穿斗式木结构研究现状及存在的问题

苏志凡

引言

中国古代木结构建筑通常以木构架为承重骨架，墙体做维护结构，按其结构形式来分主要有抬梁式和穿斗式两大类。抬梁式是使用最广的古代木结构建筑形式，一般多用于古代宫殿、庙宇等的建造，许多专家、学者已经对抬梁式建筑做了较多的研究，而对穿斗式的研究则比较少。已有木结构建筑方面的研究成果对研究穿斗式木结构民居具有重要的借鉴意义。

1木结构建筑加固修缮方法研究

段春辉对木结构自身存在的缺陷做了系统地总结，针对这些破坏特点提出加固方法，并引入现代先进的加固技术，为我国木结构建筑的保护提供参考。

柯吉鹏针对木结构古建筑的破坏特点分析古建筑木结构加固的必要性，指出传统加固方法存在的不足，并提出了运用新材料、新技术的现代加固方法。

谢启芳、薛建阳等对木结构古建筑提出了一种基于位移的加固方法，即通过控制水平地震作用下的最大侧移和滑移来提高建筑物的整体稳定性，通过控制最大滑移限值来保证木构架不会发生落架倒塌。

张风亮在汶川地震以后对残损木结构古建筑进行了震害调查，并对地基基础、上部结构及围护墙体三大部分总结了对应的加固方法，对木结构的整体加固采用打牮拨正或落架大修。

淳庆设计了三组（共12种）嵌入式碳纤维板加固木梁试件，通过试验分析其加固后的抗弯性能，验结果表明：加固后的木梁抗弯承载力均有明显提高，松木和杉木提高程度有差异，分别提高了9.1%～35.1%，19.8%～37.4%，并拟合了两种不同树种的木梁抗弯承载力计算公式，为以后相关研究提供了参考。

Gilfilla等通过对FRP加固裂缝的木梁进行试验研究了加固后的剪切和弯曲变形，并与加固前对比，最后给出相应的水平剪力简化计算式。

A.Borri等采用高强度钢绞线来加固木梁，对加固前后的木梁进行四点弯曲试验，试验结果表明，加固后木梁的强度和抗弯刚度均有很大程度提高，证明了用高强度钢绞线来加固木梁这种方法的有效性。

Hannan Alhayek通过两组共20根GFRP加固木梁的三点加载受弯试验，第一组在木梁拉、压面均粘GFRP，第二组仅在受拉面粘贴，试验结果表明，第一组木梁的刚度增加3.5%，第二组木梁的刚度增加3.0%。

Yail J Kim采用CFRP缠绕跨中预留切口的花旗木的加固方法，通过试验研究其加固前后的承载力和延性，结果表明象加固后木梁的承载力和延性分别提高了184%和165%。

Yeou Fong分别以GFRP和CFRP加固中空木梁，并通过四点弯曲试验得到了木梁的荷载-位移关系，提出采用截面分析法可以合理地预测GFRP和CFRP加固木梁的荷载-位移关系曲线。

2木结构建筑防火研究

丘桂宁针对木结构山寨吊脚楼建筑群体的自身特点和火灾特点进行了分析，探究了影响其火灾发生和蔓延的主要因素，并提出了连片的吊脚楼建筑群火灾形成过程及建筑内部和周围对火灾传播的影响。

东南大学王雁楠、邱洪对古建筑群运用数值模拟软件模拟了木结构建筑的火灾蔓延过程，分析木材含水率、风向风速和房屋间距对火灾蔓延的影响，并拟合出了建筑物在不同影响因素下火灾的升温速度、释放热速度以及平均温度，并给出了房屋的安全间距和房屋在发生火灾时的平均升温速率计算公式。

天津大学薛奕总结了木结构古建筑的火灾特点，深入阐述了木结构古建筑的消防安全问题及现状，在实地调研的基础上，充分借鉴古代及现代和国内外的消防安全设计经验，提出了一套操作性和适应性强的木结构古建筑消防安全体系。

朱玉军、王建等对砖木结构的古建筑天津利顺德大饭店的消防安全问题进行了实地调研，对建筑物的消防盆水和自动排烟系统、防火间距和防火分区、等问题进行分析并进行了数值模拟，结合数值模拟结果提出了该类建筑物的火灾防治的措施和火灾防控体系。

国外已对建筑物做过较多的火灾模拟，美国的Virginia理工大学建立了房屋和走廊的模型以研究烟气向外蔓延的规律特征。哈佛大学Emons、HW等人通过半经验的方法建立可燃物的火焰燃烧模型和固体可燃物被引燃模型，分析火灾。Bullock通过一个6层木框架房屋的火灾试验研究其抗火能力和采用耐火石膏板的防火构造措施对火灾蔓延的有效性。Jeffs对燃烧室窗洞口喷出火焰进行研究，发现火源功率、通风条件及建筑形式等都对火灾蔓延有很大影响，并分析了窗口溢流火的热行为及其温度变化曲线。

3存在的主要问题

从目前已有的研究现状可以看出，很多学者都为木结构建筑各方面性能尤其是抗震性能的研究做出了重要贡献，对木结构建筑的保护和发展有着深远的意义，但是仍然存在一些问题和不足：

首先，目前对于木结构建筑的研究大多集中于研究古建筑文物，对于村镇建筑的研究相对较少，由于传统的木结构民居大多位于偏远的农村地区，经济条件相对落后，房屋存在较多的安全隐患且不能及时得到重视，而且许多已有的研究结论和加固方法在经济上和适用性方面并不适用于村镇建筑。

其次，对于木结构建筑的研究，传统木结构建筑大体上可以分为两类，一种是抬梁式木构架，另一种是穿斗式木构架，抬梁式木构架在北方区域分布较广，一般用于官式建筑，许多宫殿、寺院、楼阁等古建筑采用此种结构，也正因如此，对抬梁式木结构研究较多，对穿斗式木构架的研究较少。

最后，对于村镇穿斗式木结构房屋，近些年也有学者对此进行研究，但是大多是对其抗震性能和抗震措施方面的研究。而贵州黔东南地区，并不在地震带上，设防烈度属6度区，地震并不是影响该地区房屋安全的主要因素，而且很多研究已经表明，穿斗式木构架本身具有很好的抗震性能。根据实地调查结果来看，影响该地区房屋安全性的主要问题是木结构的耐久性、木构架整体倾斜及火灾问题。而对于此类问题的研究较少，且缺少基本的数据资料，针对性差，故有必要对此地区的安全问题进行全面调研，并针对问题提出经济、简单、合理的改善方法。

穿斗式木结构民居是木结构建筑的一种重要形式，是我国劳动人民的智慧结晶，承载了最为真实、丰富的历史与文化信息，有着良好的承载力、耗能与变形能力，并因其独特的建筑形式广泛应用于我国南方农村地区。随着近些年新农村的建设，村镇居民的居住条件得到了相应的改善，但是由于村镇住宅房屋的特殊性，仍然存在许多安全问题，尤其是偏远地区，房屋年久失修，安全现状堪忧。这些木结构房屋关系着这部分群体的生命财产安全，急需对其进行加固改造。本文在保护传统民居风貌的前提下，以岜扒村为例，针对穿斗式木结构民居存在的安全性問题，探索出一套与当地房屋相适宜的技术来提高其安全性能和耐久性能。要解决这个问题，就需要掌握该类房屋房屋的现状和存在的具体问题，并以此为根据来研究提高其安全性能的方法，研究的意义如下：

（1）通过对黔东南从江县岜扒村穿斗式木结构民居全面、深入地调査，为穿斗式木结构民居的相关研究提供第一手的资料。通过调研对穿斗式木结构民居的结构形式、做法、建筑材料等进行描述，重点对其存在的危险性进行归纳总结，为以后黔东南穿斗式木结构民居的研究做一定的铺垫基础。同时，对该地区进行走访和调查的过程，也是对当地居民普及防灾减灾意识的一个过程。

（2）在“因地制宜、就地取材、简单有效、经济合理”的原则下，研究提升该类房屋安全性能的技术方法，改善当地居民房屋的居住环境和安全性能，有效保障这部分人民群众的生产生活安全。

（3）保护我国的传统建筑文化遗产。传统民居是一个丰富的文化载体，承载着人们的生存、建造智慧和乡土文化，对木结构的保护具有重要意义。所以，此研究在提升房屋安全性能的同时，促进当地的建筑文化传承，也可以带动当地的文化旅游产业，为当地人民创值。

（作者单位：西安建筑科技大学）