古代建筑抗震分析

我國(guó)是一個(gè)多地震的國(guó)家。然而，我國(guó)許多古代建筑都成功地經(jīng)受過(guò)大地震的考驗(yàn)，干百年來(lái)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(zhèn)有一座古代建筑，名叫四排樓，
　　全樓為兩層，主要承重結(jié)構(gòu)為36根圓柱，圓柱間又有72根木梁聯(lián)系，梁柱均由卯榫連接，無(wú)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(shù)百年來(lái)，這里經(jīng)歷多次地震，強(qiáng)臺(tái)風(fēng)更是難以計(jì)數(shù)，但樓閣安然無(wú)恙，故被稱為“抗震閣”。
　　
　　奇跡2：天津薊縣獨(dú)樂(lè)寺
　　
　　獨(dú)樂(lè)寺位于天津薊縣盤山腳下，始建于唐代，寺內(nèi)的觀音閣和山門重建于遼代，自重建以后千余年來(lái)，獨(dú)樂(lè)寺曾經(jīng)歷了28次地震，其中1679年三河、平谷發(fā)生8級(jí)以上強(qiáng)震，“薊縣城官廨民舍無(wú)一幸存，觀音閣獨(dú)不圮”。1976年唐山大地震，薊縣城內(nèi)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(gè)大木構(gòu)架安然無(wú)恙。
　　
　　奇跡3：山西應(yīng)縣木塔
　　
　　應(yīng)縣木塔位于山西省應(yīng)縣城西北佛宮寺內(nèi)，建于遼清寧二年(1056年)。應(yīng)縣木塔處于大同盆地地震帶，近千年來(lái)，經(jīng)歷過(guò)多次大地震的考驗(yàn)。據(jù)史書記載，在木塔建成200多年之時(shí)，當(dāng)?shù)卦l(fā)生過(guò)6.5級(jí)大地震，余震連續(xù)7天，木塔附近的房屋全部倒塌，只有木塔巋然不動(dòng)。上世紀(jì)初軍閥混戰(zhàn)時(shí)，木塔曾被200多發(fā)炮彈擊中，除打斷了兩根柱子外，別無(wú)損傷。
　　
　　古建筑抗震的工藝
　　
　　與西方磚石結(jié)構(gòu)建筑的“以剛克剛”不同，中國(guó)古代的木結(jié)構(gòu)建筑在抵抗地震沖擊力時(shí)，采用的是“以柔克剛”的思維，通過(guò)種種巧妙工藝的措施，其目標(biāo)是以最小的代價(jià)，將強(qiáng)大的自然破壞力消弭至最小程度。
　　我們以應(yīng)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(zhì)輕、力學(xué)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(yīng)變，但在一定程度內(nèi)又有恢復(fù)原形的能力，應(yīng)縣木塔的材質(zhì)正是利用了木結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，并發(fā)揮到了極致。
　　應(yīng)縣木塔平面是規(guī)則的正八角形，利于抵抗地震波產(chǎn)生的扭曲力，其高達(dá)4.4米的磚石基座堅(jiān)實(shí)、穩(wěn)定，形成一個(gè)“浮筏”，承載著全塔的重量(約1300噸)。
　　木塔內(nèi)梁與柱的連接完全通過(guò)斗拱完成，斗拱在地震時(shí)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(gòu)件連接起來(lái)的斗拱群能夠形成一個(gè)整體性很強(qiáng)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(gè)結(jié)構(gòu)的安全性。
　　木塔內(nèi)部各種構(gòu)件通過(guò)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(shí)通過(guò)變形吸收一定的地震能量，減小關(guān)鍵部位以至整體結(jié)構(gòu)的負(fù)荷。
　　木塔的柱子之間砌筑有厚實(shí)的墻體，牢牢地“抱住各柱子，增加了構(gòu)架的整體性，而且這些墻體能作為剪力墻發(fā)揮作用；立柱側(cè)腳、平面逐層縮小，有效地降低了塔的重心，并使整體結(jié)構(gòu)重心向內(nèi)傾斜，增強(qiáng)了塔的穩(wěn)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(xiàn)出結(jié)構(gòu)、技術(shù)與藝術(shù)形象的高度和諧，表里如一，這是中國(guó)古代木結(jié)構(gòu)建筑工藝的一大杰作，也是它在地震中屹立不倒的原因。