地震天災襲擊 為何多地古建筑仍屹立不倒？

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8月3日，云南魯甸發(fā)生6.5級地震，造成傷亡近4000人。然而，在8.09萬間房屋倒塌、近23萬人需要安置的同時，人們發(fā)現魯甸桃源回族鄉(xiāng)拖姑村200多年歷史的清真寺卻幾乎完好無損，在災后第二天正常開放，供村民誦讀經文，做禮拜。

獨樂寺觀音閣

拖姑清真寺

大同應縣木塔

無獨有偶，1976年唐山地震，唐山附近的薊縣獨樂寺觀音閣仍安然無恙；2008年四川汶川地震，600多年歷史的報恩寺僅墻體開裂，主體建筑仍沒有倒塌；2013年四川蘆山地震，位于震中的百年老宅張家大院僅僅脫落了幾塊磚瓦……它們在山崩地裂的強震中，以一道毅然矗立的身影，給后人無盡的啟示與思索。

柔性框架結構具有彈性

拖姑清真寺位于魯甸縣城往東10公里的桃源回族鄉(xiāng)拖姑村，是云南省五大古寺之一。它始建于雍正八年（1730年），1755年經主寺阿訇賽煥章牽頭，到四川、貴州、陜西、寧夏以及省內各地募捐，相繼建起了喚醒樓、廂房等。目前寺內建筑除被用作宗教場所外，還被用作教學用房等。

“當時我在離桃源很近的威寧。地震發(fā)生的時候，威寧地動山搖，就像篩子篩東西一樣，人都站不穩(wěn)。當時我還想，拖姑清真寺完了。”在寺內教書的老師馬關燦回憶道。但是當他隨后趕回寺院時，卻發(fā)現這座古老的寺院幾乎完好無損。

“拖姑清真寺用圓柱和橫梁交接而成，殿堂有36根大圓木柱支撐，兩根大‘抬擔’橫加在殿堂的上方，以橫木連接四邊木柱，把整個殿堂各部分緊緊拉連成一體，而且整個建筑沒有用一顆釘子，榫卯環(huán)環(huán)相扣。”拖姑清真寺研究專家馬應良這樣描述清真寺的獨特構造。而在中國文化遺產研究院高級工程師張之平看來，中國傳統(tǒng)木結構建筑各個構件之間的節(jié)點不用釘子連接而以榫卯相吻合的連接方式，使得木結構建筑構成富有彈性的框架，具有相當的彈性和一定程度的自我恢復能力。

“它是一個柔性的框架結構，允許有一定的變動以及這個變動帶來的一定程度的變形，在地震荷載下通過變形釋放一部分地震能量，從而減小建筑的地震響應。”張之平說，當然，如果變形超出建筑所能負載的限度，還是會導致其倒塌。

“木結構建筑與地基之間的關系也能起到一定的穩(wěn)定作用。”張之平認為，中國古代建筑整體為平擺浮筏式，它平時利用柱子和柱礎之間的摩擦力保持建筑的穩(wěn)定，在地震的水平力下，建筑可能晃動一下，就能釋放地震能量，減少地震波對上部建筑的沖擊。“它像一個桌子擺在地上，地震來了，桌子晃動幾下可以釋放一部分地震能量，也就是古語中所說的‘房倒屋不塌’，既房子的某些構件可能壞了，但是整體結構還不至于倒塌。”張之平說。

斗拱、升起、側腳等提高了木建筑的穩(wěn)定性

“我們祖先知道自己的能力不能與大型自然災害抗衡，所以采用順應自然、避讓自然的宗旨。對于地震，不采用以剛克剛，而采用以柔克剛的防震理念。”廣州大學建筑與城市規(guī)劃學院教授湯國華提綱挈領地說。

而以湯國華多年從事古建筑維修的經驗來看，這種以柔克剛的防震理念具體體現在木建筑的造型、用材、構造等中。“木建筑體型上小下大、上尖下拙，這可以降低形心和重心，有效避免地震引發(fā)的‘鞭端效應’，減少地震對建筑的沖擊。材料采用木材，輕而有彈性，木材又多選擇更輕、彈性更好的杉木、松柏。構造采用榫卯節(jié)點、斗拱分層等方式。地震時，靠木結構內部的自摩擦力和反向彈性力消耗地震能量。”湯國華表示。

“斗栱是中國古代建筑避震的一個重要設計，在地震時它一方面像汽車的減震器一樣發(fā)生垂直彈性變形以減少振動的豎向傳遞，另一方面，通過各種水平構件連接起來的斗栱群，形成整體水平彈性力以減少振動的水平傳遞，這樣保護了古建筑最重要的構成部分——大屋頂的相對穩(wěn)定，使得整個古建筑不至于傾倒。”湯國華以至少經過8次6.0級地震仍屹立不倒的山西大同應縣木塔，他說，應縣木塔的八角形框架、塔內上下層的連接都使得其具有很大的穩(wěn)固性，而其最大的獨特之處就是通過無數斗拱的巧妙組合使得塔身避開風振力和地震力的頻率，在地震力作用下不與其抗衡而輕微扭轉避讓，減少地震響應。

湯國華認為，我國的木結構建筑無論宮殿還是民居，整體造型是內聚設計，如柱子的側腳、排列在屋架上的檁條在兩端山墻節(jié)點都有升起，這種做法把承重構件及其上部荷載的重量分力內聚，加強抵抗外傾倒塌的破壞力。“我曾經在汶川地震后考察過二王廟，當時發(fā)現：凡是在經濟困難時期曾經用磚柱代替木柱、用鋼筋混凝土梁代替木梁的構件，在地震中都斷裂或者倒塌，因為磚柱和鋼筋混凝土梁架既重又沒有彈性，反而在地震中增加了有害的慣性力。”

“除了這些顯著的手法，中國古代傳統(tǒng)建筑中還使用了大量其他技術措施，比如柱頂、柱腳分別與闌額、地袱以及其他構件連接，形成閉合的構架系統(tǒng)，增強了結構的整體抗衡力。”湯國華表示。

呼吁加強調查研究

“木建筑中蘊涵了很多先人的智慧，確實比磚石結構建筑抗震。”中國文化遺產研究院副院長侯衛(wèi)東說，但并不是有這樣的特性，就表示木建筑都能在地震中屹立不倒。侯衛(wèi)東認為，即使在震區(qū)，不同地方的地質條件不一樣，地震對古建筑帶來的影響也不同，這與古建筑本身以及所處的環(huán)境密切相關。“建筑的大小、柱子的高低、層高都會影響它的抗震能力，而且建筑是在山頂、山坡，或者是在山腳，地震導致的結果都不同。”

“什么樣的條件會導致什么結果，一座古建筑是否需要針對地震進行修繕，地震對它的影響有多大？這些都需要科學的調查和依據，但是很遺憾，我們在這方面做得很少，大家都停留在感性判斷的階段，沒有科學依據。”張之平呼吁對這方面的調查研究趕緊行動起來。

而對多方面解釋了木建筑獨特構造的湯國華也表示，對于這些結論，他也是憑多年修繕各種古建筑的經驗領悟出來，很多觀點還沒有經過實驗的證實。“關于古建筑的防震原理，我國的研究至今很不深入，很難有權威之說，而對于古建筑的各種科學原理，前人的智慧尚未有系統(tǒng)的總結。這幾年多地發(fā)生地震，對于古建筑防震的研究也應該重視起來。”

對于抗震預防，侯衛(wèi)東表示，現在還沒有統(tǒng)一的標準。“其實很多古建筑的維修與抗震要求不相符，因為古建筑有其本身的結構、設計，現在假如為抗震加一些構件，就不能保證其真實性。古建筑的精華之處就在于每一棟都是獨特的，需要有詳細的測繪以及量身定制的實施方案。”侯衛(wèi)東說。

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