中國(guó)古建筑抗震密碼
在中國(guó)古代遼闊的土地上,保存至今的古建筑是中國(guó)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(guó)傳統(tǒng)建筑就可以稱之為木頭的史詩(shī)。應(yīng)縣木塔是史詩(shī)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(jiǎn)單地說,無(wú)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(wú)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)。