專家揭秘中國古建築何以千年不毀
日期:2016/12/15 0:29:50   編輯:古代建築史
天津薊縣獨樂寺
山西應縣木塔
“凸者為榫,凹者為卯,榫卯合攏,古建築的結構則會嚴緊牢固。”原山西省文物局總工程師柴澤俊說。
這位曾主持過晉祠、朔州崇福寺等多處國保單位修繕工作的古建專家介紹說,榫卯是各種木構件凝聚在一起的樞紐,也是古建築抗御各種外力的內在應力,堪稱中國古建築千年不毀的奧妙所在。
在中國古建築龐大的身軀內,隨處可見榫卯的存在。柱頭、柱腳有榫卯,闌額、羅漢枋、柱頭坊等也有榫卯,斗拱各構件之間有榫卯,梁架結構和椽材交接處也有榫卯。藻井中有榫卯,門窗中也有榫卯。
“榫卯雖多,卻不露於明處,是中國古建築的內在機關。”柴澤俊說,榫卯必須是硬木制作,上下左右連貫緊密。柱子無榫卯會移位,額枋無榫卯則易松弛,斗拱無榫卯脫失折損,梁架中無榫卯歪閃傾斜,椽材無榫卯滾動,裝修無榫卯難以連接組合。
近年來,很多中國古建築在大地震中塌損緩慢,或雖有殘損但未曾坍塌,這些都有力證明,古建築結構之嚴密與榫卯連接之功效密切相關,這是許多現代建築不可比擬的。
“榫卯的效能早已被實踐證明,但它的結構力學功能還有待進一步測試計算和模擬試驗。”柴澤俊說。
中國古代建築抗震秘決:
秘決一:古建築的台基堪稱整體浮筏式基礎
我國古代很少建造平面復雜的建築,主要采用長寬比小於2∶1的矩形。規則的平面形態和結構布局有利於抗震。傳統建築往往是中間的一間(當心間)最大,兩側的次間、梢間等依次縮小面寬,這樣的設計非常有利於抵抗地震的扭矩。
中國古代建築一般由台基、梁架、屋頂構成,高等級的建築在屋頂和梁柱之間還有一個斗栱層。中國古代建築的台基用現代結構語言描述,堪稱“整體浮筏式基礎”,好比是一艘大船載著建築漂浮在地震形成的“驚濤駭浪”中,能夠有效地避免建築的基礎被剪切破壞,減少地震波對上部建築的沖擊。中國傳統建築的梁架一般采用抬梁式構造,在構架的垂直方向上,形成下大上小的結構形狀,實踐證明這種構造方式具有較好的抗震性能。優雅的大屋頂是中國古代傳統建築最突出的形象特征之一,而且對提高建築的抗震能力也做出過相當的貢獻。形成大屋頂(尤其是庑殿頂、歇山頂等)需要復雜結構和大量構件,大大增加了屋頂乃至整個構架的整體性;龐大的屋頂以其自重壓在柱網上,也大大提高了構架的穩定性。
秘決二:斗拱是古建築抗震中的又一位重要“戰士”
斗拱是中國古代建築抗震的又一“秘密武器”,在地震時它像汽車的減震器一樣起著變形消能的作用。它是由若干斗形的木塊和弓形的短枋木相互交接組合而成的構件,用在柱頭頂或額枋之上,起著承托梁架和出挑屋檐的作用。當地震發生時,屋頂與柱之間的若干組內外檐斗拱像彈簧層一樣起著變形消能的作用,從而大大減少了建築物的破壞程度。歷史上,很多帶斗拱的建築都能抵御強烈地震,比如山西大同的華嚴寺,在沒有斗拱的低等級附屬建築被破壞殆盡的情況下,帶斗拱的主要殿堂仍能幸存,充分說明了斗拱對抗震的貢獻。斗拱但能起到“減震器”的作用,而且被各種水平構件連接起來的斗拱群能夠形成一個整體性很強的“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,大大提高了整個結構的安全性。
秘決三:榫卯也是抗擊地震的關鍵
榫卯是極為精巧的發明,我們祖先早在7000年前就開始使用,這種不用釘子的構件連接方式,使得中國傳統的木結構成為超越了當代建築排架、框架或者剛架的特殊柔性結構體,不但可以承受較大的荷載,而且允許產生一定的變形,在地震荷載下通過變形吸收一定的地震能量,減小結構的地震響應。
除了上面所說的秘決之外,中國古代建築抗震技術上還有很多獨特之處,如柱子的生起、側腳等技法降低了建築的重心,並使整體結構重心向內傾斜,增強了結構的穩定性;柱頂、柱腳分別與闌額、地袱以及其他的結構構件連接,使柱架層形成一個閉合的構架系統,用現代術語來說,就是形成上、下圈梁,有效地制止了柱頭、柱腳的移動,增強了建築構架的整體性。梁架系統通過闌額、由額、柱頭枋、蜀柱、攀間、搭牽、梁、檩、椽等諸多構件強化了聯系,顯著增強了結構的整體性;柱子與柱礎的結合方式能顯著地減少柱底與柱礎頂面之間的摩擦,進而有效地產生隔震作用;在高大的樓閣中,如獨樂寺觀音閣、應縣木塔等,都在暗層中設有斜撐,大大強化了構架對水平沖擊波反復作用的抵抗能力。古建築中諸如此類獨具匠心之處舉不勝舉,處處都展示出古代工匠們在抗震設計方面的無窮智慧。
(來源:新華網)