地震科普｜傳統木結構的震害有哪些？

我國曆史悠久，木結構歷史建築分佈廣泛。

儘管普遍認為中國傳統木結構建築構造

能夠耗散

地震能量，具有良好的抗震效能，但由於使用

年限較長

、

材質惡化

等原因，在近年來發生的幾次強烈地震中，還是遭受了不少損失。

01 屋頂的典型震害

1.

瓦件滑落

即使在很低烈度情況下也常常發生瓦件滑落現象。

其範圍一般集中於屋脊兩側靠近屋頂中部的區域，隨著地震強度的增加，滑落範圍也會逐漸擴大甚至會發生

坍塌

。

2.

屋脊折斷

屋脊按照所在部位的不同，可分為正脊、垂脊、戧脊等。

屋脊的破壞，主要是由於其特殊的

幾何構造

和

材料

造成的。在低強度地震作用時，有可能在較弱的正脊、垂脊、戧脊等部位出現震害。另外，古建築的屋面荷載較一般木結構民房要高，使得其屋面系統的

抗震能力相對較低

。

屋脊構件一般屬於較大型構件，屋脊折斷、構件掉落更容易對建築物內部的人員以及文物造成損失。

3.

屋面下沉

屋面瓦件、苫背等重量由屋頂望板、椽子等承擔。

由於長時期使用以及瓦件損壞漏水或者通風不良等原因，使望板、椽子等出現

糟朽

、

下沉

的現象。在地震作用下很容易出現

鬆動

和

滑落現象

，降低結構的承載能力使屋面出現下沉。

4.

屋頂裝飾件損壞

中國木結構傳統建築一般在屋頂正脊、垂脊等部位安裝各種裝飾物。

這些裝飾物突出於屋頂之上，在地震時，則成為建築物的弱點。震後往往發生裝飾件的

損壞

和

缺失現象

，其原因在於這些裝飾件既重且大，又位於建築物最上方，其所受的

地震加速度

高於其它部位。另外，這些裝飾件與屋面構架之間並無特殊構造加強連線，僅僅依靠灰漿等砌築於屋頂，因此很容易從屋頂滑落下來。

02 建築構架的震害

1.

榫卯節點破壞

榫卯連線

是我國古建築的一大創造。榫卯節點屬於一種半剛性節點，既能夠承受一定的

荷載作用

，又具有一定的

變形能力

。

地震作用下，榫卯節點一般會承受

拉伸

、

擠壓

、

彎曲

、

剪下

等複雜外力作用。使榫頭與卯口的咬合越來越鬆動，榫頭慢慢從卯口中滑出，即所謂的

“拔榫現象”

。

一旦發生脫榫或者榫頭折斷，

就削弱了樑柱間的聯絡

，影響結構整體性與穩定性。

2.

斗拱剪斷

殿堂型建築在柱架層之上、樑架層之下設有

斗拱

。單個斗拱類似於一個球鉸，也是變剛度體系，由眾多斗拱構成的鋪作層起到了

隔震耗能

作用。

常見的斗拱

斗拱各部件的受力十分複雜，震害調查表明，斗拱的剪斷主要是

饅頭榫被剪斷

。

3.

樑柱構件折斷

在中國木結構歷史建築中，

樑柱

等構件一般均具有較高的安全性，並非抗震薄弱環節。但是震害調查中，

樑柱折斷

的現象也時有發現。

磚柱折斷

由於樑柱等構件直接承受各種

結構荷載

，一旦折斷將引起嚴重的破壞。樑柱折斷一般是由建築由於使用

年限較長

、構件的木材材質

發生了老化

或者

選材不當

等原因導致的。

4.

柱身傾斜

柱身傾斜

的原因在於柱的兩個端部發生位移，即柱腳滑移和榫卯節點鬆動。

柱身傾斜

研究表明，木結構歷史建築的

構架恢復力較弱

，由於外力面產生的變形很難依靠自身能力而恢復，因而在地震中發生較大水平變形的建築在震後也往往存在

很大殘餘變形

。

03 臺基的典型震害

木結構建築柱礎下方一般均設有臺基。

臺基發生的破壞一般是由於

選址不當

或者

地基處理不當

引起的。當古建築位於河岸湖邊或者古河道等，場地有

液化土層

且液化層面向河心傾斜時，也易發生地基震陷而引起破壞。

河湖岸邊發生的砂土液化

04 牆體和裝修構件的震害

木結構歷史建築牆體一般不承重。

古建築的牆體多采用

碎石土

，少部分在露明處採用磚砌，其結構性較差，在動荷載作用下極易

開裂酥散

。故在中低強度地震作用下普遍發生開裂，傾斜以致倒塌的震害。

裝修構件、門窗、壁畫等一般是由於牆體的變形和倒塌等而破壞。

05 保護對策

中國木結構歷史建築是祖先留給我們的寶貴文化遺產，所以，加強對木結構歷史建築的保護應從以下幾方面入手：

1.

做好結構

安全普查

與

抗震鑑定

工作。

2.

加強構件間的聯絡，做好

加固

工作。

3.

積極探索

新技術

在木結構歷史建築中的應用。

隨著科學技術的進步，各種新材料、新技術不斷湧現。例如採用隔震技術保護歷史建築，採用CFRP等新材料進行結構加固的研究。可以透過加大科研投入，探索隔震新的技術手段來提高歷史建築的抗震效能。

資料參考：《中國木結構傳統建築典型震害分析與保護對策》宋曉勝 蘇經寧 郭小東。