中国古建筑的抗震“密码”

我要发布     发布日期:2020-12-29 10:09:30  来源:中国建设报  作者:李睿明
核心提示:在中国古老广袤的土地上,那些保存至今的古建筑是我国传统建筑文化的瑰宝,也是历史的见证者和记录者。历经千百年风雨与自然灾害的考验,古建筑的抗震减灾设计也为现代建筑提供着参考。让我们一起来认识一位古建筑中的“明星”,解读它的抗震“密码”。

  在中国古老广袤的土地上,那些保存至今的古建筑是我国传统建筑文化的瑰宝,也是历史的见证者和记录者。历经千百年风雨与自然灾害的考验,古建筑的抗震减灾设计也为现代建筑提供着参考。让我们一起来认识一位古建筑中的“明星”,解读它的抗震“密码”。



  斗拱“支架”


  如果说西方建筑是石头的史书,那中国传统建筑堪称木头的史诗。应县木塔就是“史诗”中浓墨重彩的一笔。该木塔建于公元1056年,处于大同盆地地震带。据史书记载,在木塔建成200多年之时,当地曾发生过6.5级地震,余震连续7天,而木塔安然无恙。近1000年过去了,木塔始终岿然不动。


  木结构塔体的柔韧性,本身就可以“以柔克刚”——木头在外力的作用下会发生变形,而在一定程度内又具有恢复变形的能力,从而抵消一部分地震波带来的破坏。


  如果仔细观察塔体就能发现,塔中大量使用斗拱结构连接立柱与横梁。斗拱交错叠加,形成了“上大下小”的“支架”,每一层斗拱都可以有效传递负荷,同时斗拱接合处留有缝隙,遇到强震时缝隙会预留构件形变空间。


  从高层到底层,斗拱结构逐渐复杂,传递负荷的能力逐层加强。在地震发生时的纵波冲击中,木塔可以通过“弹跳”的方式有效消除巨大的垂直能量。



  槽柱网“弹簧”


  再来让我们看看木塔内部。塔内遍布各种横向的交错木柱——槽柱网。槽柱网不仅可以有效承重并强化塔体,还能在地震中通过横向摩擦、错位,消除地震横波带来的能量。简单来说,无论塔体向哪个方向移动,槽柱网都会把它向反方向“拉”。


  设置于木塔暗层的槽柱网和塔外可见的斗拱结构将木塔本身变成了一个“减震弹簧”。


  当地震纵波与横波所带来的能量都被“木头弹簧”有效抵消后,地震对塔体的破坏力也就大大降低了。



  台基“浮筏”


  除了斗拱和槽柱网,木塔还拥有第三种防震设施——台基。


  塔底双层砖石结构台基共分两层。第一层为矩形大台基,第二层为贴合木塔整体外形的正八边形台基。两层台基重叠,承载了木塔的全部重量。


  当地震来临时,台基就成为了一个“浮筏”,好比一艘船载着建筑“漂浮”在地震波形成的“惊涛骇浪”中。有了斗拱、槽柱网、台基三重抗震系统,木塔虽处地震带,却千年屹立如初也就不奇怪了。


  如果木头可以在地震中“以柔克刚”,那台基的加入无疑达到了“刚柔并济”的效果。


  是传统,也是科技


  从现代用于抗震的剪力墙中,通过重叠在混凝土板里的钢筋,我们可以看到槽柱网的影子。


  这是个建造在海边的建筑,其斗拱设计既可以在台风到来时稳定建筑结构,又有装饰作用。


  自然灾害可以促使建筑技术革新,人类文明总是在一次次技术突破中不断前进。


  不过,凝聚前人智慧的技术是永不过时的。


 

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