故宮角樓(歇山頂)
優(yōu)雅的大屋頂是中國古代傳統(tǒng)建筑最突出的形象特征之一,而且對提高建筑的抗震能力也做出過相當(dāng)?shù)呢暙I。形成大屋頂(尤其是廡殿頂、歇山頂?shù)?需要復(fù)雜結(jié)構(gòu)和大量構(gòu)件,大大增加了屋頂乃至整個構(gòu)架的整體性;龐大的屋頂以其自重壓在柱網(wǎng)上,也提高了構(gòu)架的穩(wěn)定性。
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斗拱是抗震的重要”戰(zhàn)士”
斗拱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(gòu)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(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時,屋頂與柱之間的若干組內(nèi)外檐斗拱像彈簧層一樣起著變形消能的作用,從而大大減少了建筑物的破壞程度。
歷史上,很多帶斗拱的建筑都能抵御強烈地震,比如山西大同的華嚴寺,在沒有斗拱的低等級附屬建筑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。
斗拱不但能起到“減震器”的作用,而且被各種水平構(gòu)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(jié)構(gòu)的安全性。
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榫卯是極為精巧的發(fā)明
除了這些較顯著的手法,中國古代傳統(tǒng)建筑中還使用了大量的其他技術(shù)措施,這些措施是古建筑抗震的關(guān)鍵。比如,榫卯是極為精巧的發(fā)明,這種不用釘子的構(gòu)件連接方式,使得中國傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)不但可以承受較大的荷載,而且允許產(chǎn)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(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。
還有如柱子的生起、側(cè)腳等技法降低了建筑的重心,并使整體結(jié)構(gòu)重心向內(nèi)傾斜,增強了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性; 柱頂、柱腳分別與闌額、地袱以及其他的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接,使柱架層形成一個閉合的構(gòu)架系統(tǒng),用現(xiàn)代術(shù)語來說,就是形成上、下圈梁,有效地制止了柱頭、柱腳的移動,增強了建筑構(gòu)架的整體性。 梁架系統(tǒng)通過闌額、由額、柱頭枋、蜀柱、攀間、搭牽、梁、檁、椽等諸多構(gòu)件強化了聯(lián)系,顯著增強了結(jié)構(gòu)的整體性; 柱子與柱礎(chǔ)的結(jié)合方式能顯著地減少柱底與柱礎(chǔ)頂面之間的摩擦,進而有效地產(chǎn)生隔震作用; 在外檐柱間設(shè)置較厚的墻體,起到現(xiàn)代建筑中“剪力墻”的作用。諸如此類,大到建筑群體的布局處理,小到構(gòu)件斷面的尺寸設(shè)計,古建筑處處都展示出古代工匠們在抗震設(shè)計方面的知識和匠心。