天然木材以柔克刚
发布时间：2014-05-12 13:16 【来源：雅虎家居】
木结构建筑为何有如此奇特的抗震性能呢？ 我们采访了苏州皇家整体住宅系统股份有限公司创始股东倪安。记者采访时指出，木结构建筑拥有一定的抗震性能主要是由其材料决定的。中国古代木结构建筑大多用天然木材，天然木材本身质地较软，比砖石混凝土和钢材有更好的柔韧性，这就使天然木材可以承受更大的形变。同时，天然木材一般比较轻，整个建筑的重量就比砖混和钢结构的 建筑要轻得多。这些都有利于抗震。
图为 苏州皇家整体住宅系统股份有限公司创始股东倪安先生
倪总告诉记者，一般木结构建筑主要采用松木、杉木，这些针叶树木既能承重又有韧性，而杨木、柳木因为易断裂，则不会用在木结构建筑中。高级的木结构建筑的连接件会用金丝楠木等成材年份长，韧 度高的木材，但在国内，这些名贵木材已经在明清两代被采伐殆尽。现在，故宫大殿翻修都很少更换柱子，因为如此坚韧而且体量大的木材，国内已经没有了，如果 更换，就只能去非洲采购了。
倪安还介绍，采伐后的木材并不能直接就用于建筑，因为这时的木材含水率很高，不加处理使用后会导致建筑日后变形。因此，木材采伐运输后，要进行烘干，一种是自然晾干，但是耗时长，一种是逐渐加温烘干，时间短。烘干后的木材在压力下可以变形，但不会断裂，压力消失 后，还可以恢复原样。这也是天然木材作为建筑材料的优势。
除了天然木材本身的可塑特性外，木结构建筑拥有可变形的框架结构。比如，一把木椅子，你使劲晃动，它会吱扭作响，但是椅子不会散架。
倪安告诉记者，我国古代木结构建筑主要由四部分组成，分别是地基、基础、墙柱、屋顶。其中，地基是由石灰、黏土和细砂所组成的三合土夯实的。地基上面是 基础，我国木结构建筑的基础一般是独立基础，也就是砌个大砖台。这使基础和上面的木建筑整个是一体的，一旦发生震动，虽然下面的地基会晃动，但是由于上面 是个整体，所以晃动而不散架。而且木结构建筑不像砖混建筑，它没有承重墙，它的墙体只承受自身的重量而不承受建筑其他荷载。承重的只有柱子。
倪安还指出，木结构建筑的支撑柱不是钉死在地基里的，而是放在石头基础上，也可以移动。在汶川地 震后，当地的许多木结构建筑的柱子就发生了移动，但是建筑本身没有倒塌。这种特点使人们在大地震过后经常看到“墙倒屋不塌”的景象。
如果说基础和柱子让木结构建筑有个坚实的下盘，那么不用钉子的构件连接则是木结构框架晃而不散的根源。
倪安告诉记者，木结构建筑构件之间的连接方式可以有效地消解地震能量。现代砖混建筑要求构件连接紧固牢靠，一旦发生地震，过紧的连接没有变形的余量，很容易断裂。而木结构建筑的构件连接是榫卯结构，榫卯连接既不会让各构件分开，同时又有余量。榫卯是极为精巧的发明，我们的祖先早在7000年前就开始使用，已知出土最早的带有榫卯结构的木制品，就是河姆渡遗址发现的木地板。这种不用钉子的构件连接方式，使得我国传统的木结构成为超越了当代建筑排架、框架或者钢架的特殊柔性结构体，不但可以承受较大的荷载，而且允许产生一定的变形，在地震荷载下 通过变形吸收一定的地震能量。
倪安还指出，除可变形的框架结构外，木结构建筑构造精致，无论是基础、墙柱、屋顶，还是连接的榫卯和支撑房檐的斗拱，都设计巧妙，与砖混结构建筑相比，木结构建筑构造要复杂得多，这也使其拥有更大的变形承受力。
倪安介绍，木结构建筑中有个独特的构件——斗拱。它很好地体现了分散受力的原理。在立柱和横梁交接处，从柱顶上的一层层探出成弓形的承重结构叫拱，拱与 拱之间垫的方形木块叫斗。两者合称斗拱。过去古建筑都要有屋檐，出挑的屋檐必须要有木料支撑才不会塌落。但是，如果用一根木料支撑，承受力显然不够，而且那么大的木料也并不好找。于是古代工匠就想出一个巧妙的办法，将整根木料化整为零，在柱子上像搭积木一样，纵横交错逐级伸出，这样不但用的木料少，而且承 受力也比只用一根木料大得多。形象地说，斗拱就像个大弹簧，在木结构建筑中起到了消解地震能量的作用。
倪安告诉记者，除斗拱外，在木结构建筑中由于柱子起到支撑整个建筑的承重作用，因此柱子的加工也十分重要，并非在木材外刷上漆就完事了。我们平时在故 宫、天坛看到的那些大殿的柱子都有复杂的加工工艺。一般要先把木材刨光打磨，之后在表面缠上麻丝，再在麻丝外刷上灰，等灰和麻丝固结干燥后，再重复五遍这样的工艺，最后，再刷上防雨漆，才算大功告成。经过这样处理后的柱子可以支撑住木框架，保证建筑的一体性。
倪安还指出，平时人们在美国、日本看到的现代木结构建筑多为一两层的，这与木材的特性有关，对于高层建筑来说，天然木材力学性能有限，加上防火的要求，所以木结构不适合高层建筑。我国古代木结构建筑的承载负荷不是靠力学公式计算出来的，而是通过工匠世代传承、经验积累出来的。比如什么样的建筑，用多大的梁? 多大的檩? 文字并没有记载，全靠工匠的经验。我国木结构建筑的书籍记载的只是工法，不像西方建筑学有复杂的力学计算。
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