| 研究生: |
盧心怡 Lu, Hsin-Yi |
|---|---|
| 論文名稱: |
日式傳統木構造柱梁接點改榫與修補之旋轉行為 Rotational and rehabilitated performance of modified mortise-and-tenon joints of Japanese wooden historic building in Taiwan |
| 指導教授: |
葉玉祥
Yeh, Yu-Hsiang |
| 學位類別: |
碩士 Master |
| 系所名稱: |
規劃與設計學院 - 建築學系 Department of Architecture |
| 論文出版年: | 2021 |
| 畢業學年度: | 109 |
| 語文別: | 中文 |
| 論文頁數: | 92 |
| 中文關鍵詞: | 日式木構造 、柱梁接點 、改榫 、平榫 、旋轉行為 |
| 外文關鍵詞: | Japanese wooden historic building, mortise-and-tenon joint, retrofitting, beam-to-column joint, rotational performance |
| 相關次數: | 點閱:245 下載:9 |
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歷史建築的修復中,在日式木構造解體及榫卯拆解的過程,接連柱梁的榫卯多少會因為碰撞或是不可逆的卡接而受到破壞,亦或榫卯內部本身已遭受長期時間摧殘而腐朽、被蛀蝕,使接點榫卯不復完整。在這狀況下,修復匠師會根據經驗判斷榫頭或構件的去留,而被其認定堪用的榫頭接點,匠師會以削整或木塊填補的方式補救受損的榫頭,此施作過程是為「改榫」,以求原構件在歷史建築中得以保留並持續使用。
由於改榫或修補榫卯的做法十分看重匠師經驗判斷,匠師的經驗差異也會造成評估及修復方式的不同。為助益日後修復維護的結構及構造評估,本研究以日式木構造柱梁接點常見的平榫作為研究對象,進行單向接點旋轉試驗。試驗中,將公榫的改榫尺寸量化,以削減不同比例的「榫深」、「榫長」兩軸向作為試驗變因,先將不完整的榫卯進行一次試驗後,以白膠黏著木塊補強缺口並再次進行同一流程之試驗。從試驗結果分析其極限彎矩、降伏彎矩、旋轉勁度、破壞模式等接點受彎時的力學行為,並分別討論「榫深」、「榫長」、「補強」對平榫接點的力學性能影響。
試驗結果發現,平榫的幾何型態會影響旋轉行為,依形態不同,會有四種彎矩-旋轉角的變形曲線。而其幾何性質中,榫長及榫深減少的比例皆會影響接點的力學行為,除了使試體的降伏彎矩及旋轉勁度皆降至完整榫頭的50~10%左右不等,此差異也會展現在接點的旋轉中心上。且「改榫試體」的接點抗彎強度與「榫長」的剩餘量程正相關;而「補強後試體」得以提升的接點強度則與「榫深」的剩餘量程正相關。在補強上,從數據及破壞模式可知,白膠作為黏結材能有效提升接點強度,同時保有其實務上的優點,像是在數據上,補強後試體的降伏彎矩和旋轉進度最多皆可恢復至完整榫頭的75%,唯其破壞現象變異性大的特性有待改善。
最後,在進一步模擬評估相異幾何條件下的榫卯抗彎強度後,本研究提出的圖域法(Figure-domain) 可明確定義損壞的程度與建議修復方針,為日後的評估建立科學化的方法,並針對相異幾何型態下的平榫接點提出其適合的修復策略。
In order to facilitate the structural evaluation and consolidate preserve standard in the future, the main goal of this thesis is to estimate the rotational performance of the modified timber joint by analyzing its stiffness and moment through experiment.
When it comes to the restoration of historical buildings, while dismantling the Japanese wooden structure, the mortise-and-tenon joints may become deteriorated due to the collision or the irreversible jointing. Therefore, carpenters will first evaluate the quality of the structural members and joints based on their own experiences, and then retrofit the usable connections by trimming and filling with wooden blocks. This restoring process, known as modification of the mortise-and-tenon joint, was taken for preserving and continuously using the original member in the historical structure.
The rotational experiment included two parts. In the first phase, four types of specimens, precut respectively in the width and the length of the tenon, were tested in order to appraise their mechanical behavior. Then the damaged specimens would be retrofitted with white glue and wooden blocks. The second phase of the testing is to assess the retrofitting efficiency of the technique.
Experimental results show that the reduction of length and depth will affect the mechanical behavior of the mortise-and-tenon joint. Regarding the bending strength in the first phase, the influence of the length reduction is more evident than width reduction. As far as the retrofitting is concerned, using white glue as a bonding material can effectively increase the strength of the specimen. The bending moment of the retrofitted specimen recovered 75% in maximum, while the specimen only remained 17% of the strength in the previous phase. According to the data, the increase in rehabilitated strength of the joint depended on the increase in remained tenon-length. Besides, the behavior difference of each type of specimen could also be observed in their linear outcomes of the moment-rotational and their rotating centers.
At the end of the study, based on the experimental results, referential proposals for preservation were visualized under different geometric conditions after simulating and evaluating the strength of the joints.
一、中文文獻
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2. 孫全文計畫主持(2005)。彰化縣歷史建築鹿港街役場『街長宿舍』修復工程工作報告書。彰化縣:彰化縣文化局。
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6. 郭俊沛建築師事務所編著(2014)。雲林縣縣定古蹟原二崙派出所修復及再利用工程工作報告書。雲林縣 : 雲林縣政府。
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10. 陳柏年計畫主持、陳智宏、陳建邦協同主持(2009)。縣定古蹟麻豆總爺糖廠修復工程工作報告書。臺南縣:臺南縣政府。
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12. 陳智宏計畫主持、陳柏年共同主持(2013)。高雄市市定古蹟糖博館日式廠長宿舍古蹟修復工程工作報告書。高雄市:臺灣糖業公司。
13. 陳智宏計畫主持、陳柏年共同主持(2015)。嘉義縣歷史建築中央廣播電臺民雄分臺52、54號日式宿舍修復工程工作報告書。嘉義縣:嘉義縣文化觀光局。
14. 陳智宏計畫主持、陳柏年共同主持(2015)。臺南市歷史建築新東國小木造辦公室修復工程工作報告書。臺南市 : 臺南市新東國小。
15. 黃俊銘、俞怡萍、顏淑華作(2018)。國定古蹟臺灣總督府交通局鐵道部4、8、9號建物修復再利用工程工作報告書。臺北市 : 臺灣博物館。
16. 謝文泰計畫主持(2015)。臺中文學館(歷史建築日治時期警察宿舍)修復曁再利用工程工作報告書。臺中市 : 臺中市文化資產處。
17. 鍾松晉、簡志廷撰文(2017)。雲林縣歷史建築永光派出所宿舍、舊辦公廳舍及旗桿座修復及再利用工程工作報告書。雲林縣 : 雲林縣政府。