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中国古代木结构建筑的抗震智慧 2020-07-29

我国东临环太平洋地震带,西部和西南部是欧亚地震带穿过的地区,是世界上多地震国家之一。中国很多现存古建筑经历多次地震仍屹立不倒,足见其优越的抗震性能。

我国那些具有抗震代表意义的传统木结构古建筑

01山西大同恒山悬空寺 北魏(公元491年)

山西大同恒山悬空寺始建于北魏(公元491年),距今已经有1500多年的历史,经历了多次地震仍巍然屹立。全寺为木质框架式结构,背倚陡峭的绝壁,木框架在陡崖上凿洞插悬梁为基,巧借岩石暗托,梁柱上下一体,楼阁间以栈道相通。

悬空寺木结构建筑的抗震原因:

1. 悬空寺利用了木榫入石卯膨胀卯榫结构,将木梁榫的一端加入木楔,在打入石卯的同时木楔涨开,形成膨胀燕尾榫,镶入绝壁的基础燕尾榫把整体结构牢牢抓住,即使木梁断裂,也不会从石卯中脱落。

2. 上部墙柱等围护结构多用木柱、木板,大大减轻了重量。

3. 因地制宜,巧妙地利用地形,使建筑物位于高处,避免潮湿和雨水侵蚀木结构。

02天津蓟县独乐寺 唐代(公元636年)

独乐寺位于天津蓟县(现改为蓟州区)盘山脚下,始建于唐代,寺内的观音阁和山门重建于辽代。自重建以来,独乐寺曾经历了28次地震,其中清康熙18年(1679年)三河、平谷发生8级以上强震,“蓟县城官廨民舍无一幸存,观音阁独不圮。”在1976年唐山大地震中,观音阁及山门的木柱略有摇摆,观音像胸部的铁条被拉断,但整个大木构架安然无恙。

天津蓟县独乐寺的抗震原因可概括为:

1. 构件粗壮。梁柱均为截面积较大的木构件。

2. 巧妙利用三角稳定性,在中间空井中采用多根斜撑,保证了构件在摇摆和点播震荡中的弹性和稳定性。

3. 斗拱形式多样。因位置、功能、承托重量的不同采用了24种大小、形式不一的斗拱,使斗拱受力更加合理稳固。

03山西朔州应县木塔 北宋(公元1056年)

山西朔州应县木塔,全称佛宫寺释迦塔,位于山西省朔州市应县城西北佛宫寺内,地处于大同盆地地震带,建成近千年来,经历过多次大地震的考验。

应县木塔抗震的主要原因:

1. 应县木塔塔身共有五层,每层层高逐渐缩小,柱体、构件规格逐渐递减。建筑的层高与稳定性成反比,在围护结构一定的情况下,层高越低,其稳定性越高,因此逐层递减的层高,提高了整体稳定性。

2. 由应县木塔的立面可以看出:塔身每层逐级向内收分,使塔身整体形成由外向内的向心力,同时又形成下大上小的稳定锥形,形成木结构的向心稳定性。

3. 从应县木塔的外形可以看出:斗拱置于柱子顶端,屋面重型结构压力传到斗拱上,扩大了受力面积,起到了稳固平衡的作用,从而减小了压强,使整个结构更加稳固耐久。

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