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            古建筑的抗震絕招

            絕招一:古建筑的臺基堪稱整體浮筏式基礎 

            我國古代很少建造平面復雜的建筑,主要采用長寬比小于2∶1的矩形。規則的平面形態和結構布局有利于抗震。傳統建筑往往是中間的一間(當心間)大,兩側的次間、梢間等依次縮小面寬,這樣的設計非常有利于抵抗地震的扭矩。 

            中國古代建筑一般由臺基、梁架、屋頂構成,高等級的建筑在屋頂和梁柱之間還有一個斗栱層。中國古代建筑的臺基用現代結構語言描述,堪稱“整體浮筏式基礎”,好比是一艘大船載著建筑漂浮在地震形成的“驚濤駭浪”中,能夠有效地避免建筑的基礎被剪切破壞,減少地震波對上部建筑的沖擊。中國傳統建筑的梁架一般采用抬梁式構造,在構架的垂直方向上,形成下大上小的結構形狀,實踐證明這種構造方式具有較好的抗震性能。優雅的大屋頂是中國古代傳統建筑突出的形象特征之一,而且對提高建筑的抗震能力也做出過相當的貢獻。形成大屋頂(尤其是廡殿頂、歇山頂等)需要復雜結構和大量構件,大大增加了屋頂乃至整個構架的整體性;龐大的屋頂以其自重壓在柱網上,也提高了構架的穩定性。 

            絕招二:斗拱是古建筑抗震中的又一位重要“戰士” 

            斗拱是中國古代建筑抗震的又一位重要“戰士”,在地震時它像汽車的減震器一樣起著變形消能的作用。它是由若干斗形的木塊和弓形的短枋木相互交接組合而成的構件,用在柱頭頂或額枋之上,起著承托梁架和出挑屋檐的作用。當地震發生時,屋頂與柱之間的若干組內外檐斗拱像彈簧層一樣起著變形消能的作用,從而大大減少了建筑物的破壞程度。歷史上,很多帶斗拱的建筑都能抵御強烈地震,比如山西大同的華嚴寺,在沒有斗拱的低等級附屬建筑被破壞殆盡的情況下,帶斗拱的主要仍能幸存,充分說明了斗拱對抗震的貢獻。斗拱但能起到“減震器”的作用,而且被各種水平構件連接起來的斗拱群能夠形成一個整體性很強的“剛盤”,按照“能者多勞”的原則把地震力傳遞給有抗震能力的柱子,大大提高了整個結構的安全性。 

            絕招三:榫卯是抗擊地震的關鍵 

            除了這些較顯著的手法外,中國古代傳統建筑中還使用了大量的其他技術措施,這些措施是古建筑抗震的關鍵。比如榫卯的使用,榫卯是極為精巧的發明,我們祖先早在7000年前就開始使用,這種不用釘子的構件連接方式,使得中國傳統的木結構成為超越了當代建筑排架、框架或者剛架的特殊柔性結構體,不但可以承受較大的荷載,而且允許產生一定的變形,在地震荷載下通過變形吸收一定的地震能量,減小結構的地震響應。 

            還有如柱子的生起、側腳等技法降低了建筑的重心,并使整體結構重心向內傾斜,增強了結構的穩定性;柱頂、柱腳分別與闌額、地袱以及其他的結構構件連接,使柱架層形成一個閉合的構架系統,用現代術語來說,就是形成上、下圈梁,有效地制止了柱頭、柱腳的移動,增強了建筑構架的整體性。梁架系統通過闌額、由額、柱頭枋、蜀柱、攀間、搭牽、梁、檁、椽等諸多構件強化了聯系,顯著增強了結構的整體性;柱子與柱礎的結合方式能顯著地減少柱底與柱礎頂面之間的摩擦,進而有效地產生隔震作用;在高大的樓閣中,如獨樂寺觀音閣、應縣木塔等,都在暗層中設有斜撐,大大強化了構架對水平沖擊波反復作用的抵抗能力;在外檐柱間設置較厚的墻體,起到現代建筑中“剪力墻”的作用諸如此類,舉不勝舉,大到建筑群體的布局處理,小到構件斷面的尺寸設計,處處都展示出古代工匠們在抗震設計方面的知識和匠心。


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