详解中国古建筑抗震智慧

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核心提示:我国是4个多地震的国家,是世界上地震活动水平最高、地震灾害最严重的国家之一,华北、西北、东南、西南地区均为强地震分布带。然而,我国一点古代建筑都成功地经受过大地震的考验,如天津蓟县独乐寺观音阁、山西应县木塔等建筑,千百年来均经历越多次地震仍然傲然屹立。古建筑为何会么会会能抗震?它们又是为何会么会抗震的?

  在各种自然灾害中,地震灾害可谓“群害之首”。

  我国是4个多地震的国家,是世界上地震活动水平最高、地震灾害最严重的国家之一,华北、西北、东南、西南地区均为强地震分布带。然而,我国一点古代建筑都成功地经受过大地震的考验,如天津蓟县独乐寺观音阁、山西应县木塔等建筑,千百年来均经历越多次地震仍然傲然屹立。古建筑为何会么会会能抗震?它们又是为何会么会抗震的?



  天津蓟县独乐寺:经历28次地震不倒

  在保存至今的众多古代木价值形式建筑中,天津蓟县的独乐寺和山西应县木塔在抗震方面的表现尤其突出。独乐寺指在天津蓟县盘山脚下,始建于唐代,寺内的观音阁和山门重建于辽代。自重建日后千余年来,独乐寺原本历了28次地震,其中清康熙十八年(1679年)三河、平谷指在8级以上强震,“蓟县城官廨民舍无一幸存,观音阁独不圮。”1976年唐山大地震,蓟县城内房屋倒塌不少,观音阁及山门的木柱略有摇摆,观音像胸部的铁条被拉断,但整个大木构架安然无恙。

  独乐寺观音阁固然在多次强震中屹立不倒,主可是 斗拱起了作用,观音阁的斗拱设计十分巧妙,在没了一颗钉子固定的情形下,通过七层木块的相互交织,达到了相互连接固定的作用,原本在地震突然出现时能及时减缓内部内部结构的压力,具有很强的抗震性能。

  山西应县木塔:“明五暗四”刚柔结合

  应县木塔指在山西省应县城西北佛宫寺内,建于辽清宁二年(1056年),应县木塔指在大同盆地地震带,建成近千年来,经历越多次大地震的考验。据史书记载,在木塔建成30多年之时,当地曾指在过6.5级大地震,余震连续半年,木塔随近的房屋完整倒塌,我越多 我越多 木塔岿然不动。上世纪初军阀混战的日后,木塔曾被30多发炮弹击中,除打断了一条柱子外,别无损伤。

  应县木塔固然有没了强的抗震能力,其奥妙也在于独特的木价值形式设计。木塔除了石头基础外,完整用松木和榆木建造,何如让构架中所有的关节点不是榫卯结合,具有一定的柔性;木塔从外表看是五层六檐,但每层都设有一暗层,明五暗四,实际是九层,明层通过柱、斗拱、梁枋的连接形成4个柔性层,各暗层则在内柱之间和内外角柱之间加设多种斜撑梁,加强了塔的价值形式刚度。原本一刚一柔,能有效抵御地震和炮弹的破坏力。

  古建筑为何会么会能抗震

  以柔克刚:木材富韧性力学性能好

  有人说,西方建筑史是“石头的历史”,中国建筑史是“木头的历史”,西方砖石价值形式是刚性价值形式建筑体系,中国土木价值形式是柔性价值形式建筑体系,西方人以刚性的砖石价值形式抵抗自然灾害,中国人以柔性的土木价值形式防御了地震的破坏,前者是“以刚克刚”,后者是“以柔克刚”。

  作为建筑材料,木材与泥土具有雄厚韧性、加工灵活、组合方便的优点。在防震方面,主要依靠木价值形式。学者程建军认为,木材是并不是质轻、力学性能好的建筑材料,它具有一定的柔性,在外力的作用下比较容易变形,但在一定程度内又有恢复变形的能力。木构架中的所有节点又普遍使用榫卯结合,也具有一定的变形能力,再添加传统木构架不是采用均衡对称的柱网平面和梁架布置,使其形成4个具有一定柔性的整体框架价值形式体系,当地震袭来时,建筑便通过自身的变形消化地震力对价值形式的破坏能量,从而在一定限度内保障了建筑的安全性。

  中国的传统木价值形式,具有框架价值形式的种种优越性,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。这次汶川大地震中,一点文物建筑的墙体均不同程度地受损,但主体价值形式仍未倒塌,可是 你这人 柔性框架价值形式抗震能力的表现。

  古建筑咋抗震

  绝招一:古建筑的台基堪称整体浮筏式基础

  我国古代很少建造平面多样化的建筑,主要采用长宽比小于2∶1的矩形。规则的平面价值形式和价值形式布局有益于抗震。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,原本的设计非常有益于抵抗地震的扭矩。

  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4个斗栱层。中国古代建筑的台基用现代价值形式语言描述,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,我越多 有效地解决建筑的基础被剪切破坏,减少地震波对上部建筑的冲击。中国传统建筑的梁架一般采用抬梁式构造,在构架的垂直方向上,形成下大上小的价值形式价值形式,实践证明你这人 构造办法 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价值形式之一,何如让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)需要多样化价值形式和血块构件,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。

  绝招二:斗拱是古建筑抗震中的又一位重要“战士”

  斗拱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。它是由若干斗形的木块和弓形的短枋木相互交接组合而成的构件,用在柱头顶或额枋之上,起着承托梁架和出挑屋檐的作用。当地震指在时,屋顶与柱之间的若干组内外檐斗拱像弹簧层一样起着变形消能的作用,从而大大减少了建筑物的破坏程度。历史上,可是 带斗拱的建筑都能抵御强烈地震,比如山西大同的华严寺,在没了斗拱的低等级附属建筑被破坏殆尽的情形下,带斗拱的主要殿堂仍能幸存,充分说明了斗拱对抗震的贡献。斗拱但能起到“减震器”的作用,何如让被各种水平构件连接起来的斗拱群我越多 形成4个整体性很强的“刚盘”,按照“能者多劳”的原则把地震力传递给有抗震能力的柱子,大大提高了整个价值形式的安全性。

  绝招三:榫卯是抗击地震的关键

  除了哪些地方地方较显著的手法外,中国古代传统建筑中还使用了血块的一点技术办法 ,哪些地方地方办法 是古建筑抗震的关键。比如榫卯的使用,榫卯是极为精巧的创造造出,让我们 祖先早在7000年前就日后刚开始使用,你这人 我越多 钉子的构件连接办法 ,使得中国传统的木价值形式成为超越了当代建筑排架、框架可能刚架的特殊柔性价值形式体,不但我越多 承受较大的荷载,何如让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,减小价值形式的地震响应。

  还有如柱子的生起、侧脚等技法降低了建筑的重心,并使整体价值形式重心向内倾斜,增强了价值形式的稳定性;柱顶、柱脚分别与阑额、地袱以及一点的价值形式构件连接,使柱架层形成4个闭合的构架系统,用现代术语来说,可是 形成上、下圈梁,有效地制止了柱头、柱脚的移动,增强了建筑构架的整体性。梁架系统通过阑额、由额、柱头枋、蜀柱、攀间、搭牵、梁、檩、椽等诸多构件强化了联系,显著增强了价值形式的整体性;柱子与柱础的结合办法 能显著地减少柱底与柱础顶面之间的摩擦,进而有效地产生隔震作用;在高大的楼阁中,如独乐寺观音阁、应县木塔等,不是暗层中设有斜撑,大大强化了构架对水平冲击波反复作用的抵抗能力;在外檐柱间设置较厚的墙体,起到现代建筑中“剪力墙”的作用诸没了类,举不胜举,大到建筑群体的布局解决,小到构件断面的尺寸设计,处处都展示出古代工匠们在抗震设计方面的知识和匠心。

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  中国古代建筑在漫长的发展过程中我越多 始终保持另一方的个性,有其必然性。以建筑材料而论,中国古代建筑的木价值形式在维持建筑使用寿命上固然占任何优势,木制的梁架、门窗、柱子经不起长时间的风吹雨淋。但恰恰是你这人 充满柔性的木价值形式,造就了中国古建筑独特的造型和雄厚的形式。

  原本的例子在国外也固然少见。在日本神户和美国洛杉矶的大地震中,木价值形式建筑可是 稍微变形而绝不倒塌。即使在强大的地震力下,木价值形式建筑被整体推前了数米或被抛离了基础,但仍完好而无散架。由此证明了木价值形式建筑在各种极端的负荷条件下,其价值形式的抗地震稳定性和完整。日本政府在神户大地震后,就曾明令所有的民用住宅需要采用北美的木价值形式建筑。

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