近日，西安交通大学人居环境与建筑工程学院Sok Yee YEO副教授团队与日本北九州市立大学Hiroatsu FUKUDA教授团队共同在国际期刊《Structures》（JCR Q1，IF=3.9）上发表论文，题目为“Unraveling the Vertical Compressive Performance of Dou in Chinese Architectural Heritage: Impact of Grain Direction and Timber Species”。文章探讨了中国古代木构建筑中关键构件斗的竖向受压性能，重点分析了木材种类（花旗松与樟子松）和木材纤维方向对其承载力、刚度与能量耗散的影响。文章第一作者为刘盼盼，通讯作者为Sok Yee YEO副教授。

研究背景

斗是中国古代木构建筑中主体框架和斗栱体系中的核心构件，主要负责传递竖向和水平荷载，其竖向受压性能直接影响整体结构安全。现况调查显示，斗构件在长期受压过程中会产生损伤，容易成为结构薄弱点。然而，目前关于斗构件在不同木材和年轮方向条件下的力学性能研究仍较为薄弱。对其竖向承压性能的研究，既对古建筑修缮工作具有指导作用，又对建筑史的研究具有参考价值。

研究方法

研究团队选取山西省四座唐代木构建筑中的典型斗构件样式（栌斗、大斗、交互斗、齐心斗、散斗）及槽口设计（十字形(C)、一字形(L)），分别采用花旗松(D)与樟子松(M)两种木材，制作了120个足尺木试件，设置不同纤维方向（Ⅰ型和Ⅱ型）进行竖向单向压缩试验，并监测力位移曲线、裂缝模式与破坏特征。

图1中国唐代木构建筑中的典型斗构件样式及槽口设计

核心发现

对于十字形槽口的斗，树种对比例极限载荷、刚度和能量耗散表现出显著且一致的影响。花旗松斗的平均比例极限载荷比蒙古赤松斗高出2%至51%；在大多数情况下，花旗松斗的刚度和能量耗散也更高，主要归因于其更高的密度。相比之下，纤维方向对比例极限载荷、刚度和能量耗散并未表现出明显或一致的影响，可能是由于加载形状引起多轴应力分布，削弱了木材的各向异性响应。

对于一字形槽口的斗，树种与纤维方向均对比例极限载荷产生了显著且一致的影响。花旗松斗的平均比例极限载荷比蒙古赤松斗高出45%至97%，这一趋势与其更高的密度相对应。Ⅰ型纤维方向的试件，其比例极限载荷始终低于Ⅱ型，降幅在4%至25%之间，原因在于木材微观结构的各向异性。然而，对于刚度和总能量耗散，未观察到与树种或纤维方向相关的明确规律，表明其影响因素更为复杂，尚需进一步研究。

图2 十字形槽口斗的树种与纤维方向的对比

图3 一字形槽口斗的树种与纤维方向的对比