它是由苯基丙烷结构单元组成具有三维空间结构的复杂高分子聚合物。不同植物的木素其结构有所不同，不同处理方法所得同一植物木素其结构也常有差异。由于木素结构的多样性、复杂性和易变性，使其结构研究成为科学工作者长期探索的课题。木素结构研究方法众多，有化学分析法、紫外光谱法、红外光谱法及核磁共振氢谱等仪器分析方法，对木素组成及某些官能团的特征研究有着重要作用。然而，由于13C-NMR可以测定同一分子中处于不同化学环境的碳原子的化学位移，因而可以准确、快速地了解木素分子的细微结构，从而成为研究木质素结构的主要手段之一。自从Nimz等运用13C-NMR方法研究木质素结构以来，应用13C-NMR技术研究不同植物木质素结构日益广泛，从而使人们对木素的认识更为深刻[1]。31P-NMR光谱由于其能定量研究木素中存在的各种官能团，使得其在木素定量研究中变得普遍。

因此迄今为止，使用最多的核磁共振法是13C-NMR和31P-NMR，近年来亦有29Si-NMR,31P-NMR和19F-NMR研究木素和碳水化合物的功能基。本文主要介绍13C-NMR及31P-NMR在木素结构研究中的进展，对其它的NMR只做简单的介绍。

11HNMR谱在木素结构化学中的应用

1H-NMR法侧定对象是含H的化合物，因此木素和碳水化合物都可进行1H-NMR分析。根据不同位置的H具有不同的化学环境，在图谱中不同化学位移(δ)出现共振峰而进行定性分析，峰面积与H原子数成比例，从而也可进行定量分析。化学位移范围为δ＝0～9ppm。

1H核自然丰度为100,核旋磁比大,共振信号峰强,分析时间短,用样量少,这是1HNMR技术的优点，但由于它分辨率低而变得不受欢迎。现在1HNMR谱仅用于分析低分子量的木素产品。

213CNMR谱在木素化学中的应用

相比1H-NMR谱,13CNMR技术有很大优越性。13C-NMR法直接反映C原子所处的化学环境。13C的自然丰度只有1.108％，（12C的自然丰度为98-89,’H的自然丰度99.85％)，因此测定时灵敏度低，但可用脉冲核磁共振加傅利叶变换法提高其灵敏度13C-NMR有许多优点:(1)各种有机物都含C原子；(2)不同13C的化学位移变化范围大(0～220ppm)；(3)化学环境稍有不同的13C核都有不同的化学位移值[2]。

相对于1HNMR谱,使用频率对于13CNMR谱信号加宽受到影响较小,因为在相同场强下13CNMR谱占有比较宽的频率范围(13C约为1H的20倍),因此13CNMR的分辨率高。即使考虑偶极作用谱线变宽这个原因,13CNMR分辨率还是高。13CNMR可以利用去偶技术,消除自旋偶合,得到纯的13C谱,它比较简单,干扰少,可以得到整个碳骨架结构信息。此外,谱线变宽正比于核磁矩平方,(13C磁矩约为1H磁矩的1/4);同时,碳核处在大分子骨架中,碳周围质子屏蔽了中间分子的偶极作用,这更进一步促进13C信号峰明显窄于1H信号峰。由于以上这些原因决定13CNMR谱研究木素有比较高的效果。在木素结构研究中13CNMR谱实际上已取代了1HNMR[3]。而且13C的丰度可以通过同位素示踪的方法得到弥补[4～10]。

2.1　固体13CNMRCP/MAS方法在木素化学中应用

CP/MAS方法是获取固体高分辨核磁共振谱的最有效方法,该法用于木素研究中。所谓CP/MAS是交叉极化序列(CP)和魔角变换技术(MAS)的结合,前者能克服固体核磁共振谱信号弱的缺点;后者以魔角(54.7°)来旋转试样可以使宽信号峰变成清晰的尖峰。虽然固体的木素13CNMR谱的分辨率弱于液体的13CNMR分辨率,但是这个方法的绝对优越性是能在对木素样品不采取任何化学或机械处理的情况下对其进行测定。用这个方法实际能研究不溶于任何有机溶剂的样品。此外,有可能得到固体殊相互作用的信息和分子动力学等方面的信息。考虑化学方法测定木素时,部分木素溶解产生了复杂测况,特别是部分木素结构点阵被破坏这种情况。而CP/MAS方法避免了这种可能,它是直接测木材、纸浆中木素含量快速方便的方法。在木素的研究中经常用到固体13CNMR[5,8,9,11]。

2.2带13C标记的木素前驱物在研究木素结构中的应用

为了区别于分离木素一般称存在于细胞壁中的木素为原生木素，原生木素是在多糖存在的环境下由木素单体通过不可逆的方式聚合而成。木素单体和多糖随着细胞年龄和种类而变化，木素又与多糖通过物理化学的方式结合在一起。因此，将木素从细胞壁中分离出来而又对其三维非均匀立体结构不产生影响是不可能的。

在木素化学中经常用磨木木素来进行研究，而磨木木素被认为是从次生壁中分离出来的。它的最高得率不到细胞壁中原生木素的一半，而且其中还有相当数量与木素紧密结合在一起的碳水化合物。通常用来研究木素结构的方法是各种降解分析方法。首先将木素氧化、降解或溶剂分解成单体、二聚体或者寡聚物等片断，然后再测定这些片断的结构和得率。木素的各种结构都是在基于对这些低分子量物质的认识的基础上提出来的，而所有低分子量的得率总和不到40％，超过一半的木素高分子量物质不能被这种降解方法所分析到。

原生木素的这种特点使得对其结构的研究变得困难，用放射性和稳定同位素示踪法可以克服上述方法所带来的困难，因为它在不将木素从细胞壁中分离出来的同时就可以提供有关原生木素结构的信息。通过放射性同位素14C和3H的使用，细胞壁中各形态区域非均匀木素的结构和分布都得到了研究。然而，放射性同位素示踪法不能提供有关被同位素标记的碳和氢所处的化学环境的直接信息。用13C强化并结合固体NMR可以提供有关原生木素化学结构的信息而不用将其从细胞壁中分离出来。各种植物中某一被13C选择性强化的原生木素可以通过将带13C标记的前驱物注入到该植物中获得。NoritsuguTerashima[4]等人通过分别将在α，β，γ位带13C标记和未带标记的松柏醇葡萄糖苷注入到正在生长的银杏树体内来获得带13C标记的愈疮木基苯丙烷单元。对木质部中含有13C标记的木素进行NMR分析，并用带13C标记木素的NMR谱图减去未带标记木素的NMR谱图得到细胞壁中整体木素侧链碳得到增强的谱图，在各种条件下测定信号强度并考虑到各种标准的不确定性，可以得到木素内部各主要键的连接情况。

用13C-NMR研究木素结构时，由于天然木素13C丰度很低以及各碳原子之间信号的相互重叠使得分析木素结构变得困难。为了克服这一困难，谢益民等将带有13C标记的松伯醇葡萄糖苷注入到正在生长的银杏树体内，得到带13C标记的木素，其13C丰度为天然木素的3.5倍，通过分析α-C信号得到增强的13C-NMR谱图，说明了银杏木素的结构，而且通过高分辨固体13C-NMR分析，发现了银杏原生木素中存在着α-羰基和β-O-4结构[5]。将带有13C标记的紫丁香基前驱物注入到夹竹桃体内，分析了夹竹桃木素的结构[6]。将带13C标记和未带标记的松柏醇葡萄糖苷注入到稻杆体内得到13C丰度为天然稻杆体内10倍的木素，而且所得到的带标记和不带标记的NMR谱图基本没有差别。将得到的木素分别进行已酰化和酶降解得到有关稻杆木素结构的信息。这些都说明13C标记结合NMR技术可以用来分析稻杆细胞壁中的木素[7]。

顾瑞军[11]等以侧链α位带13C同位素标记的松柏醇葡萄糖苷作为起始物,在实验室中模拟木质素生物合成过程人工合成脱氢聚合物(DHP),得到带13C标记的DHP。用高分辨率固体13CNMR和红外光谱对DHP进行了分析。红外分析结果显示:该实验条件下用松柏醇葡萄糖苷合成的DHP同天然银杏木材的磨木木质素(MWL)在组成和结构上有较好的相似性。13CNMR证明了β-O-4、β-β、β-5和松柏醇结构为DHP的主要结构,另有少量香兰素结构和α位亚甲基结构。

当然，由于木素与碳水化合物以化学

键的方式连接在一起形成木素－碳水化合物复合体（LCC），因此我们在上述研究木素结构的同时也可以借助NMR谱图来分析LCC的结构[8～9]。由于在苯基丙烷单元侧链带有13C标记的松柏醇葡萄糖苷等木素前驱物只能分析木素中含有β-O-4’,β-5’,β–β’，α-O-4’等木素结构，因此Noritsugu[10]等在以前研究木素的基础上合成了苯环4位5位带13C标记的松柏醇葡萄糖苷，将其投入正在生长的植物体内可以分析5－5’,4-O-5’等木素中存在的键型。

2.3带13C标记的木素前驱物在研究木素－碳水化合物复合体结构中的应用

从20世纪80年代开始，人们试图用13C-NMR分析法研究木素结构及木素－碳水化合物之间的连接键，但由于木素大分子和碳水化合物的成分相当复杂，从一般的13C-NMR图上很难分辨出木素和碳水化合物之间的链接，从而要结合一些特殊的分析方法入13C同位素示踪法，这样就可以确定木素和碳水化合物两种大分子之间起架桥作用的化学键的形态，并可进一步定性或定量地分析木素侧链碳原子上LC键的比例。通过对松柏醇葡萄糖苷的外源性同位素标记可以有效地进行木素生物合成地研究，并探讨木素以及LCC地化学结构。

顾瑞军[12]等以侧链α位带13C同位素标记的松柏醇葡萄糖苷作为起始物,在实验室条件下模拟木素生物合成过程中木素—碳水化合物(LCC)复合体的生物合成过程,得到带13C标记的DHP和综纤维素复合物(DHPHC)。用高分辨率固体13C-NMR和红外光谱对DHPHC进行分析。红外分析显示:该实验环境下用松柏醇葡萄糖苷合成的DHPHC同天然银杏木材木粉在组成和结构上很相似。13C-NMR证明了木素结构单元在α位与碳水化合物主要以醚键和酯键连接。

331PNMR谱在木素结构化学中的应用

近年来开始利用31P-NMR测定碳水化合物及木素的功能基(羟基、羧基、羰基和醌基等)。31P的自然丰度是100,31P-NMR测定的灵敏度高，因此,它是一种可用核磁共振技术分析含磷化合物结构的理想的原子核。只要将碳水化合物和木素都转变为含磷的衍生物就能进行31P-NMR分析。近年来,由Argyropoulos等人成功将此技术应用于木素结构分析。

含有不稳定氢的化合物(如含有OH,SH和COOH等基团)与磷化试剂反应生成含磷的衍生物来标记这些活泼中心,然后用31P-NMR光谱技术进行测定。对于木素,具有这些不稳定氢活泼中心的基团有酚羟基(Ph-OH),脂肪羟基(aliph-OH),羧基(COOH),醛基(CHO)等反映木素结构特征的官能团。当这些基团与磷化试剂反应后,其衍生物的磷31核磁共振谱图的化学位移处在明显不同的区域。由于衍生物中磷原子周围都是氧原子,因此31P-NMR的信号都是无偶合的单峰,并且这种31PNMR核磁共振没有NOE效应,对于定量测定官能团极有利。这样就能够对木素中这些重要的基团用磷化物标记后进行定量测定[13]。

3.131PNMR光谱分析制浆漂白过程中的木素

Argyropoulos研究山毛榉经蒸汽爆破法处理溶出的木素,利用31PNMR光谱技术测定紫丁香型酚羟基是愈疮木型酚羟基的两倍,而总的紫丁香基与愈疮木基的比例为0.89,说明了紫丁香型结构优先游离出酚羟基。Robert用其它方法研究同类木素时,指出蒸汽爆破法会导致紫丁香基结构的β-O-4连接优先断裂,两者结果相一致。β-O-4结构是木素中的主要连接键,此结构在木素C9单元的比例反映出木素的聚合度。Sun[14]等人研究臭氧、二氧化氯、DMD及过氧化氢处理碱残余木素,利用31P-NMR技术可以准确测定其木素的羧基、酚羟基及β-O-4醚键的断裂情况。Argyropoulos[15]用31P-NMR技术测定MILOX制浆过程中木素结构特征的变化。在MILOX过程的第一阶段得出的愈创木型酚羟基多,表明此过程愈创木基木素优先溶出,主要是由于愈创木素富集的胞间层木素具有更大的可及性。

3.2固体31PNMR核磁共振光谱

对于纸浆,特别是磨木浆和机械浆,其木素结构中含有醛基、邻醌或对醌,α、β不饱和羰基和羧基等结构。如果将木素分离出来,这些基团容易发生变化,测出的结果不能反映浆中木素的真实特征。利用亚磷酸三甲酯可以与上述基团反应生成磷酸酯的衍生物,其固体31PCP/MASNMR光谱的信号具有特征的化学位移。Lebo和Lonsby利用此反应测定机械浆中的邻醌基团(由光诱导所产生)[13]。

Argyropoulos用亚磷酸三甲酯处理磨木浆(SGW)后测定固体31PCP/MASNMR光谱,发现在δ=10处有一个强宽峰,这是邻醌的磷酸酯衍生物重排后产物引起的。

3.331PNMR光谱在木素结构分析中的其它应用

LeonidG.Akim[16]等人用31P-NMR光谱分析从各基因改良后的树木中获得的木素，通过测定其中的游离酚羟基来分析经改良后各树木中木素结构的差别。由于31P可以用来测定木素中含有不稳定氢的基团如酚羟基(Ph-OH),脂肪羟基(aliph-OH),羧基(COOH),醛基(CHO)，ClaudiaCrestini等在此理论基础，研究了稻草木素结构中的醚键。通过将温和的碱性降解与31P-NMR结合起来可以分析各种醚键结构及它们各自在整体稻杆木素中的分布情况[17]。DimitrisS.Argyropoulos等[18]利用31P-NMR提出了半定量研究分离木素中邻醌与对醌的量的方法。M.ZAWADZKI[19]等也利用31P-NMR谱测定了分离木素中的醌的量，并指出浆料中的木素经氧化和CLO2漂白后，醌的结构会增加，而经过CLO2漂白后残余木素中醌的结构会减少。Shin-ichiroTohmura[20]等利用31P-NMR谱定量测定和检测了针叶材硫酸盐法制浆残余木素和磨木木素中的各种醚键，此外还提供了与缩合型和非缩合型苯环相连接的β芳基醚键的有关信息。并发现大部分的β芳基醚键在经过硫酸盐法制浆后都断开了。

P.Malkavaara,R.Alen和E.Kolehmainen[21]将13C-NMR和31P-NMR谱结合起来分析了针叶木和阔叶木硫酸盐法制浆所得黒液中各种酚羟基与脂肪羟基的含量，并在分析的基础上提出了预测黒液燃烧性能的模型。

419FNMR谱在木素结构化学中的应用

19F与31P一样，自然丰度为100,19F-NMR谱的化学位移范围宽。木素的氟衍生物

的稳定性好，同时氟原子在芳环上的位置对化学位移非常灵敏，容易得到各种羟基的信号，特别是可以测定羧基的含量，这些都是19F-NMR的优点[2]。

BehazadC.Ahvazi,Claudia[22]等利用19F-NMR对木素中存在的羰基进行了检测和分类，证明了所使用的方法可以用来定量分析可溶性的原生和改良木素。

529SiNMR谱在木素结构化学中的应用

RobertBrezny首先报道了用29Si-NMR法测定多种模型物的三甲基硅醚衍生物的结构29Si的自旋量子数I＝1/2，其自然丰度4.7％，因此，29Si-NMR的测定灵教度很低，但是可以用常规的INEPT技术使三甲基硅醚衍生物中29Si的信号放大。29Si-NMR主要用于研究能引进Si原子的一OH,-COOH基团和可以烯醇化的羰基。用硅醚化试剂使这些基团醚化，引进Si原子，即可用”Si-NMR进行分析，因而可以用于研究木素和碳水化合物的功能基[13]。

参考文献

[1]邓长江，刘学恕，张宏书，等.定量13C-NMR谱表征蔗渣碱木素结构.纤维素科学与技术，1995，.3（4）：38~43.

[2]周学飞，余家鸾，陈嘉翔.核磁共振法在研究木素和碳水化合物结构方面的应用.纤维素科学与技术，1997，5（2）:42~48.

[3]刘贵生，段新方，刘君良，等.1H,13C-NMR光谱在木素化学研究中的应用.吉林林学院学报，12（4）：239~243.

[4]TerashimaN,HafrenJ,WestermarkU.NondestructiveAnalysisofLigninStructurebyNMRSpectroscopyofSpectroscopyofSpecifically13C-EnrichedLignins.Holzforschung，20__，56（1）：43~50.

[5]XieY，

TerashimaN.SelectiveCarbon13-EnrichmentofSideCarbonsofGinkgoLigninTracedbyCarbon13NuclearMagneticResonanceMokuzaiGakkaishi,1991,37(10):935~941.[6]XieY，YasudaS,TerashimaN.SelectiveCarbon13-EnrichmentofSideCarbonsofOleanderLigninTracedbyCarbon13NuclearMagneticResonance.MokuzaiGakkaishi，1994，40（2）：191~198.

[7]XieY，TerashimaN.SelectiveCarbon13-EnrichmentofSideCarbonsofRiceStockLigninTracedbyCarbon13NuclearMagneticResonanceMokuzaiGakkaishi,1993,39(1):91~97.

[8]XieY，YasudaS,WuH.Analysisofthestructureoflignin-carbohydratecomplexesbythespecific13Ctracermethod.JournalofWoodScience,20__,46:130~136.

[9]顾瑞军,谢益民,曾绍琼,等.稻秆木素侧链13C同位素示踪及固体13CNMR分析.高等学校化学学报，20__，23（6）：1073~1076.

[10]TerashimaN,EvtuguinDV.SynthesisofConiferins13C-EnrichedatPositiohn4or5oftheGuaiacylRing.Holzforschung，20__，57:485~488.

[11]顾瑞军，谢益民，伍　红，等.DHP的13C同位素示踪及固体13CNMR分析.林产化学与工业，20__，22（1）：1~6.

[12]顾瑞军,谢益民.木素—碳水化合物复合体的形成机理及化学结构的研究(I)——综纤维素存在下DHP的合成.造纸科学与技术，20__，20（5）：1~6.

[13]付时雨，詹怀宇，余惠生.31P核磁共振光谱在木素结构分析中的应用.中国造纸学报.1999，14:(增刊)：121~124.

[14]SunYJ,ArgyropoulosDS.Acomparisonofthereactivityandefficiencyofozone,chlorinedioxide,dimethyldioxiraneandhydrogenperoxidewithresidualkraftlignin.In:TheProceedingsof8thISWPC,1995,Helsindi,Finland,2:361~368

[15]ArgyropoulosDS,HortlingB,SunYJ.Pulping:lignincharacterizationby31P-NMRspectroscopyandoxidationdegradation.In:TheProceedingof8thISWPC,1995,Helsindi,Finland,2:495~502

[16]AkimLG,ArgyropoulosDS.Quantitative31PNMRSpectroscopyofLigninsfromTransgenicPoplars.Holzforschung20__，55：386~390.

[17]CrestiniC,ArgyropoulosDS.StructuralAnalysisofWheatStrawligninbyQuantitative31Pand2DNMRSpectroscopy.TheOccurrenceofEsterBondsandα-O-4Substructures

[18]ArgyropoulosDS,ZhangL.SemiquantitativeDeterminationofQuinonoidStructuresinIsolatedLigninsby31PNuclearMagneticResonance.J.Agric.FoodChem.1998,46:4628~4634.

[19]ZawadzkiM,RungeT.FacileDetectionofOrtho-andPara-QuinoneStructuresinRedidualKraftLigninby31PNMRSpectroscopy:Journalofpulpandpaperscience,20__,26(3)

[20]TohmuraS,ArhyropoulosDS.DeterminationofArylglycerol-β-arylEthersandOtherLinkagesinLigninsUsingDFRC/31PNMR:J.Agric.FoodChem.20__,49:536~542.

[21]MalkavaaraP,AlenR,KolehmainenE.Multivariatecorrelationbetween13Cand31PNMRSpectraldataondissolvedligninandcombustionpropertiesofkraftblackliquor.Magneticresonanceinchemistry,1999,37:407~412.

木结构篇3

关键词:土木工程；结构设计；应用发展

中图分类号：TU318 文献标识码：A 文章编号：

1、引言

土木工程是建造各类工程设施的科学技术的统称。它既指所应用的材料、设备和所进行的勘测、设计、施工、保养维修等技术活动；也指工程建设的对象，即建造在地上或地下、陆上或水中 ，直接或间接为人类生活、生产、军事、科研服务的各种工程设施，例如房屋、道路、铁路、运输管道、隧道、桥梁、运河、堤坝、港口、电站、飞机场、海洋平台、给水和排水以及防护工程等。改革开放以来，我国经济的高速增长也带动了建筑行业的高速增长。

随着社会科学的突飞猛进，建筑行业的技术也随之逐步换代。近几年，我国的高层建筑犹如雨后春笋般拔地而起，而且高度越来越高。我国的民用建筑大部分都向百米高度发展，对于综合性的大楼，更是达到五、六百米，由此可见，土木工程的发展势头之猛。润扬大桥在2005年正式建成通车，这是一座全部由中国人自己设计、施工、监理、管理，并且采用建筑材料和绝大部分设备也由我国自行制造或生产的大桥。润扬大桥被国际桥梁专家称为"中国奇迹"，其建设条件之复杂，技术含量之高，施工难度之大由此可见。铁路方面，我国也已建成了东起青海格尔木、西至拉萨的青藏铁路，其有相当一部分地段穿越高原常年冻土地带，成为世界上海拔最高、里程最长的高原铁路。这些都说明我国的土木工程的发展迅速。

2、土木工程结构设计

对于土木工程结构而言其设计目标首先就是对建筑的安全负责，即保证建筑的主体可以满足使用要求，并符合安全性需求。一般房屋结构是由板、梁、墙、柱、基础或直线形构件和杆、拱、壳等直线杆件或曲线、曲面形构件组成。梁是工程结构中的受弯构件，它承受板传来的压力及梁的自重，通常水平放置。梁按截面形式分为：矩形梁、T形梁、倒T形梁、Z 形梁、空腹梁等。柱的概述：柱在工程结构中主要承受压力，主要承受梁传来的压力以及柱的自重。墙的长、宽两方向尺寸远大于其厚度，荷载作用方向与墙面平行，其作用效应为轴压力，有时还可能有弯矩。这样就要求做到以这些小点来注重土木工程结构设计中的细节问题。

随着市场经济的加快,城市建设迅猛发展,随着逐渐出现的鳞次栉比的高楼大厦，日益规划的高楼大厦，逐渐扩大的城市规模,城市人口随之急剧膨胀, 越来越多的发达城市不同程度上出现了土地资源紧张、生存空间不足、交通堵塞、生态平衡遭到破坏和环境逐步恶化、基础设施落后等问题,这些称之为“城市病”, 严重影响了人类居住的舒适度, 对社会和经济的持续发展形成制约, 成为现代城市发展的主要障碍。这样以来，建筑的经济性也在土木工程中占据了主要的地位。由此，土木工程的结构设计就不得不对安全性和经济性进行综合性评估，并以二者的平衡为目标进行设计实施。这种设计需求是在市场经济发展中对建筑结构设计的必然要求。

在土木工程结构设计中，我们应该着重注意以下几个方面：（1）结构计算，在这里我们讲的是，设计的基础形式是条形基础，在确定基础底面宽度时，依据的是地基承载力的设计值（新规范称之为特征值），即b≥N/（f-rh）。h对于内墙、外墙取值不一样，不少计算书中误认为是一样的。r应是基础底面以上土的“平均重度”，r＝20kN/m3，而学生常误取为基础底面以上“土的重度”。我们要严格分清其中的概念。（2）土建施工图的重要性，平面图与立面图、剖面图的配合建筑施工图关键是平面图、立面图和剖面图之间图示内容一致，且相互补充。有的时候可能是因为初次绘制内容复杂的建筑施工图，我们的设计者由于疏忽，没有全局观察，造成平立剖面图的表达不一致。所以我们要做到各图所注的标高、尺寸、定位轴线等在每张图纸上都要认真核对无误，这个作为一项基本要求，要求在工程结构设计中务必落实做好。（3）结构截面设计中我们要注意场地类别对抗震等级的影响，抗震等级对于框架截面设计的影响很大。一般情况下根据房屋高度和设防裂度从抗震规范中直接查出抗震等级，但对于“场地类别为Ⅰ类时，除6度外，可按表内降低1度所对应的抗震等级采取抗震构造措施，但相应的计算要求不应降低”。当采用Ⅰ类场地时，抗震计算的抗震等级与采取抗震构造措施的抗震等级不一样。我们做到结构计算清楚明白，施工图纸的清楚明确，同时我们也要注意场地类别对抗震等级的影响。

3、土木工程的应用发展

我国土木工程的信息化是用计算机、通信、自动控制等信息汇集处理高新技术对传统土木工程技术手段及施工方式进行改造与提升，促进土木工程技术及施工手段不断完善，使其更加科学、合理，有效地提高效率，降低成本； 实现土木工程的信息化将引起土木工程企业管理方式的深刻革命，必然推动企业团队的重组及施工流程的优化，促使企业管理理念和手段的革新； 土木工程的信息化是土木工程市场发展的高级阶段，必定融入现代物流业、电子商务业和信息产业，从而实现土木工程的高效益、高效率。

对土木工程的发展起关键作用的，首先是作为工程物质基础的土木建筑材料，其次是随之发展起来的设计理论和施工技术。每当出现新的优良的建筑材料时，土木工程就会有飞跃式的发展。地球上可以居住、生活和耕种的土地和资源是有限的，而人口增长的速度是不断加快的。因此我国会出现人口众多、城市拥挤、环境污染严重、人均土地资源占有量少等更多情况,因此开发其它可利用空间势在必行。因此，人类为了争取生存，土木工程的未来至少有向高空延伸、向地下发展、向海洋拓宽、向沙漠进军与向太空迈进这五个方向发展。

4、结语

经过多年的发展, 无论是结构的力学分析, 还是结构的施工手段和方法以及结构设计的理论,土木工程专业无论是实践还是研究都已取得显著成就,并取得非常大的突破。土木工程随着人类社会的进步而发展，至今已经演变成为大型综合性的学科，它已经出许多分支，如：建筑工程，铁路工程，道路工程，桥梁工程，特种工程结构，给水排水工程，港口工程，水利工程，环境工程等学科。土木工程共有六个专业：建筑学，城市规划，土木工程，建筑环境与设备工程，给水排水工程和道路桥梁工程。

土木工程作为一个重要的基础学科，有其重要的属性为综合性，社会性，实践性，统一性。土木工程为国民经济的发展和人民生活的改善提供了重要的物质技术基础，对众多产业的振兴发挥了促进作用，工程建设是形成固定资产的基本生产过程，同时，土木工程的发展与经济繁荣和科技进步是密不可分的。这样以来，建筑业和房地产成为许多国家和地区的经济支柱之一。

参考文献：

[1]李国强，李杰.建筑结构抗震设计.北京：中国建筑工业出版社出版，2002；27－38

[2]梁兴文、史庆轩.土木工程专业毕业设计指导.北京：科学出版社，2002.

[3]中华人民共和国建设部.建筑抗震设计规范（GB 50011－2001）.北京：中国建筑工业出版社，2002.

[4]吕峰, 陈阳.结构设计中的几个概念应用问题[J].林业科技情报，2009；(03).

[5]陈希哲.土力学地基基础.北京；清华大学出版社，2003.

木结构篇4

穿斗式木构架是通过使用穿枋将木柱整体串联组成房架，檩条搁置在柱头之上，再用斗枋将柱子串联，构成一整体房架。穿斗式木构架在桂林地区传统建筑当中运用广泛，其柔韧性良好、能够适应地形的起伏变化，地域适应能力极强，构造木料用量小，经济实惠，便于对井院式建筑空间的拓展。

(1)穿斗式木构架的构成

桂林传统建筑(多为民居)所使用的穿斗式木构架由柱子、穿枋、檩及欠子构成，这不同于别的地区的穿斗式木构架还有挂这一构成部分，其整体造型显得比较灵巧简练。檩条直接由柱子(落地柱以及短柱)承托，而不用梁承接，用穿枋串联柱子，水平构件和竖直构件相互穿插组合，形成建筑室内穿斗式木构架结构，共同合作承重受力。柱:桂林传统民居中所采用的穿斗式木构架形体结构轻巧，木柱纤细切柱径偏小，其柱子的尺寸远不能达到官式建筑的柱子尺寸。一般的，传统民居穿斗式木结构的落地柱尺寸较大，非落地尺寸要小于落地柱尺寸。在经过实地测量后，有相关数据表明，桂林传统民居中的穿斗式木构架落地柱半径大多为10－15cm，非落地柱半径较小，一般尺寸为8－10厘米。柱子纤细修长，其柱子细长比大多在1∶20－1∶28之间，穿斗式木构架在桂林地区主要采取隔柱落地的柱网结构，房屋的进深距离可根据柱网间距和柱网数之间的相互关系计算得出。每一榻梁架落地柱的数量多为四根或是五根，前檐柱与前金柱间距为两架到三架深，距离在1.5－2.1m之间，其余柱间距多为三架，即每两根落地柱之间通常会有一至两根非落地柱(瓜柱)，非落地柱之间、非落地柱和落地柱之间的间距多为0.6－2m。相邻两根落地柱之间的距离大多为1.75－2m，各柱基本上都是等距而立，每架的深度多为0.6－0.75m。柱子之间由多根穿枋水平连接，穿枋之上立有短瓜柱，柱子通常直接承托檩条，这么一来就能便利的将瓜柱顺势移位升降，满足房屋的举折要求。檩:檩的作用是承椽子。桂林地区穿斗式木构架中檩条间距大多在0.6－0.8m之间，直径在0.1－0.2m之间。穿枋:是柱子间相互连接的的重要部件，穿枋将柱子联结成一个整体。桂林地区穿斗式木构架中穿枋的断面高且窄，高度多在15－20cm间，宽度多在5－10cm之间，其高宽比大约为2∶1。穿枋的数量视民居构架以及檩柱而定，在桂林，民居构筑通常会采用五檩二穿、七檩三穿这两种形式。

(2)穿斗式木构架的落柱形式类型

穿斗式木构架用料节省，其结构通常会对木材原始形态进行保留，木材料中部大多有一定的弯曲弧度，构筑时，将材料的曲面向上放置，这对于木材的受力十分有帮助，造型原始朴素而优美。此外，其结构形式整体性比较强，但其结构当中木柱的排布较为密集，对于建筑室内空间的营建有很大制约性，为了改变这种状况，穿斗式木构架有着多种形式的演变，并形成了多种形态类型。桂林传统建筑大多会使用如下3种类型:隔一柱落地式、隔两柱落地式以及不规则隔落地式。隔柱落地式就是在落地柱之间会有数棵不落地的短柱(瓜柱)架在落地柱间的穿枋之上，穿枋有抬梁的功能。桂林传统建筑的穿斗式木结构形式通常会有隔一柱落地式和隔两柱落地式这两种，其中又以隔两柱落地式应用最为广泛。隔柱落地减少了落地柱的数量，节约了木材和整修经费，又能有效的拓展使用空间，空间灵活性得到改善，利于山墙面开门窗洞口，在有较大空间要求的堂屋等建筑空间十分适用。不规则间隔落地式:桂林传统建筑中所采用的穿斗式木构架形势，在实际运用中往往会有几种做法的组合，如隔一柱落地经常与隔两柱落地式，甚至偶尔还会有与隔三柱落地式相结合的木结构形式，形成极具桂林地域特色的穿斗式木结构。

2硬山搁檩式砖木结构

硬山搁檩式砖木结构同样也是桂林传统建筑中使用最多、最广泛的结构形式，这种结构形式的做法主要是将建筑的承重墙按照屋顶所要求的坡度砌筑成相应的三角形，通过建筑的山墙来承托木檩条，檩条上面铺设椽皮，椽皮上再铺设小青瓦。建筑屋面的重量就可由木檩条传递给山墙体承受，进而支撑整个房屋屋面的重量。这种结构形式省掉了屋架，构造方式简单、施工方便、快捷、经济实惠，对于开间较小的房屋比较适用，也经常与穿斗式木构架一起混合使用，一同构筑三开间的民居。硬山搁檩式砖木结构与穿斗式木构架的组合运用。当地人民充分考虑到不同建筑结构形式的特性，依据其自身的经济条件以及建筑结构的优势与特性，进行结构的混合使用，达到建筑结构优势互补的效果。常见的有硬山搁檩式砖木结构与穿斗式木构架的组合运用在硬山屋顶建筑中。在传统民居空间中，中部的堂屋空间常采用穿斗式木构架作为主要的结构形式，房屋两侧的厢房则是采用硬山搁檩式砖木结构来承托屋顶重量，中部的穿斗式木构架既经济环保、美观、可塑性高、质量轻，质朴简洁，还具备砖墙体的分隔作用。

3小结

文章从史论学研究角度出发，立足于桂林整体物质建成环境，在对实地实物测绘调研的基础之上，以桂林历史文化名村镇传统建筑房屋木结构作为主体来进行分析研究，总结研究出了传统建筑木结构与所处环境中的相关因素之间的一种相互作用的关系，并由此归纳总结出传统建筑木结构构筑技术地域性特征的量化基础数据与资料，希望能够在一定程度上补充中国西南部地区山水名城地域建筑以及中国历史文化名村镇等相关研究的的缺漏，能为桂林地域建筑的创作提供一定的基础资料参考。

木结构篇5

关键词：土木工程；结构设计；抗震问题；方法探讨

1前言

目前，房屋建筑的规模不断增加，其内部结构越来越复杂，因此其结构设计的优化难度不断提升，这就要求设计者需对房屋的、房顶、房屋细节等多个部位的结构设计实施优化，提高抗震能力。

2结构设计意义

社会发展的步伐越来越快，各类大型建筑层出不穷，加之人们对于房屋使用的要求不断提高，优化现代房屋的结构设计十分必要，这对于提升建筑实用性、经济等均有重要意义。提高房屋设计质量能够大幅度增加其使用价值，包括美学价值、经济价值以及社会价值。与此同时，加强建筑结构的优化设计，还能够全面降低建筑投资成本，节约施工材料，同时又能对建筑周围的环境给予保护，为用户打造出一个优质的居住环境和工作环境。对建筑结构的设计进行优化，就是在原始设计方案的基础上改进与完善房屋结构设计，充分使用房屋剩余空间资源，进一步满足人们对房屋的实际使用需求，保障房屋建筑结构设计体系的合理和安全。但是地区为地震频发区域，房屋建筑工程结构设计需要把控好设计质量，且需要房建结构设计体系的选型，提高房屋建筑总体设计的质量和抗震性能。

3土木工程结构设计中抗震方案应用分析

3.1设计结构模型

初步设计一个基础的房屋结构模型是应用房屋结构优化设计方案的首要步骤，第一阶段需要选择合理的变量以及一些常用数据、指标，例如：房屋建筑结构设计目标参数、损失参数、结构的可靠性参数以及价格参数等，这些参数可以作为结构优化设计的变量指标，与此同时，亦是结构设计中需要重点考虑的内容。房屋设计者所选的衡量参考指标应该属于考虑因素少并变化幅度小的指标，这样才会将结构设计、优化的难度降低，后期的工作难度也随之得到降低，这样，便于设计人员更好地设计出最佳优化方案。进入第二阶段后，需要对相关设计函数进行确定，需在大量函数与指标中选择与房屋建筑横截面积、钢筋尺寸等数据最为相近的函数指标，然后分析这些指标的性质，以便降低建筑成本。进入第三阶段后，设计人员需要衡量房屋建筑的结构设计条件，分析房屋的结构刚性、整体构架及其稳定性、结构尺寸、结构变形限制、受力限制、结构可塑性、规格指标等。通过分析结果衡量建筑的实际情况，达到不断优化设计的效果，促进房屋建筑的抗震能力。

3.2应用最优的统计分析

程序房屋设计人员在完成房屋建筑的结构设计模型建立工作后，要根据模型的实际情况及各方面优化条件来选取最佳计算方法，应用最优的设计程序，确保其用途齐全、功能完善、运转效率高。然后设计人员对上述模型的分析结果展开研究与统计，对不同设计方案进行认真衡量比对，力求从各个角度来考虑问题，全面保障建筑后期使用的经济效益与社会效益，最后以综合平衡角度和节省成本立场，加强技术改进，全面提升房屋建筑的综合效益。

3.3房屋建筑的细部结构优化设计

房屋建筑的细部结构对其整体结构质量以及稳定性均起到决定性的作用，在房屋建筑的结构设计过程当中，由于缺乏真实的房屋结构数据，极有可能在房屋建筑细部结构的计算过程中出现误差，由于受到各种外在因素影响，导致建筑结构的优化设计方案与实际效果出现巨大偏差。这样一来，不但使房屋建筑细节部分的结构设计出现较多问题，同时也对房屋建筑的整体结构带来隐患。所以，设计人员在开展结构优化设计的时候，应当对房屋建筑的整体细节部分进程充分的了解掌握，不断优化其细节部分的设计效果，防治后期房屋细部结构出现断裂、错位等情况，使建筑本身的经济性、安全性都能够双双提高。除此之外，还需要确保室内挂饰、悬吊灯具、人工造影装置和房建主体结构之间连接的强度，避免出现连接设计不牢固，在地震时出现物件坠落，出现人员受伤现象。

3.4房屋建筑的基础结构优化设计

在整个房屋建筑设计中，基础结构的设计质量会对整体房屋结构及其稳定性、功能性造成直接影响，所以，在进行基础结构优化设计环节，设计人员更应当加强优化力度，对房屋建筑的基桩类型、以及基础结构、地基地质等各个方面加强优化，并且给予全面控制，确定合理的桩基形式，充分掌握基桩直径及其长度等，全面优化设计方案，是房屋建筑基础结构以及后期的施工技术、资金投入平衡点等得到合理确定，在此基础上，保障房屋建筑整体结构的稳定性与强度等。在局部墙体结构设计过程之中，需要注意墙体的设计尺寸，墙体尺寸应控制在最小限制范围之内，确保墙体截面能满足8级抗震需求，避免建筑物发生强震之后，建筑物倒塌或开裂现象。

3.5房屋建筑的桩基优化设计

在房屋建筑的结构设计中，桩基设计属于重要内容，桩基设计属于房屋基础结构设计的范畴，同样，良好的桩基础设计，能够保障建筑结构的稳定与安全。一般情况下，桩基可以可分作预制桩与灌注桩。其中，灌注桩对房屋建筑整体的施工质量稍难把握，且施工技术要求严格，工序复杂工期长。因此，符合沉降指标的前提下可以优先选择预制桩，这样可以保障基桩结构稳定，同时缩减工序，节约大量的人力、财力及物力。此外，随着房屋建筑桩基不断加深，建筑区域土壤与桩基之间的摩擦力会越来越大，在此状态下也比较适合运用预制桩。在房建的设计中，需要保证建筑物下部结构和总体结构的重心相一致，如果顶部建筑承重能力较高，则建筑物的顶部抗震性能则较好。如果该地区出现地震，建筑物的顶部结构的变形幅度不大，不会出现扭转地震。但是在现今的抗震设计过程中，在进行建筑材料的选择时，需选择刚度均匀、轻质、稳定性的材料，才能保障建筑物抗震性能。

4结束语

总而言之，目前我国建筑行业发展迅猛，各类大型的房屋建筑工程如雨后春笋般的涌现，加之房屋建筑规模不断扩大，要想提高抗震能力，首先就要做好其内部结构的优化设计。在房屋建筑的结构设计中积极运用优化设计方案，是一项系统性、专业性均极强的工作，这就需要设计人员具备充足的理论知识以及丰富的设计经验，以及先进科学的设计技术等，全面提高房屋的结构设计效果，保障建筑后期使用的安全性、实用性以及耐用性等。

参考文献：

[1]张婷.房建结构设计体系选型及抗震设计[J].门窗,2015(8):299.

[2]赵宏伟.房屋建筑结构设计体系选型及抗震设计探讨[J].山西科技,2012(5):31～32.

[3]陈子强.建筑结构选型的思路及其抗震设计应用[J].建筑设计管理,2010(4):39～41.

木结构篇6

木质材料是一种天然的建筑素材，具有不可替代性，在园林景观建筑中采用木结构最大的特点在于自然气息的引进，能够带给游人一种回归自然、返璞归真的感受。当前在园林景观的建设中，木结构具有其他建筑结构所不能取代的作用。在园林景观设计中，对传统木质结构合理的设计加工，能够形成很多具有特色的景观建筑，这是木结构建筑的很大优点，如亭、廊、榭、枋、花架等，这些木结构建筑及小品的使用给人一种清新自然的感受，很好地烘托园林的主题。传统的木结构及小品虽然美观，与周边环境也很协调，但由于受木材材质先天缺陷的限制，如材质本身的选择，防腐、防蚁、防火处理的是否到位，木材含水率等方面的影响，使得木结构建筑的使用年限受外部因素的影响很大。另外，在设计、施工过程中，由于木柱与基础是通过钢板连接，抗弯性较差，在出现意想不到的恶劣天气情况下容易受到破坏，即使采用如“三防”等措施，但经过日常的风吹、日晒、雨淋，木材还是会出现不同程度的腐烂和开裂，由于木材材质的不同，出现问题的时间则有先后，而一旦木结构开始损坏，如不马上采取措施，木结构的损坏速度是以几何倍数的速度蔓延。因此，木结构建筑使用过程中出现损坏的概率也比较大，维护成本及频率就会很高。

2园林景观建筑中的木材料选择

长期以来，园林设计人员在园林景观建筑设计中主要设计传统木结构建筑及小品如亭、廊、榭、枋、花架等，现阶段使用木材材质则基本为巴帝木、菠萝格、柳桉、杉木、芬兰木等结构牢固相对较好的品种（主要为进口木材），由于相对较好的木材品种制作的木结构建筑及小品能够与整体环境很好地相融合，对提升整体环境效果能起到画龙点睛的作用，因而得到了普通的认可。在园林景观建筑中，需要考虑木结构建筑的承重问题，选择的材料将会直接影响木结构的使用寿命，要求木质不仅坚硬，需要具有耐腐朽性，木纹要求顺直，一般多数考虑使用的木材是巴帝木、菠萝格、柳桉，也可以考虑采用杉木。在选择木椽条和木檩条时需要明白，这两种材料均是作为屋面的受弯构件，共同承担屋面的荷载，因此在强度和耐腐朽性的基础上，要求材料不易开裂，木纹顺直，抗弯度高，这种木质有多种选择，一般可以选择松木、杉木等。在选择龙骨以及和隔栅的使用中，主要起到承受建筑装修工程的受力，这类木质要求自身密度小，不易变形，还要求便于加工，一般选择杉木。在木门以及木窗等木构件中，经常会受到风吹和雨淋，因此木材会容易出现开裂、变形等情况，这些部位的选择要求木质变形程度小，而且方便加工，如杉木，若是对于这些部位的木纹等要求很高，可以选用水曲柳。在木地板的选择中，要求木质耐磨性高，木纹美观大方，还要求具有一定的强度，一般选择水曲柳等。在木栈道、木平台、木桥等园林小品使用中，由于直接安装在室外，潮气、腐烂、日晒、雨淋等综合问题，考虑使用年限较长的结构牢固木质材料，可以选择芬兰木、三防处理的菠萝格、非洲蚁木等。

3园林景观建筑木构件的施工处理

木结构的园林景观建筑虽然美观，但在设计、施工、制作、安装过程中有很高的要求，在园林建筑中需要在满足结构要求的基础上，运用各种处理手法建造最具有耐腐朽、耐虫害、耐火烧的园林建筑物。在木结构的防腐处理中，保证木材处于通风干燥条件下，并采取化学防腐措施。当前市场中延长木结构的使用寿命的方法主要包括干燥蒸馏、风干，可以在木材添加防腐剂来进行防腐处理，也能在真空负压中添加防腐剂，但木构件防腐处理的效果不能满足室外木构件50年使用年限的要求，而且木构件防腐处理效果无可靠检测手段。在木结构的防虫处理中，常见的虫害包括白蚁、木蜂等。一般防腐木是经过毒药处理的，因此本身具有一定的防虫功能，但是为了保险起见，还需要在木构件上喷洒一些高浓度的防蚁杀虫剂，在安装过程中在基础与木构件连接处土壤中喷洒防蚁杀虫剂做一定的防蚁处理措施，并与地基夯实，阻止白蚁等虫害。在木结构的防火中，在设计中要求木结构不能与高温材料相接触，管线接触木构件必须安装耐燃管穿管，木构件必需采用防火药剂满涂将木材料变为难燃体。在木结构的防开裂的处理中，木材料的开裂与木材的含水率相关，木材的含水率对于木结构的使用有非常重要的影响，在木材料的连接、安装中建议采用热镀锌和不锈钢钉子等，在连接前为减少开裂建立预先钻孔。

4园林景观建筑木构件日常维护

考虑到木构件三防处理效果无可靠检测手段，在园林木结构建筑日常使用中，应加强维护保养并及时替换部分损坏木构件，特别对于没有严格防腐处理的室外木构件应予重点关注，加强木构件连接节点的维护，特别针对木柱根部连接节点的维护，可有效提高木构件的耐久性。园林木结构建筑使用、管理单位应定期对已建木结构建筑及小品进行细致排查，如发现柱、梁、檩条等承重部件出现较深的裂缝，必须加铁箍予以加固；发现木构件榫接处有出现松动的迹象，要求立即在梁架之间用铁件加固。在独立设置的亭廊等景观小品，由于受木柱与基础连接的局限，其正面抗风能力相对较弱，建议在日常维护中增加景墙或者结构节点连接件来加强整体的稳定性，对高度较大的柱子且使用年限较长的，有条件的进行偏移测定，及时发现问题。由于木材材质的特性，对日晒、雨淋、或者人为损坏的，耐受力没有其他建筑材料长久，决定了其使用年限也比其他材料时间短。这样一来，就使得木结构建筑的日常维护显得非常重要。使用、管理单位应该安排专门人员时常进行维护、巡查，发现问题及时解决，不留隐患。

5结语

近几年在园林景观建筑中不断采用木结构来建设仿古建筑，受木材材质先天缺陷的限制在日常使用、管理中面临着很多的问题，在木结构的使用中需要严格控制木材的含水率、进行防腐、防蚁、防火处理等，提高木结构的使用寿命。在使用和维护、巡查过程中，如发现重大技术问题，应及时联系原设计单位或者木结构施工方面专家提供技术支持。

木结构篇7

关键词: 木结构房屋; 建筑; 住宅

中图分类号： TU3 文献标识码： A 文章编号：

最近几年, 由于经济的发展和生活水平的提高, 人们更加注重居住环境, 对木结构房屋的需求增加。随着改革开放的深入, 大量外国机构的工作人员进入中国, 他们对木结构房屋的需求也刺激了木结构住宅建设的发展。目前出现了外国企业争先开发中国木结构房屋市场的现象, 成都、杭州和曲阜等地已建有木制结构房屋，北京橘郡和光明公寓二期等项目为木制结构房屋，位于小汤山附近的好莱坞第一农庄和香山某项目也正在建造木制结构房屋。国家建设部已颁布了《木结构设计规范》和《木结构验收规范》，这无疑为木制结构房屋在我国的推广应用创造了有利条件，必将冲击现在的住宅市场，掀起一股建造木制结构房屋的旋风。

1、北美木结构房屋在我国住宅市场的机遇

中国建筑市场给木结构建筑的发展提供了良好机遇目前, 我国建筑行业和房地产业发展火暴，而目前新建住房大部分是混凝土结构,砌体结构,木结构应用不到总量的1 % ,不能满足不同层次人群的需要。据了解,目前在中国上海、北京、深圳、大连、广州等大城市, 对于别墅型木结构房屋具有一定的需求。另外,由于居住的习惯,工作于大陆的外籍人士对木结构房屋也情有独钟, 但就全国范围讲木结构房屋基木上还是空白,因此发展空间很大【1】。

2、北美轻型木结构住宅的特点

2.1、木结构本身优势

除土地配套设施外，木结构施工现场没有成堆的砖石、钢筋和水泥等建筑材料，开发商或建筑商只需少量投资从工厂运来成套木制构房屋半成品，稍加拼装即可建成一幢美观的木制结构房屋。据悉，成都、杭州和曲阜等地已建有木制结构房屋，北京橘郡和光明公寓二期等项目为木制结构房屋，位于小汤山附近的好莱坞第一农庄和香山某项目也正在建造木制结构房屋。国家建设部已于2003年6月底颁布了《木结构设计规范》和《木结构验收规范》，这无疑为木制结构房屋在我国的推广应用创造了有利条件，必将冲击现在的住宅市场，掀起一股建造木制结构房屋的旋风。2.2、与砖石结构房屋或钢筋混凝土结构房屋相比，美式轻型木制结构房屋具有以下几个鲜明的特点：

冬暖夏凉―――由于木材为绝热体，在同样厚度的条件下，木材的隔热值比标准的混凝土高16倍，比钢材高400倍，比铝材高1600倍。如果采用通常的隔热方法，木制结构房屋的隔热效果比空心砖墙房屋要高3倍。所以，木制结构房屋的取暖费用较低，冬暖夏凉，空调几乎成为摆设。不怕地震―――木制结构房屋由于自身重量轻，地震时吸收的地震力也相对较少。由墙体和楼板体系组成的空间箱形结构使木构件之间能相互作用，所以在地震时木制结构房屋大多纹丝不动，或整体稍微变形却不会散架。防潮透气―――有关专家认为，木材的平均含水率在19％以下时，虫子就不能存活。而用来建造木制结构房屋的木材平均含水率只有17％，再加上严格独特的施工技术，能保证木制结构房屋的干燥。木制结构中还加入了一种室内的空能释放出去和室外的水气却进不来的单向呼吸纸，以及一旦木制结构进水也能使其干燥的3项防潮技术措施，使木制结构房屋成为既能有效防潮、透气性能又十分优异的房屋。阻燃防火―――木制结构房屋的防火就像给可燃的木构件包括墙体和楼板等穿上一件难燃或不燃的防火外套，一般采用防火石膏板来阻断火焰与木构件的接触，同时满足有关规范规定的耐火极限要求。实验证明，即使是经济型的木制结构房屋，抗火能力也不低于2小时左右。混凝土结构虽然难以燃烧，但是在高温情况下内部钢筋会瞬间破坏造成房屋的烈性坍塌。北美国家历史上许多火灾的经验证明，火灾造成的人员伤亡木结构房屋比混凝土房屋要安全的多。安装便捷―――施工周期短、使用寿命长、易安装易迁移。木制结构房屋所采用的木构件和连接件都是在工厂标准化生产的，所以安装速度远远快于砖石结构房屋或钢筋混凝土结构房屋，施工质量也得以保证。由于事先了解建筑物的精确尺寸，几乎所有的预制件都能在施工现场以外的场所完成，建造木制结构房屋就像搭积木一样容易。随意设计―――木制结构房屋的隔板由于很少承重，使得室内设计完全可依据个人的喜好采用开放式或传统式，门窗可安装在任何实用和方便的地方，隔板、衣橱和碗柜等在室内可做得天衣无缝，是其他建筑材料结构房屋所无法比拟的，同时还能大量节省购置家具的费用。寿命长久―――据了解，已有百年历史的木制结构房屋在美国随处可见，因为美国有一套经过长期实践总结出来的严格建筑标准作保证。如果使用得当，木材应是一种非常稳定、寿命长和耐久性强的建筑材料，开发商或建筑商承诺客户的使用期长达70年。造价适中―――现阶段市场上北美轻型木结构房屋的造价在3000---4000元/平米左右，与其他结构别墅价格相比很有竞争优势。

3、木结构房屋对我国其他产业的推动作用

木结构建筑的发展,扩大了木材的用途,可促使林业产业的良性循环, 使木结构房屋材料的研究和开发等技术问题能在近期内有较大突破, 住宅建设领域能够大量使用人工林木材, 木材需求量的增加和丰厚的利润则将促使人工林的经营者和个体林农积极种树, 以至形成一个可持续发展的良性循环。另一方面,也可以带动化工、机械等相关行业的发展,形成一个新的增长点,也将会使利用人工林木材(杨树、马尾树、落叶松、桉树、甚至竹材等) 生产的结构人造板(OSB ,LVL ,glulam, PSL ,l - beam等) ,用量大大增加,从而促进我国木质人造板工业的发展。。如美国, 人造板用于建筑的比例为40%～ 60% , 加拿大为40%～45% , 日本为30%～ 50% , 我国木质人造板在建筑上的应用比例则很低, 仅为26% , 其中大部分还用作了装修材料【2】 , 因此, 木结构房屋的开发必将促进我国林业产业的发展。

4、木结构房屋的市场需求情况

提高生活品质的需求木结构房屋在保温、节能、环保、舒适、结构灵活性等方面有着传统砖混结构无可比拟的优越性, 正好满足人们日益追求的与环境相和谐的愿望。据了解,目前在我国的上海、北京、深圳、大连、广州等大城市,对于别墅型木结构房屋具有一定的需求。另外, 由于居住的习惯, 一些外籍人士对于木结构房屋也情有独钟, 这些都是潜在的消费群体, 作为住宅建设重要形式之一的小型独立式木结构住宅正好满足此部分消费群体的要求。

5、我国发展木结构房屋遇到的问题和解决方案

5.1、传统观念的转变

木结构篇8

【关键词】木结构；建筑；防火技术

引言

木结构建筑在我国的历史较为久远，且比较成熟，许多古代的木结构建筑至今仍保持完好无损。许多桁架结构在经过改造后，均逐渐过渡到了现代胶合木结构自行设计和加工应用的阶段。由于具有较多优点，故木结构建筑能够在当代建筑中占据较重要的位置。然而，随着木结构建筑的不断增多，其火灾发生率也不断升高，故木结构的防火非常重要。

1.木结构建筑发生火灾原因分析

引起木结构建筑发生的火灾的原因主要有：建筑的耐火等级不高；建筑的密度较大，缺乏防火间距；使用问题多；火灾扑救困难[1]。

1.1耐火等级不高

在经过长期的干燥后，许多木结构建筑的木材已全干，很容易燃烧，尤其是干燥季节，发生火灾的可能性较大。一旦起火，由于屋内的烟与热很难散发出去，进而导致“轰燃”。此外，大多木结构建筑的木材裂缝及拼接缝隙较多，尤其是处于山地之间的木结构建筑，起火后会迅速蔓延，甚至形成立体燃烧，加之可燃物较多，极易酿成严重的火灾。

1.2建筑密度大，缺乏防火间距

大多木结构建筑都是随意修建，缺乏科学的布局，结果使得建筑密集，没有防火间距。建筑的过度密集，造成了防火间距的严重不足，若某处起火且未能及时对其有效控制，会使相连的建筑也遭到大面积燃烧，进而形成一发不可收拾的火灾。

1.3使用问题频繁不断

木结构建筑在使用中存在较多问题，以下是较常见的问题：①电线电器设备起火，如电线绝缘损坏、陈旧老化等；②生活用火存在隐患，如取暖、炊煮等；③乱扔烟头；④小孩玩火等。这些都是生活用火中极易引起火灾的因素[2]。

1.4火灾的扑救困难

大多木结构建筑所处位置普遍与消防站距离较远，故不能依托城市消防基础设施。一旦发生火灾，火势便会很快蔓延，即使消防站也无法将或灭掉。部分地区的交通十分不发达，消防车根本不能通行，也会使火灾无法扑救；同时，消防水源的缺乏也会导致火灾的无法扑救。此外，木结构建筑本身的消防设施不完善、缺乏专职消防员等问题，也是造成火灾扑救困难的重要因素。

2.关于木结构建筑的防火方法分析

2.1对木材进行阻燃处理

建筑木材是木结构建筑发生火灾的重要导火线，而对木材进行阻燃处理，可在一定程度上降低木材的燃烧率。阻燃剂有多种途径可达到阻燃作用，较常见的有：抑制热传递，抑制木材在高温下的热分解，抑制固相和气相发生的氧化反应等。因为阻燃的途径具有互通性与补充性，某一种阻燃剂一般都会有至少两种阻燃作用，并侧重于某一种，所以，在选择木材的阻燃剂配方时，最好选择2种以上的成分进行复合，以增强阻燃效果。

在日常中，使用频率较高的木材阻燃剂有：系阻燃剂、磷系阻燃剂及氮系阻燃剂等。实施了阻燃处理后的木材，其抗火性能会得到有效提高。构件表面的火焰燃烧速度会降低，而其耐火极限则会升高，燃烧性能也发生了改变，所以，少数民族聚居地的建筑木材，最好是进行了阻燃处理后，再应用于建筑中。

2.2对木材表面进行防护

对木材表面进行防护，主要是对最后的加工成型木材及其制品涂上防火涂料或阻燃剂，或在表面包覆一层不燃材料，以实现隔氧、隔热及阻燃的目的。这在当前是一种较有效且简便的防火保护方法。此外，在木结构建筑的建造过程中，于天花板及墙体处进行石膏板的安装，可使木结构组合的墙体的整体耐火极限持续2小时。因此，建议少数民族聚居地区在建造木结构建筑时，可采取在建筑木材表面涂上防护材料的方法来提高木材的耐火极限。

2.3注重木构件的结构设计

相关资料[3]显示：在正常情况下，只有当温度达到250℃时才会引起木材的燃烧，而如果起火，且火势较凶猛，则木材会以0.64mm/s的速度炭化，炭化层则把木材内部和外界隔离，并将木材的可承受温度提高，从而让构件内部没有遭到损坏。所以，如果一场火灾持续30分钟，木材的构件，其每个暴露面大约只有19mm的部分是由于炭化而损失，其他部分则会保持完整。

一般而言，在大型的结构中，都会有大规格的柱或梁，而这些梁柱本身的耐火性能均较好，原因是：木材的导热性能不高，且大构件表层的燃烧会形成炭化层，进而将木材和外界空气、热量隔绝开，从而对木材的燃烧速度起到延缓作用，最终保护其他未燃木材。换言之，如果采用大截面的构件，当其尺寸满足规定的要求时，其耐火极限也会得到较大提高。所以，在大多情况下，木材的截面与其防火性能是成正相关关系的。因此，在进行木结构的防火设计时，要以设计荷载要求为前提，并结合树种的炭化速度来计算出构件的最佳尺寸，利用木构件的耐火性能来达到需要的耐火极限。

2.4对木结构建筑的防火设计给予足够重视

根据《建筑设计防火规范》的要求，木结构建筑的防火设计构造是可以通过控制木结构的长度、面积、使用范围及防火间距，并在建筑中做好相关的安全措施来实现的。通过对木结构的使用范围、防火间距等的控制，能够有效降低木建筑火灾的发生率或控制火势的进一步蔓延，起到降低损失、减少人员伤亡的作用。因此，在设计少数民族聚居地区的建筑时，为了降低或避免火灾的发生，应将木结构建筑的使用范围、建筑内的人员数量等因素列入考虑范围，而不能只做好建筑。总而言之，对木结构建筑进行合理的结构设计，并采取相应的措施，能够对火势的蔓延进行有效控制，使木结构建筑符合防火要求，从而起到保障人们的生命财产安全的目的。

3.其他防火措施

使用者的火灾防护意识及防火措施科学与否也会影响火灾的预防及扑救。除了上述的防火措施外，还有以下几种防火措施：不断完善灭火设施；重视宣传教育；建设各种形式的消防队伍等。

4.结束语

综上所述，木结构建筑的防火非常重要，所以必须始终坚持“因地制宜、综合治理、标本兼治及防消并举”的防火原则[4]，不断提高建筑的防火性能，尽量把火灾造成的损失降到最低限度，保障人民的生命财产安全。

【参考文献】

[1]朱春玲.木结构建筑防火技术要点[J].墙材革新与建筑节能.2011（09）：53-57.

[2]刘静，张盛东.木结构防火设计方法简介[J].灾害2010，25（S0）：133-135.

[3]马瑞忠，刘永利.浅析木结构建筑防火的措施[J].科学之友.2011（12）：32-33.