地面在地震中会发生震动、扭动、升起和下降等地面运动，并每时每刻在改变着运动的方向和速度。此类剧烈、无序的地面运动使房屋也处在运动之中。房屋在地基上发生移位，而某些结构零件则可能倾翻。房屋在地震的作用下因出现裂缝最终四分五裂。然后在木结构房屋中，如果房屋的地基稳固并且结构适当，房屋可有效抵抗地震产生的负荷，减少地震破坏。

作为一种结构材料，木材的抗震性能明显优于其他材料。木材天然具备的柔韧性也使其能有效地承受地震力木材轻质高强，因而地面加速度在木建筑物上产生的能量没有其他建筑物大，木结构建筑物在地震中产生的惯性力较低，因而遭受的破坏也较小。木框架系统的另一个额外优势是其柔韧性优于其他材料，可以吸收并消散能量。

地震造成四川汶川县八个乡镇几乎被夷为平地，大片城区被掩埋、房屋大面积坍塌。历史上历次的地震灾害对建筑物的损害都是巨大的，对此，作为地震多发国家的日本采取的对策是，大规模使用木结构住宅，合理避震。

木结构韧性大，且因木结构别墅的箱式结构将力均分，自身结构轻，又有很强的弹性回复性，对于瞬间冲击荷载和周期性疲劳破坏有很强的低抗能力，所以在大地震中吸收的地震力小，在基础发生位移时可由自身的弹性复位而不至于发生倒塌。

在日本神户和美国杉矶的大地震中，木结构房屋或是稍微变形而决不倒塌。即使在强大的地震力下，木结构房屋被整体推前了数米或地震力使其抛离了基础，仍完好无散架。由此证明了木结构的完整性。日本政府在神户大地震后明令所有的民用住宅必需采用北美的木结构房屋。

现代木结构房屋已经在已有基础上利用建筑材料对房屋进行内外装修，如用呼吸纸包裹木结构的外表面，使结构中的温气能顺利排出，又避免外界的雨水不能侵入内部结构，外露的木结构进行必要的防腐处理等。这些措施可使木结构别墅的保用寿命达到70年以上。木结构房屋有结构轻，抗沉降，抗老化又完全接受地球磁场等优点。在使用和维护得当的前提下，木结构中的木材是稳定、寿命长、耐久性强的主结构材料。

木结构是一种传统的结构形式，而且现在有些国家和地区仍然大量应用木结构。木结构建筑主要有以下优点：

1．木材强度高而质量轻——高强度/质量比是木结构的一项优势；

2．木材具有良好的韧性；

3．木材是一种环保材料，不会释放对人体有害的气体，而且天然的条纹，美观大方；

4．木框架结构有许多杆件和钉节点，因此木结构有多重传力路径；

5．木结构建筑中的节点可以有效地耗散地震所产生的能量；

6．木结构建造周期短，耐久性好。

木结构的这些特点保证了其良好的抗震性能：

1．高强度/质量比一方面可以抵抗较大的地震力，另一方面可以减小地基传到上部结构的地震力；

2．木材的柔韧性明显优于其它混凝土、砖石材料，专业术语可以称为粘弹性材料，能够耗散更多的地震能量；

3．木结构具有多重传力体系，合理的设计可以形成多重抗震体系，增强结构承受地震破坏和消散地震能量的能力；

4．木结构传统的卯榫连接方式，近似于铰接，允许构建产生转动，进而耗散地震能量；

5．另外，我国古代大型建筑上厚重的屋顶与柱子连接用斗拱，斗拱是一种最合理的受力形式，合理的设计可以使剪力非常小，甚至为0。木结构的斗拱通常采用一连串的相互卯套的凹凸木块，不用钉子，每一块都是可以活动的，增强了结构的抗震能力。

我国的传统住宅，大多是砖木结构，建造时先立木柱架，然后架梁盖屋顶，再砌墙。墙体用砖或泥土，这是围护体或隔墙，不承受重量，所以中国的谚语中有“墙倒柱不倒”、“房塌屋不塌”的说法，说的就是中国传统木结构的特点。

鉴于此，我国的山西省应县木塔（佛宫寺、释迦塔建于1056年）；天津蓟县独乐寺（建于984年），都是最早的木结构的高层建筑，经历了多次地震，仍巍然屹立，一直完好保存至今。

1996年云南的丽江遭受了7级大地震，由于丽江古城里大多是传统的木结构老房子，许多墙坍了，但房屋没有倒，人员伤亡也不多，后来很快得到修复，次年就被联合国教科文组织列入了“世界遗产名录”。

传统工艺与现代技术的结合增强了木结构的优越性和抗震能力。日本是一个多地震国家，加上海岛的潮湿气候，使他们对木结构特别偏爱，至今在日本的城市郊区和乡村还是时兴建造木结构的房屋，以达到抗震和防潮功能。19世纪早期于北美开始广泛应用轻型框架木结构，经过长期发展，建筑物性能以及装配工艺都得到了社会的认可。

木结构设计实例：

 1．应县木塔

（1）设计样式与结构的合理性。应县木塔是阁楼式建筑，木结构框架的柱网采用内外两套的环柱的布局，基础平面是八角形、内外都有沟槽，底层设计一圈副阶周匝。外观反映五层，六角形出檐，塔身内槽设计五层，外槽因添加了4个平坐的暗层而呈现9个层面结构。塔高67．31m，整体结构是阁楼式木料框架“叉柱”式组合而成。塔的基础部分由砖石砌筑，构成了木架的砖石台阶和基础。塔刹是铸铁的，塔刹的基坐是砖石砌成的，塔顶铺设瓦。除此之外，整个塔身和各层面全部是木结构，全塔所用的斗拱样式就多达60余种。由于木塔是供奉佛像的佛塔，因此，外槽的设计回廊式，供信徒环形礼佛需要。平坐的设计不仅仅是结构所需，也是环行塔的观景眺望台。一层因光线暗，所以佛的造型粗犷、简洁，正门入口向前延伸，木板门外移到副阶柱，巧妙地突出了门口并扩大了入口空间。每层供奉的小型佛像分散摆设，避免了塔的集中荷载，分散荷重有利于建筑的结构。塔的外形，壮观华美，体量巍峨，层层叠叠，向内收敛，整体轮廓产生了强烈的韵律感；不同的出跳和斗拱的逐层减小，强化了塔的整体透视效果；塔的设计构图严谨，比例经典，恰巧是塔的总高等于中间层外槽柱内接圆的周长。塔的台基面至刹顶的高度等于中间层面阔的7倍。应县木塔是世界上现存最高的古代全木结构的建筑，以合理的设计、精湛的工艺展示了设计师的技术水平。

（2）特殊结构的稳定原理。应县木塔的抗震性能来源于理想的设计和特殊的结构。①基础的八角形平面，比正方形平面减少5%的风压，有利于抗风性能的增强。客观上等于延长了建筑物的寿命。②地层的副阶设计直径是30．27m，外槽的设计直径是23．69m的大尺度，这种设计的优点在于塔的总体比例偏于粗壮，有利于塔的高度和宽度趋向稳定的合理搭配，使塔的结构在稳定性能方面得到了加强。③设计师采用内外槽双层套筒式的平面和结构，这就等于把中心塔柱扩大为内柱环，这种结构的设计大大加强了塔的整体坚固性，并强化了架设的稳定性。④整体框架设计成为殿阁形的构架，由塔身的框架和各层面的斗拱、平坐斗拱组成9个铺作层，形成9个坚固的环绕状的木架结合体，犹如当代建筑中的砼制圈梁，具有较强的抗震作用。⑤在平坐的暗层内添加立柱、斜撑，把平坐柱网与上下的铺作层联结成为整体框架，使4个暗层变为4层刚性层。⑥合理安排门窗、楼梯，塔的原始状态在二至五层间设计4个正面当心间辟的格子门，正面次间和斜面各间墙内都加斜撑，强化了外槽柱的稳定性（1935年维修时曾经把各层墙壁改为格子门，斜撑拆除后10年，塔身发生扭曲）。塔内的楼梯安排考虑到结构的辅助需要，设计成逐层移位的搭配设置，避免楼梯垂直设计带来结构方面的不利因素。⑦设计师尽量少用长料，多用短料。9层塔柱都是叉柱造，内外槽柱用料尺寸在1．35—2．86m之间，短柱减轻塔的自重。⑧将荷重量大、柱身高的底层内外柱，用2．86m和2．60m的砖石包砌，稳定了底层柱网。另在二三四层的内外槽柱和五层的外槽柱内侧增加了抱柱，辅助整体柱网的稳定。

2．独乐寺

（1）山门的设计与木材的合理利用。

进入山门，恰巧将视线集中点凝聚在后檐当心，把观音阁这一主体建筑纳入视角。山门采用分心斗拱、底槽殿堂的木结构架。面阔3间，16．16m；进深4架椽，8．62m；单檐4顶。两次间用木柱间隔分设造像。中柱安装双扇板门，空间紧凑。不设天花板，斗拱和托脚等木构件裸露可见，装饰室内，显现清晰木材的结构逻辑关系，设计效果朴实无华。标准用材24×17㎝，相当于3等材。椽条长达10材，都是当时所允许的最大值，显现出壮大的尺寸感。山门台基低矮，屋身板门，直棂窗古朴简洁，斗拱雄壮，出檐深远，房脊兽造型遒劲，使整体建筑形象雄伟壮观。

（2）观音阁的设计与抗震原理。

① 结构设计：观音阁是高19．73m典型的殿阁式构架的木结构建筑。平面是金箱斗底槽形式，分内外槽。外槽面阔5间，19．93m；进深8架椽，14．04m。内槽面阔3间，进深4架椽。构架高3层，下层挑出斗拱、下檐，中层挑出斗拱、平坐，上层挑出斗拱、上檐。各层间都设有柱网层、铺作层，层层叠叠向上。中间暗层利用平坐、斗拱和下檐巧妙遮挡，内部墙壁绘有壁画；阁内空间供奉辽代塑像珍品的观音立像，贯通三层，空间处理与主像关系协调。观音阁外观两层，阁顶覆盖9脊歇山式顶，前方月台宽敞，阁身出挑平坐1．12m、出挑下檐3．16m，深远的出挑形成立面构图强烈的横线分割。整体建筑形象端庄稳当，与菩萨的性格特点吻合。

② 抗震原理：观音阁曾经历了28次地震而安然无恙。其中，清•康熙十八年（1679年）地震中当地建筑无一幸存，而惟独辽代建筑未损。1976年唐山大地震时观音阁只是木柱略歪，木结构框架无损。观音阁的抗震性和耐久性，取决于优异的木结构的框架体系和传统的特殊工艺设计以及施工技术：Ⅰ）整体建筑浮设在石柱基础上，木柱与石柱基础间可以位移，起到隔离水平方向的地面运动的隔震作用。由内外槽斗拱组合的3个铺作层，形成了三道水平刚性环，有利于保持各层柱网和整体构架的稳定性。Ⅲ）各种递角栿、抹角栿、柱间斜撑等斜向构件，强化了整体构造的稳定性。Ⅳ）斗拱具有榫卯组合的“柔性构造”特点，斗拱也发挥了“耗能节点”的减震优势。Ⅴ）尺度设计严谨。各层高度相等，立面是下檐柱高的5倍，上层是上檐柱高的7倍。都是以檐柱高为定高、定宽的模数设计。

木结构具有较好的抗震性能，一是因为木结构建筑的层数一般较低，且质量较轻，地震作用较小；二是因为木材的韧性较好，承受冲击荷载和重复荷载的能力较强，结构在地震作用下有较好的延性性能。对大量的农村民房采用“因地制宜、简易有效”的措施，防止“倒墙塌架”，达到“避免死亡、减少伤害”的目标。

一、材料的选择

用于普通木结构的原木、方木和板材可采用目测法分级。分级时选用木材应符合规定，不得采用商品材的等级标准替代。主要的承重构件应采用针叶材；重要的木制连接件应采用细密、直纹、无节和无其他缺陷的耐腐的硬质阔叶材。

材料的选择对木构件的强度有重要的影响。一般，材料的选择主要从材料规格、强度和材质等方面进行选择，而且在不同设防烈度下，对材料最低要求也不同。对单层的穿斗木房屋而言，应选择通长、干燥，含水量控制在25%以内的原木。

二、构件虫蛀、腐朽加固处理

（一）表面虫蛀、腐朽处理

对于中心完好，仅有表层腐朽的梁、柱等构件，将腐朽部分剔除干净，经防腐处理后用干燥木材依原样和尺寸修补整齐，并用环氧树脂胶粘剂粘接。如果是沿截面一周均进行剔补修复，或剔补部分占构件截面1/3以上，则在剔补范围内另采用双向CFRP布包裹约束。

（二）内部虫蛀、腐朽处理

木构件内部因虫蛀或腐朽形成中空时，若柱表层完好厚度不小于50mm，采用不饱和环氧树脂浆液进行灌注。在灌注前将朽烂木块、碎屑清除干净，并在柱中应力小的部位开孔。柱构件通长开孔时，先在柱脚凿方洞，洞宽不大于120mm，再每隔500mm凿一洞眼至中空的顶端。当柱中空直径大于150mm时，在中空部位填充木块，以减少树脂的收缩。为防止木结构建筑受潮腐朽或遭受虫蛀维修时还应采取下列措施：

1.从构造上改善通风防潮条件使木结构经常保持干燥；

2.对易受潮腐朽或遭虫蛀的木结构用防腐防虫药剂进行处理，应能防腐又能杀虫或对害虫有驱避作用且药效高而持久，二对人畜无害不污染环境，三对木材无助燃起霜或腐蚀作用。

木柱的防腐或防虫应以柱脚和柱头榫卯处为重点并采用下述方法进行防腐防虫处理：

（1）柱脚表层腐朽处理剔除朽木后用高含量水溶性浆膏敷于柱脚周边并围以绷带密封使药剂向内渗透扩散；

（2）柱脚心腐处理可采用氯化苦熏蒸施药时柱脚周边须密封药剂应能达柱脚的中心部位一次施药其药效可保持年需要时可定期换药；

（3）柱头及其卯口处的处理可将浓缩的药液用注射法注入柱头和卯口部位让其自然渗透扩散

三、增强木构架节点抗震性能的施工措施及方法

1.木柱与基础连接

木柱基础可采用柱脚石和钢筋混凝土基础。柱子在石墩上面的浮搁作用有很好的减震、隔振效果，为保证木构件在地震中良好的抗震性能，可以将柱子做成浮搁形式。这种浮搁形式有利于木柱脚在柱基石表面滑动，以起到摩擦、耗能、减震作用。

2.为防止木柱的折断可以采取以下措施

应确保木柱的截面尺寸足够大，木柱的梢径不宜小于150mm，确保柱子在开榫后的截面积不少于柱径的50%，并且应避免在柱子的同一高度处纵横向开榫。竖柱加侧脚(也称收分)，四周柱子，稍微内倾，柱子在面阔方向每高一尺收一分，在侧面前后檐柱向里每高一尺收八厘，以利于抗震。柱子应避免接长，柱子不可以有接头。震害表明，木柱无接头的旧房屋损坏较轻，而新建的有接头的房屋却倒塌。

3.加强梁、柱、檩等构件的连接

在地震作用下，构架节点的受力比较复杂，加上各种原因综合到一起，榫接节点的榫头容易松动和脱落，易造成构架的倾斜和倒塌，所以加强穿斗木结构榫连接很重要。要做到扣榫认真，做工严谨，装上要紧密。如果在制作施工的时候不够认真使得扣榫成了形式，在地震发生时，就会出现拔榫或者拉断榫头。檩条在穿斗木构架柱柱头上采取对接时，应采用燕尾椎对接方式，且檩条与柱头应采用扒钉连接。这种连接对柱子的截面削弱较小，具有较好的抗震性能。

4.穿枋的设置

穿斗木构架房屋的横向和纵向均应在木柱的上下柱端和楼层下层设置穿枋，并贯通木构架各柱，使木构架横向的强度和刚度得到保证。穿枋应保证足够的横截面积，至少为50mm×150mm。将一榀屋架上各柱串联起来的叫“穿枋”。地面处将各榀屋架的各柱和各举架的前后檐柱串联起来的叫“地脚枋”。穿枋则应采用透椎贯穿木柱。当穿枋的长度不足时，可采用两个穿枋在木柱中对接，并应在对接处两侧沿水平方向加设扁钢；扁钢厚度不宜小于2mm，宽度不宜小于60mm，两端应采用两根直径不小于12mm的螺栓夹紧。

对梁枋脱榫的维修应根据其发生原因采用下列修复方法：

（1）榫头完整仅因柱倾斜而脱榫时可先将柱拨正再用铁件拉结榫卯；

（2）梁枋完整仅因榫头腐朽断裂而脱榫时应先将破损部分剔除干净并在梁枋端部开卯口经防腐处理后用新制的硬木榫头嵌入卯口内，嵌接时榫头与原构件用耐水性胶粘剂粘牢并用螺栓固紧。榫头的截面尺寸及其与原构件嵌接的长度应按计算确定并应在嵌接长度内用玻璃钢箍或两道铁箍箍紧。

四、结束语

以上列举了一些木结构房屋抗震构造措施，目的旨在不增加或少量增加造价的基础上，使木结构房屋在原有的基础之上提高其抗震性能，尽量减少木结构房屋在地震过程中的破坏。