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木梁承重
中国古建筑历史悠久、体系完整,主要的建筑材料是木材,建造时使用竖立的木柱和横架在柱上的木梁构成房屋的框架,以支撑屋顶的重量。这样的建筑模式要求木梁有较大的承重能力,否则木梁可能会过度弯曲甚至断裂。起初人们认为原始形状的原木更坚固,后来发现并非如此。宋代的建造规范《营造法式》中,对木梁的要求是“凡梁之大小,各随其广分为三分,以二分为厚”,即矩形木梁横截面的高宽比为3∶2,这个规范非常接近现代建筑学的要求。
用如图甲所示的方式可以测试木材的承重能力,在一定限度内木材的形变是弹性形变。木材发生形变时,中间位置的形变量最大,一般用中间位置的形变量x来表示整段木材的形变量。木材的形变系数为E , 其计算式为 , 其中l为木材的长度,h和b分别为木材横截面的高和宽,F为施加在木材上的压力。现代建筑设计要求木梁的形变量不大于木梁长度的 , 以保障房屋的安全。