经验交流：解密中国古代建筑的抗震智慧

堪称“建筑版太极拳”[br/]，不同于西方砖石建筑“以力压力”。中国传统木结构在抵御地震冲击时，采用“以柔取刚”的思维。通过各种巧妙的措施，目标是以最低的成本把强大的自然破坏力降到最低。中国许多古建筑都成功经受住了大地震的考验，如天津蓟县独乐寺观音阁、山西应县木塔等。他们经历了几千年的多次地震，依然傲然挺立。当代建筑设计以抗9度地震为目标，而中国传统木结构基本能满足这一要求，其造价远不及西方，让人赞叹柔中有刚。
柔性框架结构:墙体不会倒塌
中华民族不仅从文明之初就明智地选择了木材等有机材料作为结构的主要材料，还发展形成了世界上历史最悠久、持续时间最长、技术最成熟的柔性框架体系。中国木结构技术的发展，如果仅从浙江余姚河姆渡遗址算起，至少有7000年的历史。相比之下，承重墙体系在西方已经采用了几千年。直到工业革命和现代科技的发展，才意识到框架结构的优越性，开始大规模推广。更有意思的是，这个框架体系还在“以实力取实力”。我国传统木结构具有框架结构的种种优点，如“墙倒屋不倒”的效果，但其柔性连接使其具有相当的弹性和一定程度的自恢复能力。在这次汶川地震中，很多文物建筑的墙体都有不同程度的损坏，但主体结构并没有倒塌，这就是这种柔性框架结构抗震能力的表现。
整体浮垫基础、斗、榫、榫眼:抗震的关键
中国古代很少有平面复杂的建筑，主要采用长宽比小于2: 1的长方形。规则的平面形状和结构布局有利于抗震。传统建筑往往是中间的房间(看护室)，两边房间和小费的宽度依次递减。这种设计非常有利于抵抗地震的扭矩。
中国古代建筑一般由台基、梁架、屋顶组成，高档建筑在屋顶与梁柱之间有斗形楼盖。中国古代建筑的地基用现代结构语言描述，可以称之为“整体浮垫基础”。它就像一艘载着建筑物漂浮在地震引发的“惊涛骇浪”中的大船，能有效防止建筑物的基础被剪切破坏，减少地震波对上层建筑的冲击。中国传统建筑的梁架一般采用抬梁式结构。在框架的垂直方向上，形成下大上小的结构形状。实践证明，这种结构具有良好的抗震性能。典雅的大屋顶是中国古代传统建筑最突出的形象特征之一，也为提高建筑的抗震能力做出了相当大的贡献。形成大屋顶(特别是Xi殿、谢山等的屋顶。)需要复杂的结构和大量的部件，大大增加了车顶乃至整个框架的整体性；巨大的屋顶加上柱网上的自重也提高了框架的稳定性。
斗拱是中国古建筑抗震的又一重兵。它作为汽车的减震器，在地震时变形并耗散能量。这些年来，很多有斗拱的建筑都能抗强震，比如山西大同的华严寺。有斗拱的正殿在没有斗拱的低级附属建筑被彻底摧毁的情况下仍能保存下来，充分说明了斗拱对抗震的贡献。铲斗可以起到“减震器”的作用，由各种水平构件连接的铲斗组可以形成一个整体性很强的“刚性板”。按照“能者多劳”的原则，将地震力传递到具有抗震能力的柱子上，大大提高了整个结构的安全性。
除了这些令人瞩目的技术，中国古代传统建筑中还采用了大量的其他技术措施，这些技术措施是古建筑抗震的关键。比如榫卯的使用:榫卯是一项极其巧妙的发明，我们的祖先早在7000年前就开始使用了。这种不用钉子的构件连接方式，使中国传统木结构成为一种超越当代建筑的排架、框架或刚架的特殊柔性结构。既能承受较大的荷载，又允许一定的变形，在地震荷载作用下通过变形吸收一定的地震能量，从而降低结构的地震反应。比如柱子的升高、边腿等技术降低了建筑的重心，使整个结构的重心向内倾斜，从而增强了结构的稳定性；柱顶和柱脚分别与隔板、楼板等结构构件连接，使柱框架层形成一个封闭的框架体系。用现代的话来说，它形成了上下圈梁，有效地阻止了柱头和柱脚的移动，增强了建筑框架的整体性。桁架系统通过许多构件来加强连接，如额、额、梃、竖柱、爬梯、带、梁、檩条、椽等。，这显著增强了结构的完整性；柱与柱基础的组合可以显著减小柱底与柱基础顶部之间的摩擦力，进而有效产生隔震。在高大的楼阁中，如都乐寺的观音阁、应县木塔等，暗楼中有斜撑，大大加强了框架对水平冲击波反复作用的抵抗能力。屋檐和柱子之间的厚墙在现代建筑中起着“剪力墙”的作用，等等。不胜枚举，从建筑群的布局到构件截面的尺寸设计，处处显示着古代工匠在抗震设计上的学识和匠心。
应县木塔:
中国古代建筑抗震能力的杰出代表
山西应县佛公寺的释迦牟尼塔(应县木塔)是中国古代传统建筑抗震能力杰出的集中代表。这座木塔是当今世界上现存的木结构建筑。建成于1056年，位于大同盆地地震带。经过200多年的建设，木塔遭受了一次大地震，余震持续了7天。木塔附近的所有房屋都倒塌了，但木塔仍然完好无损。在接下来的一千年里，木塔经历了多次大地震，安然无恙。战争发生时，木塔遭到200多枚炮弹的轰击，没有大的损坏。木塔之所以具有如此突出的抗震能力，在于综合和完善了上述抗震技术:木塔的平面为正八边形，有利于抵抗地震波产生的扭转力；塔高4.4米的砖石底座坚实稳固，形成承载全塔重量(约1300吨)的“浮筏”；木塔内的梁柱连接完全由斗来完成，各种构件通过榫卯连接。整个塔的主要部件不需要一个钉子和一个铆钉。这种连接形式类似于半固结半活铰的状态，可以承受较大的弯矩。框架的水平分层，在地震波中垂直冲击波的攻击下，可以通过“弹跳”消除巨大的破坏能量；框架的整体性可以有效抵抗旋转波，所有的立柱通过顶部的横梁连接成一个圆柱形框架，保证了框架的稳定性；柱子之间铺设厚厚的墙，牢固地“托住”柱子，增加了框架的整体性，这些墙可以起到剪力墙的作用；塔柱的侧腿和平面逐层减小，有效降低了塔的重心，使整个结构的重心向内倾斜，从而增强了塔的稳定性，不仅形成了塔体优美的曲线，还将水平地震冲击力分解为垂直压力；周围有一圈柱廊，每圈柱廊由水平构件连接，形成刚柔并济的整体；为了加强结构框架，八角形木塔的四个斜面采用自上而下的支撑方法。
整个木塔在结构、工艺和艺术形象上表现出高度的和谐。它是中国古代木结构建筑，是我们中华民族的“传统美德”之一。近千年前，我们的祖先能够建造出如此庄严、美观、坚固、耐用的建筑，充分说明当时的工匠对数学、力学、材料学、结构科学都有很深的研究，对地震的破坏机理有很好的认识。他们在抗震方面的经验积累到了很高的水平，既让人惊讶，也让人骄傲。