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减到最小程度。我国许多古代建筑都成功地经受过大地震的考验,如天津蓟县独乐寺观音阁、山西应县木塔等建筑。当代建筑设计以抵御9级地震为目标,而我国传统的木结构建筑基本上能达到这个要求,而且其代价远远小于西方的“刚”。
我国古代建筑是如何以“柔”的办量来抗震的呢?其一,柔性的框架结构:墙倒屋不塌。中国的传统木结构,不仅具有框架结构的种种优越性,而且其柔性的连接,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,许多文物建筑的墙体均不同程度地受损,但主体结构仍未倒塌,这充分展现了我国传统木结构建筑的抗震能力。其二,整体浮筏式基础、斗拱、榫卯:抗震的关键。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最大,两侧的次间、梢间等依次缩小面积,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粱柱之间还有一个斗拱层。中国古代建筑的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物漂浮在地震形成的“惊涛骇浪”中,丝笪盔堂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。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。同时被各种水平构件连接起来的斗拱群能够形成一个整体性很强的“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,这也大大提高了整个结构的安全性。诸如此类,举不胜举。大到建筑群体的布局处理,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,展现出中国古代建筑的抗震智慧。这些既令我们惊奇,也令我们自豪。
古代建筑斗拱设计简图
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