古代建筑抗震分析

我國是一個多地震的國家。然而,我國許多古代建筑都成功地經受過大地震的考驗,干百年來仍然傲然屹立。古建筑為何能抗震?它們有什么抗震奧秘呢?
  
  奇跡1:廣西合甫縣四排樓
  
  廣西合浦縣山口鎮有一座古代建筑,名叫四排樓,
  全樓為兩層,主要承重結構為36根圓柱,圓柱間又有72根木梁聯系,梁柱均由卯榫連接,無一釘一鐵。站在樓下仰望,木條上下左右穿插,令人眼花繚亂。數百年來,這里經歷多次地震,強臺風更是難以計數,但樓閣安然無恙,故被稱為“抗震閣”。
  
  奇跡2:天津薊縣獨樂寺
  
  獨樂寺位于天津薊縣盤山腳下,始建于唐代,寺內的觀音閣和山門重建于遼代,自重建以后千余年來,獨樂寺曾經歷了28次地震,其中1679年三河、平谷發生8級以上強震,“薊縣城官廨民舍無一幸存,觀音閣獨不圮”。1976年唐山大地震,薊縣城內房屋倒塌不少,觀音閣及山門的木柱略有搖擺,觀音像胸部的鐵條被拉斷,但整個大木構架安然無恙。
  
  奇跡3:山西應縣木塔
  
  應縣木塔位于山西省應縣城西北佛宮寺內,建于遼清寧二年(1056年)。應縣木塔處于大同盆地地震帶,近千年來,經歷過多次大地震的考驗。據史書記載,在木塔建成200多年之時,當地曾發生過6.5級大地震,余震連續7天,木塔附近的房屋全部倒塌,只有木塔巋然不動。上世紀初軍閥混戰時,木塔曾被200多發炮彈擊中,除打斷了兩根柱子外,別無損傷。
  
  古建筑抗震的工藝
  
  與西方磚石結構建筑的“以剛克剛”不同,中國古代的木結構建筑在抵抗地震沖擊力時,采用的是“以柔克剛”的思維,通過種種巧妙工藝的措施,其目標是以最小的代價,將強大的自然破壞力消弭至最小程度。
  我們以應縣木塔為例,看看我們老祖先超人的智慧和工藝吧,
  木材是一種質輕、力學性能好的建筑材料,它具有一定的柔性,在外力的作用下比較容易應變,但在一定程度內又有恢復原形的能力,應縣木塔的材質正是利用了木結構的特點,并發揮到了極致。
  應縣木塔平面是規則的正八角形,利于抵抗地震波產生的扭曲力,其高達4.4米的磚石基座堅實、穩定,形成一個“浮筏”,承載著全塔的重量(約1300噸)。
  木塔內梁與柱的連接完全通過斗拱完成,斗拱在地震時能像汽車的減震器一樣起著變形消能的作用,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。
  木塔內部各種構件通過卯榫連接,不用一釘一鉚。這種不用釘子的連接方式,不但可以承受較大的荷載,而且在地震時通過變形吸收一定的地震能量,減小關鍵部位以至整體結構的負荷。
  木塔的柱子之間砌筑有厚實的墻體,牢牢地“抱住各柱子,增加了構架的整體性,而且這些墻體能作為剪力墻發揮作用;立柱側腳、平面逐層縮小,有效地降低了塔的重心,并使整體結構重心向內傾斜,增強了塔的穩定性,這樣既使塔身形成美麗的曲線,又能把水平的地震沖擊力分解成垂直方向的壓力。
  整座木塔表現出結構、技術與藝術形象的高度和諧,表里如一,這是中國古代木結構建筑工藝的一大杰作,也是它在地震中屹立不倒的原因。

來源:南方古建筑設計院

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