中國古建筑榫卯結構在地震區運用的優勢

一提到中國古建筑，榫卯結構的形式讓我們眼前一亮，我們的祖先很早就開始使用這種建筑形式了，而今它在國內外的建筑界都產生了很深遠的影響。作為我國獨特的工藝創造，我們更應該將其運用得淋漓盡致。本文將中國古建筑中榫卯結構的形式與地震區實際情況相結合，并舉出相類似的案例來闡明榫卯結構的建筑形式應在地震區廣泛運用。

　　談及中國古建筑，我們很容易就會想到榫卯結構的建筑形式，榫卯結構早在7000多年前的河姆渡新石器時代，我們的祖先就已經開始使用了，榫卯結構作為中華民族獨特的工藝創造，有著悠久的歷史。榫卯的功能，在于使千百件獨立、松散的構件緊密結合為一個符合設計要求和使用要求的，具有承受各種負荷能力的完整的結構體。這個結構體不管是作為建筑還是單個的物件而言都是比較穩固的，這就是榫卯結構的奧秘所在。
　　一．榫卯結構作為中國古建筑形式其優勢所在
　　中國古建筑形式是下屬于我國古代建筑學的一個方向，我國古代建筑學是一門綜合性的學科，是通過一定的建筑藝術形式和一定的工藝技術表現出來的。有人說：“中國古代建筑的大木結構不用一根釘子”，這樣的說法其實是一種夸大的說法，但是如果單指大木結構的榫卯則是完全正確的。中國古代建筑的結構，以木材、磚瓦為主要建筑材料，以木架結構為主要的結構方式，木構件間的聯接又以榫卯結構為主。作為以榫卯結構為主的建筑形式它的優勢是值得我們學習的。由此可見榫卯結構的建筑具有穩定性，并且在經歷強烈的震蕩都能保存完好，即使是倒塌也能將災難降到最小。
　　二．榫卯結構建筑形式對地震區建筑的意義
　　所謂地震區，就是地震活動頻繁而強烈的區域。我國現有六個地震區，分別是天山地震區、青藏地震區、華北地震區、東北地震區、華南地震區及臺灣地震區。對于地震高發的地區而言，榫卯結構的建筑形式就顯得尤為重要。與西方磚石結構建筑的“以剛克剛”不同，中國傳統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，通過種種巧妙的措施，其目標是以最小的代價，將強大的自然破壞力消彌至最小程度。當代建筑設計以抵御9度地震為目標，而我國傳統的木結構建筑基本上能達到這個要求，而且其代價遠遠小于西方的“剛”，不能不讓人嘆服“柔”的力量。我國古代選擇了木材等有機材料作為結構主材，其發展是世界上歷史最悠久、持續時間最長、技術成熟度最高的結構體系——柔性的框架體系。
　　我國木結構技術的發展，若僅從浙江余姚河姆渡遺址算起，迄今至少已有近7000年的歷史。而西方數千年中一直采用承重墻體系，直到工業革命以來、近現代科學技術發展之后，才意識到框架結構的優越性，遂開始大規模地普及，更值得玩味的是，這種框架體系仍然是"以剛克剛"。
　　三．結合實例分析榫卯結構建筑對地震區的益處
　　說到榫卯結構的抗震性不得不提的就是應縣木塔，它是中國古代建筑抗震能力的杰出代表。
　　
　　山西應縣佛宮寺釋迦塔(應縣木塔)（見圖一）是中國古代傳統建筑杰出抗震能力的集中代表。這座木塔是當今世界現存最高的木結構建筑，竣工于1056年，處于大同盆地地震帶上。木塔建成200多年即遭受大震，余震連續7天，木塔附近的房屋全部倒塌，而木塔巋然不動；在此后的近千年中，木塔經歷了多次大地震的考驗而安然無恙。在戰亂之際，木塔還承受過200余發炮彈的轟擊，亦無大損。木塔之所以有如此杰出的抗震能力，在于前述諸多抗震技法的綜合和提高：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；木塔高達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栱完成，各種構件則通過榫卯連接，全塔的主要構件不用一釘一鉚，這種連接形式類似于半固結半活鉸的狀態，能承受較大的彎矩；構架水平分層，在地震波中的垂直沖擊波攻擊下，可以通過“彈跳”的方式消解巨大的破壞能量；構架的整體性有力地抵抗旋轉波，所有的柱子都用頂部的梁枋連結成一個筒形的框架，保證了構架的穩定性；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；周邊有一圈柱廊，各圈柱廊被水平構件連接成一個剛中帶柔的整體；為了加固結構框架，在八邊形木塔的四個斜向應面上，自上而下采用了剪刀撐做法。（見圖二）
　　四．總結
　　根據以上的例子我們看出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，也是我們中華民族的“傳統美德”之一。在近千年前我們的祖先就能建造出如此莊嚴美麗而堅固耐久的建筑，充分顯示出當時的匠人對數學、力學、材料學、結構學的研究已經相當深入，更重要的是榫卯結構這樣的建筑形式是值得我們繼續延用的。
　　在今天由于自然環境日益惡劣，地震也在國內外頻頻出現，天災雖然是不能避免的，但是我們仍舊有義務利用科學的手段將災難的危害減到最小，而建筑上的榫卯結構在地震區的運用可謂是很有優勢的。