中國古建筑抗震密碼

在中國古代遼闊的土地上，保存至今的古建筑是中國傳統(tǒng)建筑文化的瑰寶，也是歷史的見證和記錄者。經(jīng)過幾千年的風(fēng)雨和自然災(zāi)害，古建筑的抗震減災(zāi)設(shè)計(jì)也為現(xiàn)代建筑提供了參考。讓我們認(rèn)識(shí)一個(gè)古建筑中的明星，解讀它的抗震密碼。

斗拱支架

如果說西方建筑是石頭的史書，那么中國傳統(tǒng)建筑就可以稱之為木頭的史詩。應(yīng)縣木塔是史詩中的一豐富多彩的筆。木塔建于公元1056年，位于大同盆地地震帶。據(jù)史書記載，木塔建成200多年后，當(dāng)?shù)匕l(fā)生了6.5級(jí)地震，余震連續(xù)7天，木塔安全可靠。近1000年過去了，木塔一直站著。

木結(jié)構(gòu)塔本身的靈活性可以柔軟——木材在外力作用下會(huì)變形，并有能力在一定程度上恢復(fù)變形，以抵消部分地震波造成的損壞。

如果你仔細(xì)觀察塔，你會(huì)發(fā)現(xiàn)大量的斗拱結(jié)構(gòu)用于連接柱和梁。斗拱交錯(cuò)疊加，形成上、大、下、小的支架。每層斗拱都能有效地傳遞負(fù)荷。同時(shí)，斗拱接頭處留有間隙。當(dāng)遇到強(qiáng)震時(shí)，間隙將預(yù)留構(gòu)件變形空間。

從高層到底層，斗拱結(jié)構(gòu)逐漸復(fù)雜，傳遞負(fù)荷的能力逐層增強(qiáng)。在地震發(fā)生時(shí)的縱波沖擊中，木塔可以通過彈跳有效地消除巨大的垂直能量。

槽柱網(wǎng)彈簧

讓我們來看看塔的內(nèi)部。塔內(nèi)覆蓋著各種橫向交錯(cuò)的木柱——槽柱網(wǎng)。槽柱網(wǎng)不僅能有效承載和加強(qiáng)塔，還能通過橫向摩擦和錯(cuò)位消除地震波帶來的能量。簡單地說，無論塔向哪個(gè)方向移動(dòng)，槽柱網(wǎng)都會(huì)拉到相反的方向。

塔外可見的槽柱網(wǎng)和斗拱結(jié)構(gòu)將塔本身變成了減震彈簧。

地震縱波和橫波帶來的能量被木彈簧有效抵消后，地震對(duì)塔體的破壞力大大降低。

臺(tái)基浮筏

除斗拱和槽柱網(wǎng)外，木塔還有第三種防震設(shè)施—臺(tái)基。

塔底雙磚石結(jié)構(gòu)臺(tái)基分為兩層。第一層是矩形大臺(tái)基，第二層是適合木塔整體形狀的正八邊形臺(tái)基。兩層臺(tái)基重疊，承載著木塔的全部重量。

當(dāng)?shù)卣饋砼R時(shí)，臺(tái)基變成了浮筏，就像一艘載著建筑物漂浮在地震波形成的驚濤駭浪中的船。有了斗拱、槽柱網(wǎng)、臺(tái)基三重抗震系統(tǒng)，木塔雖然處于地震帶，但屹立千年也就不足為奇了。

假如木材能在地震中以柔克剛，那臺(tái)基的加入無疑達(dá)到了剛?cè)岵?jì)的效果。

既是傳統(tǒng)，也是科技

從現(xiàn)代抗震剪力墻中，通過重疊在混凝土板中的鋼筋，可以看到槽柱網(wǎng)的影子。

這是一座建在海邊的建筑，它的斗拱設(shè)計(jì)既能在臺(tái)風(fēng)到來時(shí)穩(wěn)定建筑結(jié)構(gòu)，又能起到裝飾作用。

自然災(zāi)害可以促進(jìn)建筑技術(shù)創(chuàng)新，人類文明總是在技術(shù)突破中不斷前進(jìn)。

然而，凝聚前人智慧的技術(shù)永遠(yuǎn)不會(huì)過時(shí)。