基于傳統(tǒng)穿榫結(jié)構(gòu)的抗震生態(tài)房建設(shè)構(gòu)想

1、 基于傳統(tǒng)穿榫結(jié)構(gòu)的抗震基于傳統(tǒng)穿榫結(jié)構(gòu)的抗震生態(tài)房建設(shè)構(gòu)想生態(tài)房建設(shè)構(gòu)想 系別：土木工程系指導(dǎo)教師：楊文偉申請(qǐng)日期：2013年3月教學(xué)辦制 團(tuán)隊(duì)成員一、立項(xiàng)依據(jù)一、立項(xiàng)依據(jù)（項(xiàng)目的意義、及現(xiàn)狀分析）1.研究意義研究意義中國傳統(tǒng)的穿斗木構(gòu)架房屋，是世界上歷史最悠久、持續(xù)時(shí)間最長、技術(shù)成熟度最高的結(jié)構(gòu)體系柔性的框架體系。這種結(jié)構(gòu)體系在抵抗地震作用時(shí)采用了“以柔克剛”的思維，其目標(biāo)是以最小的代價(jià)，將強(qiáng)大的自然破壞力消彌至最小程度。這種結(jié)構(gòu)體系房屋的一些傳統(tǒng)的技術(shù)措施對(duì)抗擊地震起到了關(guān)鍵作用。柔性的框架體系 斗栱是中國古代建筑抗震設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵技術(shù)措施，在地震時(shí)它像汽車的減震器一樣起著變形消能的作用。

2、歷史上，很多帶斗栱的建筑都能抵御強(qiáng)烈地震，比如山西大同的華嚴(yán)寺，在沒有斗栱的低等級(jí)附屬建筑被破壞殆盡的情況下，帶斗栱的主要殿堂仍能幸存，充分說明了斗栱對(duì)抗震的貢獻(xiàn)。斗栱但能起到“減震器”的作用，而且被各種水平構(gòu)件連接起來的斗栱群能夠形成一個(gè)整體性很強(qiáng)的“剛盤”，按照“能者多勞”的原則把地震力傳遞給有抗震能力的柱子，大大提高了整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性。斗拱模型榫卯是中國傳統(tǒng)建筑連接中極為精巧榫卯是中國傳統(tǒng)建筑連接中極為精巧的發(fā)明，我們的祖先早在的發(fā)明，我們的祖先早在7000年前就年前就開始使用，這種不用釘子的構(gòu)件連接開始使用，這種不用釘子的構(gòu)件連接方式，使得中國傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)成為超方式，使得中國傳統(tǒng)的木結(jié)

3、構(gòu)成為超越了當(dāng)代建筑排架、框架或者剛架的越了當(dāng)代建筑排架、框架或者剛架的特殊柔性結(jié)構(gòu)體，不但可以承受較大特殊柔性結(jié)構(gòu)體，不但可以承受較大的荷載，而且允許產(chǎn)生一定的變形，的荷載，而且允許產(chǎn)生一定的變形，在地震荷載下通過變形吸收一定的地在地震荷載下通過變形吸收一定的地震能量，減小結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。震能量，減小結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。 又比如柱子的生起、側(cè)腳等技法降低了建筑的重心，又比如柱子的生起、側(cè)腳等技法降低了建筑的重心，并使整體結(jié)構(gòu)重心向內(nèi)傾斜，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；柱并使整體結(jié)構(gòu)重心向內(nèi)傾斜，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；柱頂、柱腳分別與闌額、地袱以及其他的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接，頂、柱腳分別與闌額、地袱以及其他的結(jié)構(gòu)構(gòu)件

4、連接，使柱架層形成一個(gè)閉合的構(gòu)架系統(tǒng)，用現(xiàn)代術(shù)語來說，使柱架層形成一個(gè)閉合的構(gòu)架系統(tǒng)，用現(xiàn)代術(shù)語來說，就是形成上、下圈梁，有效地制止了柱頭、柱腳的移動(dòng)就是形成上、下圈梁，有效地制止了柱頭、柱腳的移動(dòng)，增強(qiáng)了建筑構(gòu)架的整體性。梁架系統(tǒng)通過闌額、由額，增強(qiáng)了建筑構(gòu)架的整體性。梁架系統(tǒng)通過闌額、由額、柱頭枋、蜀柱、攀間、搭牽、梁、檁、椽等諸多構(gòu)件、柱頭枋、蜀柱、攀間、搭牽、梁、檁、椽等諸多構(gòu)件強(qiáng)化了聯(lián)系，顯著增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的整體性；柱子與柱礎(chǔ)的強(qiáng)化了聯(lián)系，顯著增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的整體性；柱子與柱礎(chǔ)的結(jié)合方式能顯著地減少柱底與柱礎(chǔ)頂面之間的摩擦，進(jìn)結(jié)合方式能顯著地減少柱底與柱礎(chǔ)頂面之間的摩擦，進(jìn)而有效地產(chǎn)生隔震作

5、用；在高大的樓閣中，如獨(dú)樂寺觀而有效地產(chǎn)生隔震作用；在高大的樓閣中，如獨(dú)樂寺觀音閣、應(yīng)縣木塔等，都在暗層中設(shè)有斜撐，大大強(qiáng)化了音閣、應(yīng)縣木塔等，都在暗層中設(shè)有斜撐，大大強(qiáng)化了構(gòu)架對(duì)水平?jīng)_擊波反復(fù)作用的抵抗能力；在外檐柱間設(shè)構(gòu)架對(duì)水平?jīng)_擊波反復(fù)作用的抵抗能力；在外檐柱間設(shè)置較厚的墻體，起到現(xiàn)代建筑中置較厚的墻體，起到現(xiàn)代建筑中“剪力墻剪力墻”的作用諸如的作用諸如此類，舉不勝舉，大到建筑群體的布局處理，小到構(gòu)件此類，舉不勝舉，大到建筑群體的布局處理，小到構(gòu)件斷面的尺寸設(shè)計(jì)，處處都展示出古代工匠們?cè)诳拐鹪O(shè)計(jì)斷面的尺寸設(shè)計(jì)，處處都展示出古代工匠們?cè)诳拐鹪O(shè)計(jì)方面的知識(shí)和匠心。方面的知識(shí)和匠心。 在發(fā)掘調(diào)

6、研中國傳統(tǒng)建筑的基礎(chǔ)上，構(gòu)建適合時(shí)代發(fā)在發(fā)掘調(diào)研中國傳統(tǒng)建筑的基礎(chǔ)上，構(gòu)建適合時(shí)代發(fā)展潮流的抗震生態(tài)建筑，為寧夏西海固地區(qū)移民搬遷房展潮流的抗震生態(tài)建筑，為寧夏西海固地區(qū)移民搬遷房屋的建設(shè)提供技術(shù)支持屋的建設(shè)提供技術(shù)支持。w2.研究現(xiàn)狀研究現(xiàn)狀 目前寧夏地區(qū)生態(tài)移民農(nóng)宅建設(shè)基本上還是磚混結(jié)構(gòu)房屋居多，屋蓋采用輕鋼屋架體系，拋棄了傳統(tǒng)農(nóng)宅的特色。結(jié)合傳統(tǒng)建筑的抗震特色開發(fā)抗震生態(tài)建筑方面的研究基本上還是空白。結(jié)合傳統(tǒng)建筑的抗震特色開發(fā)抗震生態(tài)建筑結(jié)合傳統(tǒng)建筑的抗震特色開發(fā)抗震生態(tài)建筑二、項(xiàng)目實(shí)施方案、實(shí)施計(jì)劃和可行性分析二、項(xiàng)目實(shí)施方案、實(shí)施計(jì)劃和可行性分析： w1.研究目標(biāo)研究目標(biāo) 通過對(duì)農(nóng)村

7、穿斗木構(gòu)件房屋的調(diào)研分析，提出通過對(duì)農(nóng)村穿斗木構(gòu)件房屋的調(diào)研分析，提出了一種適合于災(zāi)后重建或移民搬遷的生態(tài)型永久了一種適合于災(zāi)后重建或移民搬遷的生態(tài)型永久性住房性住房,使其具有抗震性能優(yōu)越使其具有抗震性能優(yōu)越;材料可回收、降材料可回收、降解解,對(duì)自然破壞少對(duì)自然破壞少,生態(tài)性好生態(tài)性好;建造方法簡(jiǎn)單建造方法簡(jiǎn)單,既便既便于群眾自建于群眾自建,又可以工業(yè)化生產(chǎn)又可以工業(yè)化生產(chǎn);材料易獲得材料易獲得,熱工熱工性能好性能好,具有較強(qiáng)的保溫隔熱功能具有較強(qiáng)的保溫隔熱功能;經(jīng)濟(jì)性好經(jīng)濟(jì)性好,造價(jià)造價(jià)低等優(yōu)點(diǎn)。低等優(yōu)點(diǎn)。w2.研究內(nèi)容研究內(nèi)容 2.1 傳統(tǒng)穿榫結(jié)構(gòu)房屋的抗震調(diào)研調(diào)查對(duì)象主傳統(tǒng)穿榫結(jié)構(gòu)房屋的

8、抗震調(diào)研調(diào)查對(duì)象主要是寧夏西海固地區(qū)的木結(jié)構(gòu)房屋。從房屋的開要是寧夏西海固地區(qū)的木結(jié)構(gòu)房屋。從房屋的開間、進(jìn)深、高度以及榫卯連接等關(guān)鍵技術(shù)措施開間、進(jìn)深、高度以及榫卯連接等關(guān)鍵技術(shù)措施開展調(diào)研。展調(diào)研。 2.2 抗震生態(tài)房的概念設(shè)計(jì)在借鑒傳統(tǒng)穿榫結(jié)抗震生態(tài)房的概念設(shè)計(jì)在借鑒傳統(tǒng)穿榫結(jié)構(gòu)房屋抗震特色的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種適合寧夏地構(gòu)房屋抗震特色的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)一種適合寧夏地區(qū)的抗震生態(tài)房屋。骨架體系、連接形式、屋蓋區(qū)的抗震生態(tài)房屋。骨架體系、連接形式、屋蓋體系、圍護(hù)體系等方面進(jìn)行概念性設(shè)計(jì)，突出地體系、圍護(hù)體系等方面進(jìn)行概念性設(shè)計(jì)，突出地方特色，使得所設(shè)計(jì)的生態(tài)住宅抗震性能優(yōu)越、方特色，使得所設(shè)計(jì)的生

9、態(tài)住宅抗震性能優(yōu)越、生態(tài)性能好、建造簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉。生態(tài)性能好、建造簡(jiǎn)單、造價(jià)低廉。w3.研究方法和實(shí)施方案研究方法和實(shí)施方案調(diào)查研究與學(xué)生綜合設(shè)計(jì)能力提高相結(jié)合，對(duì)實(shí)施抗震生態(tài)建筑提出一種設(shè)計(jì)構(gòu)想，并縮短與實(shí)際工程設(shè)計(jì)的距離。具體實(shí)施步驟如下： 3.1 傳統(tǒng)穿斗式木構(gòu)架房屋的抗震調(diào)查主要以1920年海原大地震時(shí)，傳統(tǒng)木構(gòu)架建筑表現(xiàn)出的抗震優(yōu)越性調(diào)查。將穿斗木構(gòu)件房屋分為“馬鞍架”、“偏廈”、“四檁十二柱”、“土平房”、“斗拱廟堂”。對(duì)每種房屋從建設(shè)年代、平面尺寸、主要連接等關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行全面的考察。通過實(shí)地考察，走訪高齡老人，以確定每類建筑的抗震綜合信息。 對(duì)取得的傳統(tǒng)建筑的調(diào)研資料進(jìn)行分析，

10、 找出其抗震優(yōu)越的關(guān)鍵點(diǎn)，進(jìn)行“消化吸收”。房屋建筑設(shè)計(jì)（平面組合、立面造型、細(xì)部設(shè)想）基本骨架設(shè)計(jì)（傳統(tǒng)與現(xiàn)代的結(jié)合、關(guān)鍵節(jié)點(diǎn)的構(gòu)造等等）圍護(hù)體系設(shè)計(jì)屋蓋體系設(shè)計(jì)3.2 抗震生態(tài)底層住宅的概念設(shè)計(jì)w4.技術(shù)路線技術(shù)路線 借鑒和吸收：傳統(tǒng)房屋的調(diào)研借鑒和吸收：傳統(tǒng)房屋的調(diào)研穿斗式農(nóng)穿斗式農(nóng)宅的最優(yōu)結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)措施分析與選擇：宅的最優(yōu)結(jié)構(gòu)、關(guān)鍵技術(shù)措施分析與選擇：主要從減震耗能方面進(jìn)行分與比較概念性設(shè)主要從減震耗能方面進(jìn)行分與比較概念性設(shè)計(jì)：建筑、結(jié)構(gòu)、圍護(hù)、屋蓋、細(xì)部設(shè)計(jì)，計(jì)：建筑、結(jié)構(gòu)、圍護(hù)、屋蓋、細(xì)部設(shè)計(jì)，突出連接部件的抗震特點(diǎn)突出連接部件的抗震特點(diǎn)抬梁式與穿斗式結(jié)合抬梁式與穿斗式結(jié)合建

11、蓋木構(gòu)架穿斗式實(shí)體磚維護(hù)墻 w5.項(xiàng)目研究的技術(shù)關(guān)鍵及解決的方法項(xiàng)目研究的技術(shù)關(guān)鍵及解決的方法 傳統(tǒng)穿斗式農(nóng)宅關(guān)鍵技術(shù)的提煉是項(xiàng)目實(shí)施的關(guān)鍵：可以通過對(duì)中國古建筑抗震體系的整體總覽，結(jié)合調(diào)查研究，能夠得到所需要的資料。農(nóng)宅生態(tài)型的體現(xiàn)也是本建筑概念性設(shè)計(jì)的關(guān)鍵：可以利用寧夏地區(qū)的石膏板墻體及蘆葦屋蓋等環(huán)保型材料，通過與現(xiàn)代材料的結(jié)合，體現(xiàn)本設(shè)計(jì)的主題。w6.項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃w 整個(gè)項(xiàng)目計(jì)劃1年半完成。w7.項(xiàng)目可行性分析項(xiàng)目可行性分析（前期工作，人員情況，實(shí)驗(yàn)條件等）進(jìn)深四間,雙坡頂,穿斗式減柱造 三、創(chuàng)新點(diǎn)簡(jiǎn)介：三、創(chuàng)新點(diǎn)簡(jiǎn)介： w通過發(fā)掘中國傳統(tǒng)穿榫結(jié)構(gòu)的抗震特點(diǎn)，找出其優(yōu)越性，結(jié)

12、合寧夏生態(tài)移民等經(jīng)濟(jì)建設(shè)，提出一種不失傳統(tǒng)的生態(tài)房建設(shè)構(gòu)想。不但繼承了傳統(tǒng)建筑的優(yōu)越性，也為生態(tài)移民的房屋建設(shè)提出了一種解決思路。簡(jiǎn)單、經(jīng)濟(jì)、抗震、生態(tài)集于一體的建筑本身就是一種創(chuàng)新。同時(shí)對(duì)歷練學(xué)生的科研思維也有一定的幫助。w四、預(yù)期成果及成果形四、預(yù)期成果及成果形式式w 1.預(yù)期成果：比較系統(tǒng)的調(diào)查報(bào)告。w 2.成果形式：研究報(bào)告1份，設(shè)計(jì)圖紙一份。w五、項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)預(yù)算計(jì)劃五、項(xiàng)目經(jīng)費(fèi)預(yù)算計(jì)劃（明細(xì)表于右圖）：（明細(xì)表于右圖）：序號(hào)科目預(yù)算金額（元）1材料費(fèi)：12002資料費(fèi)：5003檢測(cè)費(fèi)：3004交通費(fèi)：10005其他費(fèi)：6經(jīng)費(fèi)合計(jì)：3000w項(xiàng)目名稱（項(xiàng)目名稱是否貼切、具體、過大或過項(xiàng)目名稱（項(xiàng)目名稱是否貼切、具體、過大或過?。?，必要性（項(xiàng)目研究的意義、現(xiàn)狀和創(chuàng)新?。匾裕?xiàng)目研究的意義、現(xiàn)狀和創(chuàng)新點(diǎn)），可行性（人員結(jié)構(gòu)