唐宋木构建筑材栔构成的数理原型与操作方法探赜

现存唐宋木构实例的用材模式并不统一,在"材份制"成立之前广泛存在着以1.4、1.5、1.6倍高宽比权衡材截面的传统,且其各自的栔高分配亦不相同.通过梳理三者间的继承关系,利用勾股作图验证不同材截面的比例构成形式,揭示其广、厚诸边的生成步骤与定值依据,对"几何问题代数化表达"传统下的材架设计方法展开复原,探索其数理原型.     

材分制形成原因的思考

指出材分制控制了中国传统官式建筑中的构件尺寸,使构件与房屋规模在总体上和谐统一,从大木作的选材过程入手,将一等材尺寸的规定作为材分八等的确立基础,从实际操作的角度分析了材分八等具体尺寸的形成原因,以帮助人们认识材分制。     

材份制形成之探讨

中国有着悠久的建筑历史,是最早应用木结构建筑的国家之一。“材”本是指木结构中的矩形截面枋料,发展到北宋,“材”成为中国古代建筑设计及建造使用的一种模数单位。“材”的1／15被定义为1份,以材份为基础形成的材份制在中国建筑史上有着重大意义,是中国古代建筑技艺日益成熟的表现。在李诫主编的《营造法式》中,材份制作为法规被详细地制定,在全国范围内应用。然而对于材份制的成因学术界莫衰一是。该文从材截面高宽比及材等划分两个方面,对材份制成因进行探讨,提出若干见解。     

从“材分七等”到“材分八等”

“材分制”是中国古代木构建筑设计中的一个核心问题 ,是控制建筑尺寸的重要手段 ,而“材分八等”的由来 ,又是探讨这一问题的起点。长期以来 ,学术界对此仁者见仁 ,莫衷一是 ,至今尚无定论。本文以一个新的视角 ,对这一问题进行了新的诠释。     

《营造法式》中椽材间广屋深的模数初探

模数制是人类建筑活动发展到一定阶段的必然产物。《营造法式》(简称《法式》)卷四大木作制度开卷即说:“凡构屋之制,皆以材为祖,材有八等,度屋之大小因而用之”。这里讲的“材”即是模数之意。在同卷中,材份制涵盖了斗栱的所有构件和制做工艺,但在卷五中,叙述椽架平和间广时使用的却是具体尺寸,似乎《法式》在这里没有法式了。李诫在“看详”中评价     

南禅寺大殿尺度规律研究

对以材份制度为代表的中国中古时期木构建筑模数制研究,提出了以足材而不以份为模数单位进行探索的思路。基于前期尺度规律研究案例的经验,对南禅寺大殿给出了基于足材模数单位的尺度规律解释,与现有整数尺模数或份数模数的解释形成竞争性观点。强调栱长指标在尺度研究中的重要性并充分发挥其研究潜力,将建筑开间、椽架、出跳、转角构造、立面比例等问题通过栱长尺度进行会通阐释。南禅寺大殿作为年代最早的木构建筑,其尺度规律研究有重要的史学标尺意义。     

南禅寺大殿重建背景、材分营造制度分析及建筑像设空间布局研究

南禅寺大殿是我国现存最早的唐代木结构古建筑。 文章梳理分析了唐建中三年南禅寺大殿建筑与像设重建的历史、政治、文化背景。笔者团队对南禅寺大殿建筑、像设进行了全面而精确的数字化测绘勘察。通过解读南禅寺大殿建筑的实测数据,发现了南禅寺大殿斗栱单材、足材材厚不同的做法,推断出南禅寺大殿的材分、营造尺以及建筑的营造模数和建造逻辑。本文同时对大殿建筑、像设的空间布局进行了测量分析,提出基于视线控制的唐代佛殿建筑像设布局之“高三距五猜想”。在对比南禅寺大殿和佛光寺东大殿后,本文最终对中晚唐时期佛殿建筑像设营造逻辑与南禅寺大殿的价值进行了总结。     

预应力复材模壳-混凝土组合桥面板性能研究

针对复材模壳-混凝土组合桥面板中复材利用率低和界面黏结性能不足等关键问题,提出了一种新型预应力复材模壳-混凝土组合桥面板结构。首先通过有限元分析得到复材模壳的优化截面形式。并通过预应力复材板条对模壳施加预应力,使其产生反拱,减小其在施工荷载下的挠度变形。最后通过模壳施工荷载模拟试验和组合桥面板静力性能试验,验证了这种新型组合桥面板良好的力学性能。     

试析陕西元代官式木构建筑立面尺度比例关系

由于陕西元代木构建筑在全国元代建筑中占有非常重要的地位,本文通过对陕西元代官式木构建筑的实地测绘和文献研究,通过对比材分模数制度和斗口模数制度分析其立面尺度的比例关系,以促进对陕西元代木构建筑尺度的相关研究。     

全纤维增强复材筋连接器拉伸性能试验研究

为解决复材筋的对接问题,研制出满足工程应用的复材筋全纤维增强复材(FRP)连接器,设计了两种截面形式的全FRP材质复材筋连接器,制作了两组共计10个复材筋对接连接的拉伸性能测试试件,对其抗拉伸性能进行了试验研究。试验结果可知:两种复材筋连接器接头均能可靠对复合材料筋进行连接。建立了两种截面形式复材筋连接器的有限元模型,对其连接不同直径纤维筋时的受力性能进行了分析,并与试验结果进行了比较和分析,得到了两种可以用于工程实践的复材筋连接接头。     

唐代木构建筑材份等级序列复原研究

唐代己采用材份模数设计方法进行房屋营造,但唐代材份制度的内容却至今不甚明了。文章以木构建筑遗址作为切入点,通过对遗址中残留构件——柱础石的分析,找到还原唐代材份的途径,并推导出唐代木构的材份序列。     

几何数理角度下中西方建筑比例关系比较研究

方圆、黄金段形式与"数"理关系共同作用下的整体结构和比例尺度影响着对建筑形式美的认知。通过比较中西方建筑平立面几何关系在意识形态来源的认知共性;结合实际案例分析中西方√2、√3/2比例与1.4倍/1.6倍矩形比例在场地感知和空间体验的作用,比较各自在建造数理转化中的优势;考虑到当代建造的模数关系,在平面几何关系上,重点将中式一丈模数与西方网格法进行差异性比较,立面几何关系通过中式压白、材栔组合对西方矩形对角比例关系进行灵活性补充,形成能够适用于当代轴网模数比例关系的建筑平立面几何关系汇总。文章为既有或传统建筑原有比例关系分析提供了理论依据,同时也为当代新建筑对既有或传统建筑的形式延续提供了思路。     

木节对规格材抗弯强度影响的试验研究

为了准确预测规格材抗弯强度与木节之间的关系,选取含不同类型、尺寸木节的兴安岭落叶松规格材,分别截取清材试样和足尺试样进行抗弯试验,并对试验数据进行了回归分析.结果表明,对于足尺试样,采用其平均密度ρa和最大降等缺陷处木节截面受拉侧的Ik/Ig来拟合足尺抗弯强度ff效果最佳,相关系数R2为0.753,均方根RMSE为4.71;木节对足尺抗弯强度的影响相对于密度几乎同等重要.建立了足尺抗弯强度、清材抗弯强度和木节信息之间的理论模型.     

GFRP丝材的力学性能研究

海港码头、严寒地区的路面、化工厂、水处理厂等工程中,钢绞线因腐蚀而发生明显的早期劣化,最终引起构筑物的毁坏.采用镀锌钢绞线、环氧涂覆钢绞线只能起到缓解的作用,无法从根本上解决腐蚀问题.GFRP绞线以其耐腐蚀、强度高、重量轻、施工便捷等特点及低廉的价格,在某些特殊场合正在逐步代替钢绞线.GFRP绞线是由若干根GFRP丝材经特殊工艺捻制而成,因此其性能主要取决于GFRP丝材的性能.本研究采用拉挤成型工艺制备GFRP丝材,研究了玻璃纤维与树脂的粘合力对其力学性能的影响,测量了其在不同温度下的力学行为.结果表明,纤维与树脂间的接合情况对拉伸断裂方式有很大的影响,不同温度下的拉伸断口形貌也有所不同,在低于100℃的环境温度下保温1小时,对其抗拉强度、断裂伸长率影响较小,但对抗弯强度影响较大.指出了其在实际应用中的局限性,阐述了影响GFRP丝材力学性能的主要原因,为进一步提高其力学性能、拓展其应用范围打下了坚实的理论基础.     

面向新型墙材生产领域的数字化工厂模式研究及应用

生产管理信息化在现代墙材行业的发展中占据了举足轻重的地位,以信息化带动产业化,己经成为新型墙材生产领域企业提高企业综合竞争力的共识,本文面向新型墙材生产应用领域,对新型墙材数字化工厂的概念及功能模块介绍和讨论,并通过一个实例分析和验证了其可行性。     

分等方法对我国人工林杉木规格材等级的影响

选择了福建人工林杉木作为试验对象,将其锯截为470根截面尺寸为45 mm×90 mm的规格材,并干燥至目标含水率12%(质量分数).规格材先进行目测分等,然后依次利用超声波、纵向振动、横向振动和弯曲方法按照给定的机械强度等级表对规格材进行分等.结果表明,不同的分等方法对规格材的特征值、等级分布和产量都有明显的影响.虽然横向振动分等方法生产的人工林杉木规格材价值相对低,但它是一种较为精确的分等方法.各等级的大小顺序依次是C3,Ⅰc,C2,Ⅱc,Ⅲc,C1.对于我国人工林杉木来讲,规格材通过机械强度分等获取的价值高于目测分等材.     

涂层织物类膜材的偏轴梯形撕裂行为

考虑0°~90.0°、间隔7.5°等13个偏轴角度,对6种涂层织物类膜材进行了偏轴梯形撕裂试验.结果表明:各类膜材撕裂强度与偏轴角的关系曲线近似以45.0°轴对称,0°~45.0°及90.0°~45.0°撕裂强度先减后增,撕裂强度最高点位于45.0°,最低点位于15.0°或22.5°、75.0°或67.5°;各类膜材的偏轴梯形撕裂强度同时由纱线强度和纱线断裂伸长率决定.采用Abaqus软件进行的有限元分析能够较好地模拟各类膜材撕裂起始前的荷载位移曲线,所得到的撕裂起始荷载与试验结果较为接近.     

落叶松目测等级规格材顺纹抗压强度尺寸效应

以落叶松规格材为试验对象,研究了不同目测等级下该规格材截面宽度与其顺纹抗压强度之间的依存性.试验选取1 630根目测等级规格材,分成高、低目测等级组.测试6.5,9.0,14.0cm三个宽度试件的顺纹抗压强度,并利用斜率法和形状参数法求得高、低目测等级组顺纹抗压强度5%分位值的宽度尺寸效应系数.结果表明:用斜率法获得高、低目测等级组试件顺纹抗压强度5%分位值的宽度尺寸效应系数分别为0.11,0.20;该宽度尺寸效应系数可以应用于落叶松规格材强度的宽度尺寸调整;对于低目测等级组试件,用形状参数法估计的参数与用斜率法求得的宽度尺寸效应系数的倒数近似.     

兴安落叶松结构用规格材强度特征值的研究

以截面尺寸为40mm×65mm,40mm×90mm和40mm×140mm国产兴安落叶松结构用规格材为研究对象,参照GB 50005—2003《木结构设计规范》的目测分等规则,将其分为Ⅰc,Ⅱc,Ⅲc和Ⅳc这4个等级.根据ASTM D4761-02a对其进行抗弯弹性模量、抗弯强度、顺纹抗拉强度和顺纹抗压强度测试.参照ASTM D2915-03,利用非参数法估计得到国产兴安落叶松结构用规格材的不同强度特征值,结果表明,其强度特征值高于进口云杉松冷杉(S-P-F)结构用规格材.通过足尺测试获得结构用规格材强度特征值,改变了GB 50005—2003现有强度特征值由无疵小试样推导而得的历史,同时为获得其他国内树种结构用规格材强度特征值提供了科学方法.     

同源异制的辽代木构与砖作铺作

从形式、材栔制度和结构三个方面对辽代木构和砖构铺作进行论述,提出辽代砖塔砖构铺作形式以木构样式为原型,综合考虑了砖料的材料特性和结构特性;用材方面,辽宋两代木构铺作材之比例大体符合,而栔之比例则辽较宋式稍大。同一座砖塔所用砖作铺作的材等随着塔身层数的增加,呈逐渐减少的趋势。砖作铺作以砖料的厚度为基本模数;砖作铺作的功能作用减小,装饰作用增强。