鄂西南吊脚楼抗震性能分析及抗震 构造研究 Ａ ｎ ａ Ｉ ｙ ｓ ｉ ｓ ０ ｎ Ｓ ｅ ｉ ｓ ｍ ｉ ｃ Ｐ ｅ ｒｆ ｏ ｒ ｍ ａ ｎ ｃ ｅ ａ ｎ ｄ Ｓ ｅ ｉ ｓ ｍ ｉ ｃ Ｃ０ｕｎｔｅｒｍｅａｓｕｒｅｓ ｏｆ ｔｈｅ Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ Ｗｏｏｄｅｎ Ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｉｎ Ｓｏｕｔｈｗｅｓｔ Ｈｕｂｅｉ 李功标 Ｌｉ 徐厚军Ｘｕ 郭和平 Ｇｕｏ Ｇｏｎｇｂｉａｏ Ｈｏｕｊｕｎ Ｈｅｐｉｎｇ 中图分类号ＴＵ３６６ 文章编号 朝Ｆ文献标识码Ａ １…ｊ一７３９Ｘ（！（１１ ５）１ Ｉ一…７ｆ］一¨７ 该丈以鄂西南土家吊脚楼建筑的抗震性能调研为背景，总结了实际建筑中存在的若干抗震不利因素， 材料的应用等方面进行了结构时程分析和静力弹塑性分析，结果表明，土家吊脚楼具有良好的抗震性能・规 范的构造措施是保证其满足抗震性能目标的前提务件针对部分建筑中存在的抗震不利因素，提出了加强关 用有．ｊ限元软件ｓＡＰ２（１Ｉ…进行了结构抗震模拟计算从柱底滑移摩擦减震效果、木结构连接节点刚度、新建筑 键部位刚度、提高建筑延性的加固措施，进而达到减少地震损失的目的 『关键词】 木结构吊脚楼抗震性能土家族Ｐｕｓｈｏｖｅｒ＠￣＂ ｌＡｂｓｔｒａｃｔ］ Ｉｎ ｔｈｉｓ ｐａｐｅｒ，ｔｈｅ ｓｕｒｖｅｙ ｏｎ ｓｅｉｓｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｗ。ｏｄｅｎ ｂｕ。Ｉｄ‘ｎｇ ｏｆ Ｔｕｊｉａ ｎ。ｔｉｏｎａｌ ｍｉｎｏｒｉｔｙ ｉｎ Ｓｏｕｔｈｅａｓｔ Ｈｕｂｅｉ ｉｓ ｃｈｏｓｅｎ ａｓ ｔｈｅ ｓｔｕｄｙ ｂａｃｋｇｒｏｕｎｄ， Ｏｍｅ ｅ ｍ。ｃ ｎｅａａｔｉｖｅ ｆａｃｔ。ｒｓ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｉｎ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ａｒｅ ｓｕｍｍａｒｉｚｅｄ ａｎｄ ｔｈｅ ＳＡＰ２０００ ｆｉｎｉｔｅ ｅｌｅｍｅｎｔ ｓｏｆｔｗａｒｅ ｉｓ ａｄｏｐｆｅｄ ｔｏ ａｎａｌｙｚｅ ａｎｄ ｓｉｍｕｌａｔｅ ｔｈｅ ｓｅｉｓｍｉｃ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ｏｆ ｔｈｅ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｓ・Ｔｈｅ ｄａｍｐｉｎｇ ｅ竹ｅｃｔ 。ｆ ｓｌｉｄｉｎｇ－ｉｓ。１ａｔｅｄ ｍｅａｓｕｒｅ ａｔ ｔｈｅ ｂｏｔｔｏｍ ｏｆ ｃｏｌｕｍｎｓ．ｔｈｅ ｃｏｎｎｅｃｔ ｊｏｉｎｔ ｓｔｉｆｆｎｅｓｓ ｏｆ ｗ。ｏｄｅｎ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ．ｔｈｅ ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ｏｆ ｎｅｗ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｍａｔｅｒｉａｌｓ ａｎｄ ｏｔｈｅｒ ｒｅｌａｔｅｄ ａｓｐｅｃｔｓ ａｒｅ ａｎａｌＹｚｅｄ ｗｉｔｈ ｔｈｅ ｔｉｍｅ—ｈｉｓｔ。ｒｙ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ ａｎｄ ｔｈｅ ｓｔａｔｉｃ ｐｕｓｈｏｖｅｒ ａｎａｌｙｓｉｓ ｍｅｔｈｏｄ・Ｔｈｅ ｒｅｓｕｌｔｓ ｓｈ。ｗ ｔｈａｔ ｔｈｅ ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｗｏｏｄｅｎ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ ａｒｅ ｏｆ ｇｏｏｄ ｓｅｉｓｍｉｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ，ａｎｄ ｔｈｅ ｐｒｏｐｅｒｌｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒａＩ ｍｅａｓｕｒｅｓ ａｒｅ ｔａｋｅｎ ａｓ ａ ｐｒｅｃｏｎｄｉｔｉｏｎ ｔｏ ｍｅｅｔ ｔｈｅ ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ ｏｆ ｓｅｌｓｍｌｃ ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ ｏｂｉｅｃｔｉｖｅｓ．Ｉｎ。ｒｄｅｒ ｔｏ ｒｅｄｕｃｅ ｔｈｅ ｅａｄｈｑｕａｋｅ ｌｏｓｓ ｔｈｅ ｅｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｍｅａｓｕｒｅｓ ｔｈａｔ ｓｔｒｅｎｇｔｈｅｎＩｎｇ ｆｈｅ ｓ卅ｆｎｅｓｓ ｏｆ ｋｅｙ ｐｏｓｉｔｉｏｎｓ ｔｏ ｉｍｐｒｏｖｅ ｔｈｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇ ｄｕｃｔｌｉｉｔｙ ａｒｅ ｐｕｔ ｆｏｒｗａｒｄ ａｃｃｏｒｄｉｎｇ ｔｏ ｔｈｅ ｓｅｉｓｍｉｃ ｎｅｇａｔｉｖｅ ｆａｃｔｏｒｓ ｅｘｉｓｔｉｎｇ ｉｎ ｓｏｍｅ ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ・ 【Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓｌ Ｔｉｍｂｅｒ ｓｔｒｕｃｔｕ ｒｅ，Ｓｕｓｐｅｎｄｅｄ ｗｏｏｄｅｎ ｈｏｕｓｅｓ，Ｓｅｉｓｍｉｃ ｂｅｈａＶｉｏｕ ，＿Ｕ Ｊｌａ ｎａｔ‘。ｎａ ｍｉｎｏｒｉｔｙ，Ｐｕｓｈｏｖｅｒ ａｎａｌｙｓｉｓ 作者信息 李功标 中南建筑设计院股份有限公司 高级工程师，ｚｎｙｌｉｇｂ＠１ ６３．ＣＯ１１１ 徐厚军 中南建筑设计院股份有限公司 鄂西南地区与重庆东部、湖南西北部相邻，地理条件复杂，气候特征独特，当地民众在长期 的巧思勤作中演化出独特的吊脚楼民居。这种建筑因地制宜，因材施工，体现了荆楚建筑自然朴 实的特点。坐落于恩施州宣恩县沙道沟镇的彭家寨吊脚楼，在坡地和山坳间自然错落，形成了独 特的聚落景观。建筑布局及造型与自然环境高度协调，不仅具有居住功能，还具备很高的欣赏价 教授级高级工程师 郭和平 中南建筑设计院股份有限公司 值，在当前新建的景观建筑和休闲服务建筑中仍被广泛采用。本文通过实地调研和数值１方真分 析，发现其结构体系在抗震方面还存在一些不足之处，并提出提高吊脚楼抗震性能的构造措施， 对湖北地区传统民居的保护、维修与加固提供技术指导，对新建吊脚楼的结构体系优化具有重要 的讲实意义 教授级高级工程９ 收稿日期：２０１５—０４—１２ ＨＵＡＺＨＯＮＧ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ ７６ 表１ 土家吊脚楼房屋结构中主要不利因素 问题描述 柱脚支座不可靠 抗震不利影响 ＿＿●＿ 现场调研照片 Ｉ “ 嚣！ Ｉ 置ｌ ＿ － 有些吊脚柱柱础由片石叠成，在地震作用下容易 失效，从而导致房屋局部垮塌 ＿ 霹 ｌ 醚 ：§ 一＿ 圈 ｌ ． 曼 嘲 名龆 瓣 璺 排山之间横向连接较弱 穿接地因年斗的震排横作久山梁用而和倾平下搁斜面容倒内置易塌整的导 檩体致性条平较联面好外系，失侧但稳排向，山支有之撑些不房间靠强屋榫甚，连在至 囊露 ＿＿ 圈 ＿ 屋顶偏重 屋顶采用小青瓦，相对较重，和下部的木构架相 比显得头重脚轻，导致地震加速度反应放大，是 整 ＿置苫疑 ：口 — 震＝－ＪＥ 导致节点破坏、房屋倾斜的主要原因 舳■ 图１ 吊脚楼排山实景图 图２吊脚楼分析模型排山图 １土家吊脚楼结构特点 吊脚楼作为鄂西南土家传统民居的主要形式 ，其主体结构为穿斗式木构架（排山）。吊脚楼正屋一般坐落于实地，厢房亦在实地和 正房相连，其余一边或三边悬空，靠吊脚柱支撑，通过吊脚柱的长短适应复杂地形的高低变化。在地震发生时，梁柱榫口Ⅱ连接处可通过摩 擦滑移耗能，柱底也可通过滑移减震，所以吊脚楼结构具有一定的消能减震效果。汶川地震震害调查结果表明，在地震作用下，此类木结 构的破坏主要表现在填充墙破损、木构件局部损坏、房屋局部倒塌等形式，未出现严重的主体结构倒塌现象 。，但仍然对地震区灾民的生 命财产造成了很大的损失。同时，由于地震引发山体滑坡，道路阻断，救援人员无法进入，加大了灾害的严重性，因此，运用科学方法提 高吊脚楼的抗震性能，保证山区房屋不出现危及生命的破坏变得尤为重要。基于此，我们开展了对彭家寨吊脚楼结构体系的调研分析，并 总结出土家吊脚楼不利抗震的主要结构问题（表１）。 ２土家吊脚楼结构抗震性能分析 ２．１结构模型与地震作用影响计算 根据彭家寨吊脚楼实际构造（图１，图３），建立木结构分析模型（图２，图４）。结构模型为“一”字形平面布置，３间房，进深 ７７ ＨＵＡＺＨｏＮＧ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ 表２结构前６阶模态分析结果汇总 模态参数 阶数 Ｉ 质量振型参与系数 ＵＸ （）．８９２ 周期（ｓ） １ ７５（１ ＵＹ （１ ０ｏｏ ＲＺ Ｉ１．３７６ ＳｕｍＵＸ ｆｌ ８９２ ＳｕｍＵＹ （１．（）（）（） ＳｕｍＲＺ （）３７６ 备注 ｘ向平动 １．４８７ ３ １ ３１８ 【】．ｆ）（）ｒ） ０．００（） （｝＿１１２ （１．８５（｝ （）．５３４ 【ｊ（）１９ （）．８９２ ｆ）８９２ 【】．１１２ （１．９６２ ０ ９１【】 （１ ９３【ｌ 扭转 Ｙ向平动 表３结构抗震性能相关统计数据 地震作用 ＶＤ（ｋＮ） Ｄ （ｍｍ） ｅ ６度， 、震 Ｘ向 Ｙ向 ６度中震 Ｘ向 Ｙ向 ６度大震 Ｘ向 Ｙ向 ７度大震 Ｘ向 Ｙ向 ２．８ ４．１ ８．３ １２ ２ １９ ４ ２８ ３ ．５３ ９ ３（１ ６ １／７９ １／８５ ３４．３ ４７ ７ ８９．２ ５３ ６ １／４６ １／４７ １５ ３ ４，３ １／２８４ １／５５（） ２８ １ １３ １ １／１５９ １／１９５ 性能要求 ＜【ＺＳｕ 】 ＜３【△Ｕ 】 ＜（）９ △Ｌ１ ，１ ＜ＩＡＵ 】 房屋状态 完好 中等损坏 部分构件损坏 比较严重损坏 表４柱底支座失效时层间位移角统计 间方向）不同地震加速度最大值作用下 架空层吊脚角柱支座失效 的节点剪力位移曲线如图５所示，其中 ａ、ｂ和Ｃ对应的地震加速度最大值分别 为１ ２５ｇＮ、２２ＯｇａＩ和４ＯＯｇａＩ。在地震激 架空层吊脚中柱支座失效 地震作用 ６度中震 Ｘ向 ｅ １／１２７ ６度大震 Ｘ向 １／７（１ ６度中震 Ｘ向 １／１１（） ６度大震 Ｘ向 ｉ／５－７ Ｉ Ｙ向 １／１６１ Ｙ向 １／８４ Ｙ向 １／１ ５６ Ｙ向 Ｉ／８２ 励较小的情况下，滞回曲线比较狭长， 滑动摩擦耗能不明显：随着地震激励的 增大，滞回曲线逐渐变宽，滑动摩擦耗 能效果逐渐显著，当地震激励增加到一 定的程度后，滞回曲线十分饱满，理论 上耗能效果很好，但滞回曲线中的负刚 度意味着上部柱中出现屈曲，地震作用 已超出结构承载能力范围。 ７ ５ｍ，开问３ｍ，檐深１．５ｍ。模型一端 厢房底层架空，采用吊脚柱支撑，并在 架空端侧面设置走廊，宽度１．２ｍ。木材 为西北云杉，强度等级为ＴＣｌｌＢ。其中柱 直径为１ ６Ｏｍｍ，穿枋分别为矩形截面 １ ２０ Ｘ ４０ｒｎｒｎ或２００×６０ｍｍ，檩条为直 行为，摩擦因子ＩＪ一０．４，摩擦系数随速 度变化的控制指数取１ ００ｍ／ｓ。计算结果显 示，柱中最大应力８．８Ｎ／ｍｍ ，木梁和木 枋内最大应力为９ ５Ｎ／ｍｍ ，檩条最大弯 曲应力１ ０．６Ｎ／ｍｍ ，结构模型的构件强度 基本满足规范要求。 ３基于ｐｕｓｈｏｖｅｒ分析的土家吊脚 楼抗震性能评估 静力弹塑性分析（ｐｕｓｈＯｖｅＦ分析） 方法是一种评价结构抗震性能的简化方 法，已在我国抗震规范第３ ６．２条明确 引入 ，基本思路是通过对结构施加模 径１ ３Ｏｍｍ的圆木，椽子为矩形木条６０ Ｘ ２５ｍｍ。抗震设防烈度为６度 】，设计 地震分组为第一组，场地特征周期取为 ０．３５ｓ。其他荷载包括：屋面瓦自重１．２ｋＮ／ ｍ ，屋面雪荷载０ ４ｋＮ／ｍ ，夹层木楼板自 重Ｏ．５ ｋＮ／ｍ ，夹层活荷载２．０ｋＮ／ｍ ，以及 采用木板填充的墙、走廊扶手等荷载，按 ２．２结构地震动分析 结构前３阶模态信息见表２，其中第 ２阶模态以扭转为主，结构扭转效应比较 明显。由于结构一端由吊脚柱支撑，另一 端直接坐落于支座上，必然会导致结构刚 度严重偏心，由此带来的扭转效应不可避 免。选用美国ＥＩ—ＣｅｎｔＦｏ地震动进行地震 时程分析，持续时间为１ ５ｓ，加速度最大 值为１ ２５ｇａ Ｊ，对应于６度罕遇地震作用。 时程分析初始条件为正常使用荷载标；隹组 合（１．０恒载＋１．Ｏ活载），考虑材料非线性 和重力Ｐ一 效应影响，计算得到构件最大 应力为７ ２ Ｎ／ｍｍ ，符合规范要求。 为查看柱底摩擦支座的工作性能，以 中间榀排山中柱支座为例，其在Ｘ向（开 拟地震作用，用静力分析的方法来预测 结构在地震作用下的动力反应和抗震性 能，分析时考虑结构和构件的非线性变 木结构设计规范》（ＧＢ５０ＯＯ５—２０Ｏ３） －验算构件应力。 穿斗连接节点具备一定的耗能作用， 形。本文采用通用有限元软件ＳＡＰ２０００ 中ＰｕｓｈｏｖｅＦ分析功能，估算木吊脚楼建 筑在不同地震作用下的工作性能。分析 中基于默认的铰属性自定义塑性铰，结 构柱定义为Ｐ—Ｍ２一Ｍ３铰，其他构件定 义为Ｐ—Ｍ３铰，抗拉强度按抗压强度０．７ 在分析模型中按刚性连接处理，其耗能减 震作用可视为抗震安全储备。柱底支座的 抗剪主要由柱与柱础问的摩擦力承担，木 石间的静摩擦系数ｕ＝Ｏ．４—０．５ ，柱底约 束采用ＳＡＰ２０００中的摩擦摆单元模拟，单 元滑动面半径取为零，模拟平面滑动摩擦 倍进行修正。初始条件为正常使用荷载 标准组合，侧向荷载采用倒三角形分布 形式。 ＨＵＡＺＨｏＮＧ ＡＲＣＨＩＴＥＣＴＵＲＥ 圉４ 吊脚楼分析模型３Ｄ图 图３吊脚褛｛ 视照泞 ５ｂ ５ａ 要 』 工 、， 鬈 、， ＿Ｒ 锰 毓 蛭 ：ｉ￣－－ ４（￣｛Ｉｇａｌ ２２１￣ｇａｌ １ １５鞲ａ１ 圉５中 ６ｂ 熏鐾嚣季 ‘仅框：骠柱柱顶设枋 的 靳 帖 柏 ｛曰 柏产、 ． 上 Ｐ。——一 ＋所有一 年＃Ｔ搿袼ｉ Ｐ ｋ、 。１ ＼ 。 蛆 、 ＼＼ ｈ、Ｉ ｉ 尽 －＇７ —一１ 刚性爱墼 圈７结构顶点位移随连接刚度变化曲线 早 ，层ｊ木结构的水平层间位 ］位移角增大。按《木结构设计规范》中规定 ，轻型 移不得超过结构层高的１／２５Ｏ而对 物建笥和 ，因此，可取弹性层间位移角ＦＥ￣Ａｉ＆Ｕ弹塑性层间位移角５ ０ 限值【△ｕ。ｌ＿１／３０。对比结果可知本文所 币 建 在地震作用下的变形均能满足性能目标要求在提高 ，苎亨取１妻里史建筑维护和加固设计，验算木构架的抗震变形时，位移角 ／３ｏ］＝１／。２ｅ，，二＝ 震作用下也不会倒塌，具有较高的安全度，建筑物抗 能良好 ３．２柱底支座失效的影响 为模拟片石柱础在地震中失效，取消架空层的～个吊脚中柠 ：．．Ｐ 。ｈｏＶｅｒ分析的层问位移角最大值如表４所示，结构能继 国８檩条与柱项刚性连接 譬 ，共有２个主梁、８个穿枋进入塑性状态，竖向荷载 ，． 度为１／４１６．，取消一个吊脚角柱支座地震作用下结构 位移角最大值明显增大已介于中等破坏和 ， ．＋ｘ向地震作用下顶点位移 墨 璧兰 挠譬限制门４３，已超过≮木结构设计规范 中第４．２ ７条规 不适合继续承载。因此，应加强吊脚柱支座的 ，－．ｒ．Ｙ向地震作用下顶点位移 ０士’兀具是 枉夏座，不能先于其他支座之前失效。 ３．３屋面檩条连接方式的影响 簿 篓 搁置于柱顶壁粤檩条与立柱的主要连接方式如图６所示，其中，方式ａ檩 檩条与立柱为铰接连接ｉ方式ｂ在柱中设 ．．，垩 ｌ萋与立柱为半刚性连接。由穿斗结构的布置特点可知，不 方 主要影响到建筑开问方向（ｘ方向）的刚度三奎 ６度大震作用下结构项点位移随连接刚度的变化趋募 ’图７ 竺 柱指 山构架中直接落地的柱子。分析结果表明， 茬 。４［Ａ ｕ￣Ｊ），结构整体刚度明显不足。在柱顶檩条下设枋后０ ９ １２ ．…１ ５ １．８ 屋面自重荷载（１‘Ｎ／ ） 图ｇ结构顶点位移随屋面自重变化曲线 璧得到导著改善，而且每个柱顶设枋效果会更好善 茬 结构 ， ，，对 既有建筑，若柱顶没有设枋应在框架柱柱顶与檩条 之间设置斜撑加固（图８），实现两者之间的刚接 ，３，４屋面重量的影响 在６度大震作用下，结构顶点位移随屋面自重荷载的增★而 ＨＵＡＺＨＯＮＧ ＡＲＣＨｆＴＥＣＴＵＲＥ ∞ 帅 曲 蚰 ０ ∞ 蚰 ∞ ∞ 统粘土瓦自重较大且不利于环保，采用新型轻质 瓦，通过自攻钉和树脂胶安装固定，防漏性能强， 自重很轻，不仅利于抗震，更利于山区搬运，值得 大力推广应用。 ４提高吊脚楼抗震性能的建议 ４．１选择合理的建筑场地 鄂西南地貌上属中低山区，依山就势的吊脚楼 建筑是与自然环境和谐共生的产物，也具有保留耕 地的意义。建设用地不应选在可能发生滑坡、泥石 流、地陷等危险的地段或存在软弱土、不均匀土层 的地段。无法避开时，应采用相关技术加强基础 的整体刚度。高耸孤立的山丘对地震动有放大作 用，从而加重震害。因此，即便是岩质山丘，建 设用地也应尽量避开孤立的山头或其他地形剧烈 变化之处。 ４．２增强柱础的可靠性 使用一体成形的柱础，并埋入一定的深度， 使柱础不易移动或翻倒。在滨水类潮湿环境建造 的吊脚楼，可采用钢筋混凝土浇筑形成较高柱础 （图１ １），防止木柱被漫漫腐蚀。图１ ２显示了峰 图１ １较高混凝土桂础及轻质瓦应用案例 值加速度为１ ２５ｇａｌ的Ｘ向地震作用下不同柱底约束 条件的柱顶加速度反应对比曲线，柱底固结时最大 值为７４ｇａＩ，而滑动连接时最大值为５８ｇａ），地震反 应减少近２２％，减震效果显著。因此，对于木吊脚 楼建筑，柱底不宜与柱础固结，以便发挥柱底滑移 摩擦减震作用，同时柱础横截面至少应比柱子大一 倍，保证柱子有足够的滑移面而不致掉落。可以学 习传统的吊脚楼柱防滑技术，在柱础中预留榫窝， 在柱脚开管脚榫，插入柱础榫窝（图１３ａ）；也可 Ｅ 采用现代钢结构技术，在柱础与柱脚间应设置锚固 件（图１３ｂ）。 层 ＿ｌ０ｉ 榉 ４．３推广轻质材料在传统民居中的应用 吊脚楼为穿斗木结构，本身自重较轻，但传统 的屋面瓦均采用粘土烧制而成，自重较大，地震中 也容易滑落伤人。由于烧制粘土砖（瓦）所需的粘 土为耕地中较优质的粘土，其对土地资源产生严重 破坏，我国各地通过立法的方式逐步限制使用或 禁止使用粘土制品。而采用新型建筑材料，自重 Ｏ ２ ４ ６ ８ １０ １２ １４ １６ ｌ８ ２Ｏ ２２ ２４ ２６ ２８ ３Ｏ 较轻，强度较高，有利于结构抗震，减少地震损 失，因此建筑轻晕化应当成为当代吊脚楼设计的 发展方向。 时问（ｓ） 图１ ２不同约束条件的柱顶加速度曲线 ４。４提高房屋结构的整体刚度 对既有吊脚楼建筑的维修，当减轻自重难以实 现时，应想办法恢复或提高结构的整体刚度，以防 止地震作用下变形过大导致严＝蕈损坏。本文调研的 线性增加（图９）。对于目前吊脚楼屋面普遍采用的粘土瓦，查得自重为 ０ ９～１．１ ｋＮ／ｍ ，而采用轻质瓦，自重不到Ｏ．１ ｋＮ／ｍ ，结构在地震作用下的 吊脚楼，木柱都为整木，梢径基本大于１ ５０ｍｍ， 开槽面积也没超过截面总面积的１／２，均符合规范 的要求 。通过在柱底设置地脚枋，可增加排山构 架底层的层间刚度：加强屋面檩条与立柱的连接 刚度（图８），也可增加木构架平面外稳定性，提 水平位移将会大幅降低。结合传统屋面瓦建筑效果，可采用如图１ ０所示方式 安装轻质瓦（每块瓦有两节），下层屋面瓦采用自攻钉固定于挂瓦条，上层 屋面瓦扣压在下层瓦上，结合部位填充树脂胶，并采用纵向自攻钉连接。传 ８１ ＨＵＡＺＨｏＮＧ ＡＲＣＨｌＴＥＣＴＵＲＥ １３ａ ｌ柱径Ｄ １３ｂ １３ｃ 柱径Ｄ 高房屋结构的整体刚度。土家吊脚楼一般中 间为堂屋，两侧为厢房并设有夹层。夹层楼 面梁与穿斗构架上每根立柱榫卯连接，整体 刚度较好。堂屋作为内部大空间，一般设五 道横梁（图１４），其中两道较小横梁与柱榫 卯连接，较大横梁与柱采用刚性连接，增大 了结构的抗侧移刚度，使结构更稳定，如图 １ ５ａ所示。对于较大横梁与柱之间连接刚度 不足的情况，应采用图１ ５ｂ所示方式进行加 固处理。 图１３柱与柱础连接示意图 结语 在当前新型城镇化建设的过程中，传承 和创新地域传统建筑文化是一项具有挑战性 的工作。在这一关键时期，汲取传统建筑中 经受过时间检验的优秀技术成果，结合现代 新建筑材料加以应用，具有重要的现实意 义。本文对彭家寨吊脚楼的构造体系进行的 大量有限元模拟分析表明，穿斗木结构的构 造体系具备一定的耗能减震效果，具有较 好的抗震性能。但是，由于木结构的柔性特 征，建筑的刚度不足或其他缺陷会导致吊脚 楼在地震中变形过大，甚至使主体结构严重 破坏，存在安全隐患。通过对吊脚楼中存在 的若干结构缺陷进行分析，提出了相应的改 进措施，提高了建筑的安全性能，使吊脚楼 保持原有优良性能的同时，在新的时代仍然 能够焕发青春。 一 图１ ４吊脚楼横梁实景照片 １５ａ １５ｂ 资料来源 本文图片均为作者白绘、自摄。 ＼ ＼、 —— 较大横厂一 ， ＼、 ／仪八’ 较大磺粱 参考文献 １尹维真荆楚建筑风格研究北京：中国建筑工 榫头 ／， ＼ ＼Ｉ ， ’ 一 业出版社，２０１４． ２李钢，李宏男，刘晓宇汶川地震村镇建筑结 构震害调查与分析．大连理工大学学报，２Ｉ）０９ （５）：７２４～７３０ ｆ／ ｝ ７ ／ ＣＣ ／、＼ ３中国建设科学研究院．建筑抗震设计规范 （ＧＢ５００ｔ１—２（１１０） 北京：中国建筑工业出版 社 ２ｏｉ０ １００【ｈ ，——、 ４姚侃，赵鸿铁．木构古建筑柱与柱础的摩擦滑移 隔震机理研究．工程力学．２０Ｏ６（８）：１２７—１３１ ５ 中华人民共和国建设部 木结构设计规范 图１ ５横梁与柱刚性连接 （ＧＢ５０００５－－２００３）．北京：中国建筑工业出版 社．２ｆ）０６ ６木结构规范修订组 木结构设计规范 （ＧＢ５０００５）（征求意见稿）．２０１３ ７ 中华人民共和国住房和城乡建设部建筑结构荷 载规范（ＧＢ５００（）９－－２０１２）．北京：中国建筑工 业出版社．２０１２． ＨＵＡＺＨｏＮＧ ＡＲＣＨｌＴＥＣＴＵＲＥ