在各种自然灾害中,地震灾害可谓“群害之首”。我国是一个多地震的国家,是世界上地震活动水平最高、地震灾害最严重的国家之一,华北、西北、东南、西南地区均为强地震分布带。然而,我国许多古代建筑都成功地经受过大地震的考验,如天津蓟县独乐寺观音阁、山西应县木塔等建筑,千百年来均经历过多次地震仍然傲然屹立。古建筑为何能抗震?它们又是怎么抗震的?
柔性框架体系:墙倒屋不塌
木结构是中国古代建筑的主要结构类型和重要特征。自上古时期出现了“巢”与“穴”两种原始的居住形式时开始,即产生了木结构的原始雏型。文献中关于上古时期“构木为巢”的记述,无疑是对木结构萌芽状态的描述。就穴居来说,袋状竖穴的穴口,也必然要采用树木的枝干和草木支条编扎而成的支撑结构和覆盖结构。从而发展演变成建造在地面上的各类建筑,并形成了独特的中国木结构体系。

经考古发掘证实,早在新石器时期的母系氏族社会中,黄河流域、长江流域的广大地区已发现有相当规模的氏族聚落的建筑群,从陕西省西安市半坡村遗址和近年发掘出的浙江省余姚县河姆渡遗址中,可以看出,当时木结构建筑已具有相当的规模和水平。河姆渡遗址发现的建筑木构件,证实中国的祖先很早就已掌握了完善的榫卯连接技术,也说明木结构在此之前已经历了很长的使用和发展过程。
著名学者阮仪三认为,中国的木构架是神奇的。他分析说,用木材用榫卯搭建的房屋整体是牢固的,从结构体系上说却是柔性的,而不是刚性的,因为所有的构件的节点都是绞结的,就像人的关节,可以允许小的活动。发生地震时,这些木构架的梁柱、斗拱就充分发挥出柔性作用,可以减弱或抵抗地震波。例如,天津蓟县独乐寺千年来经历多次地震,特别是唐山地震,岿然不动,只有墙体有些裂缝。还有云南的丽江,全是木结构的房子,7级地震,顶塌屋不塌,墙倒柱不倒。
学者李华东在《中国国家地理》上也撰文认为,中华民族不但自文明伊始就睿智地选择了木材等有机材料作为结构主材,而且发展形成了世界上历史最悠久、持续时间最长、技术成熟度最高的结构体系———柔性的框架体系。他指出,当代建筑设计以抵御9度地震为目标,而我国传统的木结构建筑基本上能达到这个要求,而且其代价远远小于西方的“刚”。中国的传统木结构,具有框架结构的种种优越性,如“墙倒屋不塌”的功效,但其柔性的连接,又使得它具有相当的弹性和一定程度的自我恢复能力。这次汶川大地震中,许多文物建筑的墙体均不同程度地受损,但主体结构仍未倒塌,就是这种柔性框架结构抗震能力的表现。
抗震绝招:细节中的大智慧
绝招一:古建筑的台基堪称整体浮筏式基础
我国古代很少建造平面复杂的建筑,主要采用长宽比小于2∶1的矩形。规则的平面形态和结构布局有利于抗震。传统建筑往往是中间的一间(当心间)最大,两侧的次间、梢间等依次缩小面宽,这样的设计非常有利于抵抗地震的扭矩。
中国古代建筑一般由台基、梁架、屋顶构成,高等级的建筑在屋顶和梁柱之间还有一个斗栱层。中国古代建筑的台基用现代结构语言描述,堪称“整体浮筏式基础”,好比是一艘大船载着建筑漂浮在地震形成的“惊涛骇浪”中,能够有效地避免建筑的基础被剪切破坏,减少地震波对上部建筑的冲击。中国传统建筑的梁架一般采用抬梁式构造,在构架的垂直方向上,形成下大上小的结构形状,实践证明这种构造方式具有较好的抗震性能。优雅的大屋顶是中国古代传统建筑最突出的形象特征之一,而且对提高建筑的抗震能力也做出过相当的贡献。形成大屋顶(尤其是庑殿顶、歇山顶等)需要复杂结构和大量构件,大大增加了屋顶乃至整个构架的整体性;庞大的屋顶以其自重压在柱网上,也提高了构架的稳定性。