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传统木构建筑的抗震特性
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内容提示： 通过对震灾区的调查研究，木结构的古建筑能在震灾中大部分幸存下来，它们为什么具有抗震能力呢？本文从“以柔克刚”东方哲学的基本理念，矩形平面设计，采用檐柱、金柱、门槛等相连接的结构形式，阐述了传统木构建筑的抗震特性。
摘 要: 通过对震灾区的调查研究，木结构的古建筑能在震灾中大部分幸存下来，它们为什么具有抗震能力呢？本文从“以柔克刚”东方哲学的基本理念，矩形平面设计，采用檐柱、金柱、门槛等相连接的结构形式，阐述了传统木构建筑的抗震特性。
关键词: 以柔克刚；木构建筑；抗震特性
中国木构建筑，从浙江余姚河姆渡使用穿逗榫卯结构开始，距今已有六、七千年的历史。进入先秦时期已较为成熟，宏伟的秦都咸阳宫殿和弥山跨谷绵延300里的阿房宫，证明秦国建造技术在战国晚期居其他各国的领先水平。秦统一后，集六国之精英，建筑技术有了更好的发展，从咸阳一号宫殿的想像复原，说明秦国已具有解决大体量高台座的技术。从秦汉到清末的两千多年间，中国建筑在多民族和外来文化的渗透、融合后，技术和艺术都不断成熟，成为独具风貌的中国传统建筑。唐宋以来，伴随文化交流，中国建筑传到了日本、韩国、越南和东南亚各国，为了有别于以希腊、罗马为代表的欧洲古典建筑，中国建筑被公认为亚洲文化圈的典型代表。
中国传统建筑就结构形式分类，可分为砖石结构、木结构、砖木混合结构和生土建筑等几种形式。砖石结构多用于陵墓和高塔；砖木混合结构多用于民居和祠堂，尤以安徽、浙江、福建使用较多；生土建筑主要指西北黄土高原的窑洞和夯土建筑；木结构是中国传统建筑使用最多的结构形式，是中国传统建筑的精华。所谓砖木结构，一般是指以木排架为受力系统，以砖石砌山墙（自承重）或局部外隔墙及窗台以下的墙裙。
砖木混合结构的结构主体是木结构排架，由于砖墙不承担上部屋顶的荷载，它只担负隔墙的功能，因此，即使墙壁倒塌，也不影响主体建筑的使用，故民间有“墙倒屋不塌”之说。
纵观历史，中国传统木结构建筑因地震原因而倒塌的记载，极为少见，查阅史书或地方志，木建筑的毁坏主要是天灾（雷击起火），人祸（战争、兵燹、焚香烧纸失火），或因潮湿、虫蛀，导致木构架糟朽、倾覆。北魏洛阳的永宁寺塔，高数十丈，天晴时百里之外可见。因雷击起火，无法救助，全城百姓流着泪看它变成了灰烬。楚霸王攻陷秦都咸阳后，一把火把咸阳烧成焦土，大火三月不绝。历代的农民起义，无不是把封建帝王的宫室、城池“打得稀巴烂，再踏上一支脚”！陈胜、吴广如此，张献忠有过之而无不及，天府之国的成都，被破坏成虎狼横行的废墟。堂堂一省的行政中心，被迫借阆中办公。紧临地震区的山西应县佛宫寺释迦塔，高30多m，全木结构，建成至今900余年，经多次地震，至今尚在。四川平武报恩寺，建成迄今500余年，经历数次强烈地震，包括松潘7.2级地震和今年5.12汶川8级地震，报恩寺虽有破损，但并未倒塌。都江堰二王庙是此次地震的重灾区，由于震害严重，屋顶大部分损坏，小青瓦屋顶滑落，隔墙倒塌。只要没有台地滑坡，木构架只是歪斜变形，很少全部震塌。由此可以证明，全木结构的传统建筑，确实具有抗拒地震的能力。
木结构为什么具有抗震能力呢？依笔者愚见，有如下的一些措施，对抗拒震害是有益的；
1.以柔克刚：这是东方哲学的基本理念。大禹治水用疏不用堵；汉张良，以乡音瓦解楚霸王十万雄兵；诸葛亮用兵“攻心为上，攻城次之”和清初孝庄皇太后一杯酒劝降洪承畴，为清初的社会稳定奠定基础以及看似柔软的东方太极拳，却可对抗西方如狼似虎的拳击等等，皆是“以柔克刚”的典型例子。中国传统木结构的接头，不用刚接用榫卯，不加铁钉用木销，使榫卯连接处具有一定的延伸性，可以消解外力。斗拱更是消震的重要构件，它像汽车的减震器一样，当遭受地震时，破坏力从地基开始，通过柱子、斗拱、梁架、穿枋等多个接点的释放，传达到屋顶时，震害已大大减轻，因此，只要地基不出现滑坡，一般都只会构架偏移，瓦面滑落，不会整体倒塌。此次汶川8级强震，青城山的古建筑受震害破坏较小，多是瓦片滑落。但后世用砖混结构添建的建筑，倒塌较多。二王庙震害严重，主要是山体滑坡造成的。离堆公园内的伏龙观古建筑群，由于地基未出现滑坡，木构架仅有少量变形，屋面瓦片大面积滑落。不需大动干戈，用打牵的传统工艺，就可将排架扶正，对松动的榫卯适当修理，重新盖上瓦顶，就可继续使用。
2.平面图形规整、简洁，一般均为矩形，进深较大，符合现代抗震规范的要求。保存迄今有500年以上历史的建筑：唐代山西五台山南禅寺大殿，佛光寺大殿；山西应县佛宫寺释迦塔；河北蓟县观音阁山门及大殿；四川平武报恩寺和新津观音寺；以及北京明清故宫等建筑都具有这样的特点。
3.重视侧脚、收分：传统木结构的檐柱和金柱，在垂直方向大都向房屋的中心倾斜；高层楼阁建筑，柱子层层内收，使建筑立面呈下大上小之势。再加上屋顶采用比较稳定的三角形，更增强了建筑的稳定性。
4.重视对水平风力的转递、消解：比较考究的木建筑，在檩条下还另加一根比受力檩条小一些的小檩条，有的称拉纤，有的叫牵条。它与排架上的短柱用榫头连接，以使排架增强横向刚度。当建筑跨度较大时，在相当于屋架下弦之处，还要增加几根拉纤，以加大屋架的横向刚度，抵抗从山墙方向传来的横向荷载。山西应县释迦塔采用“明五暗四”增加结构刚度的措施，创造了经历多次六级以上的地震，九百年不倒的世界奇迹。近代欧美国家的高层建筑设计规范，有可能是借鉴了该建筑的构造措施而制定的。
5.门槛（又称地扶，有的大型建筑还专门作藏于地面以下的暗地扶。日本木建筑的抗震措施之一，就是室内地平以下，用地扶纵横连接，以加强整体刚度。清水寺是最典型的例子）是约束变形的关键：传统建筑的门槛，用料粗壮结实，它位于檐柱或金柱之间，把柱子紧紧的卡住，与上部额枋的共同作用，犹如现代抗震设计规范规定的圈梁，使建筑物的整体性能更为加强。
6.柱子与柱础（四川叫磉蹬）之间，不用嵌入，采用较为平整的金属踬板或硬木软磉过渡，此种连接方式，能显著减少柱底和柱础表面的摩擦力，避免水平剪切力的破坏。 来源: 《建筑中文网》.
关键词: 以柔克刚；木构建筑；抗震特性
中国木构建筑，从浙江余姚河姆渡使用穿逗榫卯结构开始，距今已有六、七千年的历史。进入先秦时期已较为成熟，宏伟的秦都咸阳宫殿和弥山跨谷绵延300里的阿房宫，证明秦国建造技术在战国晚期居其他各国的领先水平。秦统一后，集六国之精英，建筑技术有了更好的发展，从咸阳一号宫殿的想像复原，说明秦国已具有解决大体量高台座的技术。从秦汉到清末的两千多年间，中国建筑在多民族和外来文化的渗透、融合后，技术和艺术都不断成熟，成为独具风貌的中国传统建筑。唐宋以来，伴随文化交流，中国建筑传到了日本、韩国、越南和东南亚各国，为了有别于以希腊、罗马为代表的欧洲古典建筑，中国建筑被公认为亚洲文化圈的典型代表。
中国传统建筑就结构形式分类，可分为砖石结构、木结构、砖木混合结构和生土建筑等几种形式。砖石结构多用于陵墓和高塔；砖木混合结构多用于民居和祠堂，尤以安徽、浙江、福建使用较多；生土建筑主要指西北黄土高原的窑洞和夯土建筑；木结构是中国传统建筑使用最多的结构形式，是中国传统建筑的精华。所谓砖木结构，一般是指以木排架为受力系统，以砖石砌山墙（自承重）或局部外隔墙及窗台以下的墙裙。
砖木混合结构的结构主体是木结构排架，由于砖墙不承担上部屋顶的荷载，它只担负隔墙的功能，因此，即使墙壁倒塌，也不影响主体建筑的使用，故民间有“墙倒屋不塌”之说。
纵观历史，中国传统木结构建筑因地震原因而倒塌的记载，极为少见，查阅史书或地方志，木建筑的毁坏主要是天灾（雷击起火），人祸（战争、兵燹、焚香烧纸失火），或因潮湿、虫蛀，导致木构架糟朽、倾覆。北魏洛阳的永宁寺塔，高数十丈，天晴时百里之外可见。因雷击起火，无法救助，全城百姓流着泪看它变成了灰烬。楚霸王攻陷秦都咸阳后，一把火把咸阳烧成焦土，大火三月不绝。历代的农民起义，无不是把封建帝王的宫室、城池“打得稀巴烂，再踏上一支脚”！陈胜、吴广如此，张献忠有过之而无不及，天府之国的成都，被破坏成虎狼横行的废墟。堂堂一省的行政中心，被迫借阆中办公。紧临地震区的山西应县佛宫寺释迦塔，高30多m，全木结构，建成至今900余年，经多次地震，至今尚在。四川平武报恩寺，建成迄今500余年，经历数次强烈地震，包括松潘7.2级地震和今年5.12汶川8级地震，报恩寺虽有破损，但并未倒塌。都江堰二王庙是此次地震的重灾区，由于震害严重，屋顶大部分损坏，小青瓦屋顶滑落，隔墙倒塌。只要没有台地滑坡，木构架只是歪斜变形，很少全部震塌。由此可以证明，全木结构的传统建筑，确实具有抗拒地震的能力。
木结构为什么具有抗震能力呢？依笔者愚见，有如下的一些措施，对抗拒震害是有益的；
1.以柔克刚：这是东方哲学的基本理念。大禹治水用疏不用堵；汉张良，以乡音瓦解楚霸王十万雄兵；诸葛亮用兵“攻心为上，攻城次之”和清初孝庄皇太后一杯酒劝降洪承畴，为清初的社会稳定奠定基础以及看似柔软的东方太极拳，却可对抗西方如狼似虎的拳击等等，皆是“以柔克刚”的典型例子。中国传统木结构的接头，不用刚接用榫卯，不加铁钉用木销，使榫卯连接处具有一定的延伸性，可以消解外力。斗拱更是消震的重要构件，它像汽车的减震器一样，当遭受地震时，破坏力从地基开始，通过柱子、斗拱、梁架、穿枋等多个接点的释放，传达到屋顶时，震害已大大减轻，因此，只要地基不出现滑坡，一般都只会构架偏移，瓦面滑落，不会整体倒塌。此次汶川8级强震，青城山的古建筑受震害破坏较小，多是瓦片滑落。但后世用砖混结构添建的建筑，倒塌较多。二王庙震害严重，主要是山体滑坡造成的。离堆公园内的伏龙观古建筑群，由于地基未出现滑坡，木构架仅有少量变形，屋面瓦片大面积滑落。不需大动干戈，用打牵的传统工艺，就可将排架扶正，对松动的榫卯适当修理，重新盖上瓦顶，就可继续使用。
2.平面图形规整、简洁，一般均为矩形，进深较大，符合现代抗震规范的要求。保存迄今有500年以上历史的建筑：唐代山西五台山南禅寺大殿，佛光寺大殿；山西应县佛宫寺释迦塔；河北蓟县观音阁山门及大殿；四川平武报恩寺和新津观音寺；以及北京明清故宫等建筑都具有这样的特点。
3.重视侧脚、收分：传统木结构的檐柱和金柱，在垂直方向大都向房屋的中心倾斜；高层楼阁建筑，柱子层层内收，使建筑立面呈下大上小之势。再加上屋顶采用比较稳定的三角形，更增强了建筑的稳定性。
4.重视对水平风力的转递、消解：比较考究的木建筑，在檩条下还另加一根比受力檩条小一些的小檩条，有的称拉纤，有的叫牵条。它与排架上的短柱用榫头连接，以使排架增强横向刚度。当建筑跨度较大时，在相当于屋架下弦之处，还要增加几根拉纤，以加大屋架的横向刚度，抵抗从山墙方向传来的横向荷载。山西应县释迦塔采用“明五暗四”增加结构刚度的措施，创造了经历多次六级以上的地震，九百年不倒的世界奇迹。近代欧美国家的高层建筑设计规范，有可能是借鉴了该建筑的构造措施而制定的。
5.门槛（又称地扶，有的大型建筑还专门作藏于地面以下的暗地扶。日本木建筑的抗震措施之一，就是室内地平以下，用地扶纵横连接，以加强整体刚度。清水寺是最典型的例子）是约束变形的关键：传统建筑的门槛，用料粗壮结实，它位于檐柱或金柱之间，把柱子紧紧的卡住，与上部额枋的共同作用，犹如现代抗震设计规范规定的圈梁，使建筑物的整体性能更为加强。
6.柱子与柱础（四川叫磉蹬）之间，不用嵌入，采用较为平整的金属踬板或硬木软磉过渡，此种连接方式，能显著减少柱底和柱础表面的摩擦力，避免水平剪切力的破坏。 来源: 《建筑中文网》.
原文网址：http://www.pipcn.com/research/200811/13747.htm
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