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2008年6月20日     收藏 打印 推荐 朗读 评论 更多功能 
中国古建筑的抗震智慧
  以柔克刚的思想,是中华民族的传统智慧。举世闻名的太极拳就是这种思想的直接产物。而中国传统木结构建筑抗震防震的方法堪称“建筑版太极拳”。

  与西方砖石结构建筑的“以刚克刚”不同,中国传统的木结构建筑在抵抗地震冲击力时,采用的是“以柔克刚”的思维,通过种种巧妙的措施,其目标是以最小的代价,将强大的自然破坏力消弥至最小程度。我国许多古代建筑都成功地经受过大地震的考验,千百年来傲然屹立。最新一期的《中国国家地理杂志》解密了中国古代木结构建筑的抗震智慧。

  柔性的框架结构:墙倒屋不塌

  中华民族不但自文明伊始就睿智地选择了木材等有机材料作为结构主材,而且发展形成了世界上历史最悠久、持续时间最长、技术成熟度最高的结构体系——柔性的框架体系。我国木结构技术的发展,若仅从浙江余姚河姆渡遗址算起,迄今至少已有近7000年的历史。作为对比,西方数千年中一直采用承重墙体系,直到工业革命以来、近现代科学技术发展之后,才意识到框架结构的优越性,遂开始大规模的普及,更值得玩味的是,这种框架体系仍然是“以刚克刚”。而中国的传统木结构,具有框架结构的种种优越性,如“墙倒屋不塌”的功效,但其柔性的连接,又使得它具有相当的弹性和一定程度的自我恢复能力。

  抗击地震的关键因素

  我国古代很少建造平面复杂的建筑,主要采用长宽比小于2∶1的矩形。规则的平面形态和结构布局有利于抗震。传统建筑往往是中间的一间(当心间)最大,两侧的次间、梢间等依次缩小面宽,这样的设计非常有利于抵抗地震的扭矩。

  中国古代建筑一般由台基、梁架、屋顶构成,高等级的建筑在屋顶和梁柱之间还有一个斗栱层。

  台基用现代结构语言描述,堪称“整体浮筏式基础”,好比是一艘大船载着建筑漂浮在地震形成的“惊涛骇浪”中,能够有效地避免建筑的基础被剪切破坏,减少地震波对上部建筑的冲击。

  梁架一般采用抬梁式构造,在构架的垂直方向上,形成下大上小的结构形状,实践证明这种构造方式具有较好的抗震性能。

  优雅的大屋顶是中国古代传统建筑最突出的形象特征之一,而且对提高建筑的抗震能力也做出过相当的贡献。形成大屋顶(尤其是庑殿顶、歇山顶等)需要复杂结构和大量构件,大大增加了屋顶乃至整个构架的整体性;庞大的屋顶以其自重压在柱网上,也提高了构架的稳定性。

  斗栱是中国古代建筑抗震的又一位重要战士,在地震时它像汽车的减震器一样起着变形消能的作用。历史上,很多带斗栱的建筑都能抵御强烈地震。

  除了这些较显著的手法外,中国古代传统建筑中还使用了大量的其他技术措施,这些措施是古建筑抗震的关键。比如榫卯的使用:榫卯是极为精巧的发明,我们的祖先早在7000年前就开始使用,这种不用钉子的构件连接方式,使得中国传统的木结构成为超越了当代建筑排架、框架或者刚架的特殊柔性结构体,不但可以承受较大的荷载,而且允许产生一定的变形,在地震荷载下通过变形吸收一定的地震能量,减小结构的地震响应。

  应县木塔:抗震杰出代表

  山西应县佛宫寺释迦塔(应县木塔)是中国古代传统建筑杰出抗震能力的集中代表。这座木塔是当今世界现存最高的木结构建筑,竣工于1056年,处于大同盆地地震带上。木塔建成200多年即遭受大震,余震连续7天,木塔附近的房屋全部倒塌,而木塔岿然不动;在此后的近千年中,木塔经历了多次大地震的考验而安然无恙。木塔之所以有如此杰出的抗震能力,在于前述诸多抗震技法的综合和提高:木塔平面是规则的正八角形,利于抵抗地震波产生的扭曲力;木塔高达4.4米的砖石基座坚实、稳定,形成一个“浮筏”,承载着全塔的重量(约1300吨);木塔内梁与柱的连接完全通过斗栱完成,各种构件则通过榫卯连接,全塔的主要构件不用一钉一铆,这种连接形式类似于半固结半活铰的状态,能承受较大的弯矩;构架水平分层,在地震波中的垂直冲击波攻击下,可以通过“弹跳”的方式消解巨大的破坏能量;构架的整体性有力地抵抗旋转波,所有的柱子都用顶部的梁枋连结成一个筒形的框架,保证了构架的稳定性;柱子之间砌筑有厚实的墙体,牢牢地“抱”住各柱子,增加了构架的整体性。     李华东 葛川

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钱江晚报 发现 D0016 中国古建筑的抗震智慧 2008-6-20 钱江晚报d00162008-06-2000023;48257178002CE1734825746D001F96B5[A5-一≈B1-朱国平] 2