大地震中的中国传统修建

宣布时间 :2019-03-19 点击次数:757 旧事 泉源 :【本站】

 

大地震中的中国传统修建

中领土木匠 程学会防震减灾工程手艺 推行 委员会  委员

中国修建 学会工程树立 学术委员会  理事

教授级高工  佟开国

2013420日四川省雅安市芦山县发作 7.0级地震。地震已形成 衡宇坍毁5.6万余间。但是 在这样大的地震中,一座在地震中“毫发无损”的瓦木结构 修建 惹起 了社会的普遍 关注,被网友称为“楼顽强 ”。

芦山张家大院为瓦木结构 四合院,坐落于雅安市芦山县龙门乡古城村山脚下,7户张姓人家栖息 ,地震后 ,周围 民房或坍毁、或开裂分别 ,老宅除了屋脊上掉下几页瓦片外,其他险些平安无事 。

千层浪官网福利讲现代 减震控制手艺 时,不能不 谈到中国传统修建 。千层浪官网福利知道 ,中国是地震多发国度 ,“农者知耕 ,匠者知木”。现代 工匠们在恒久与地震的妥协 中不时 总结、积聚 富厚而又精深 的履历 。逐渐 构成 了一整套奇特 的防震系统 ,其内在 广阔 精深 ,许多现有的修建 龄逾千年,震而不坏,震而不倒。中国现代 修建 的防震头脑 的构成 和生长履历 ,具有珍贵的历史和迷信 价值。其精练 有用 的“以柔克刚”机理,对千层浪官网福利现代 减震控制手艺 的研讨 具有及其名贵落的自创 意旨 。

现代 工匠发现了榫卯、斗拱、梯形结构 等是其时人们发现的最切合自然纪律的修建 结构 方式。如今 天的人依靠 着强盛 的迷信 手艺 ,虽然创出了更多的修建 异景 ,但这些高科技却让人们误忘自然界那些恒定的纪律。

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与西方 传统修建 “以刚克刚”分别 ,中国传统修建 结构 在对立 地震攻击时,接纳的是“以柔克刚”的头脑 经过 种种巧妙的措施,作为对比 ,西方 数千年不时 接纳承面场消弭至最小水平 。将成到工业革市近现代 迷信 手艺 生长以后才限品到框架结构 的优良 性。这种框架结构 依然 是“以刚克刚”,而中国传统结构 具有框架结构 的优良 性,可以抵达 “墙倒而屋不倒"的功底其柔性毗邻 又使它具有相当的弹性和一定水平 的自我恢复力。5.12汶川地震许多文物修建 均分别 水平 受损,但主体仍未坍毁。这就是这种柔性框架结构 抗震才干 的表现 。

1.     芦山张家大院

“张家大院”坐落在芦山县龙门乡古城村西北 的一处山脚下,正好位4.20震中区。四合院坐南朝北,共有16间住房,面积972平方米。这座建于清朝同治年间、距今180年历史、上下两层,木瓦结构 的老宅,与周围 民房或坍毁、或开裂的民宅相比,在这次大地震中除了屋脊零落 几块瓦片外,居然 没有地震的裂痕。没有任何损伤。

这座古色古香的四合院式者宅,青石铺面天井的老宅,如今 住了7户人家,原来盖了新居 的5户已经搬走,震后因为 新居 分别 水平 的损伤又都搬了回来。  “老屋经事多,住着扎实 ”。住户如是说,老老小 少40多口人住在这里,生涯 和震前没什么两样。长征时代 ,这里还曾是红30军司令部。芦山龙门乡古城村的这座老宅,历经了一百多年来的风霜雨雪、纷飞站火,特殊 是近5年来还一连 履历 了汶川、芦山两次强震,却依然 屹立于天地之间,不能不 让人感伤万千。

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震而不损,震而不倒的奥秘 在哪儿?从结构 .上看似乎与前期 木瓦徒结构 没什么分别 ,环顾 整个大院,中央 是天井,所谓墙壁是古色的木板,地基是接纳的柱础,地上则是铺的刷新 的黄沙石。屋顶是老式瓦片,接近 前厅的屋顶上,有些瓦片零落 。

玄妙就在于这是一坐"隔震”的修建 !整个修建 中心 承重立柱没有限位的放在柱础上,地基振动时经过 立柱底面与柱础接触面的错动,从而消耗 了地震传至上部结构 的能量,使上部结构 的振动减小。千层浪官网福利到西双版纳看到的也是这样。( 2 )立柱完全放在柱础上,地震来的时间 ,立柱在柱础上错动一下,消耗 能量,屋子反而不倒。

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应县木塔始建于辽代,至今已有957年历史,塔高67.3.红松木料3000立方,约2600多吨。塔平面 为八角形。空中 直径约为32m整个木塔挺拔 苍劲、严肃 雄壮 ,是当明天 下 最高峻的木结构 修建 。与比萨斜塔和埃菲尔铁塔被众人 称为“天下 三大奇塔”。(图3)近千年的岁月中,木塔经受 了日夜,四序 转变 ,风霜雨雪腐蚀 外。还遭受 了屡次 剧烈 的地震袭击。据史书纪录,元大德九年八月,大同发作 6.5级地震,有声如雷,触及 木塔,元顺帝间,立应县大震7日,塔旁弱小 舍宇皆坍毁,唯木塔牢不可破 。现代 邢台、唐山、大一致 带一再 地震都触及 木塔,木塔摆动,风铃一切 震响,一连 五分钟。预先 木塔牢不可破 ,傲然屹立 !木塔的结构 接纳斗拱、榫卯,柱梁镶嵌行交叉 吻合,(图4)特殊 是在节点处无须 钉,无须 铆。因为 不是刚性毗邻 ,地震力又不聚集 中在一个点,而分配到各个榫卵斗拱处,地震时相互 错动回位,加之木料 又其有砖混结构 不具有 的轻量化和韧性,从而消耗 地震能量,仅斗拱就有50多种,昔人处置 抗震的手艺 之高,连现代 人都以为 不成 思议。好比塔底回廊外,由24根木柱支持 。在运动 的情形 下,单根木柱或许负荷为120吨,可是柱下的基石基础 没有巢臼,完全是放在基石上的。听说 有人用细线能在基石与木柱间横过。以是 官方 有传说是24跟柱子轮番 休息,不放长假。这虽然是传说,可是 木柱完全放在基石上是没话可说的。这和,上述芦山家大院异样 的原理。近代日本的地震专家在《地震与修建 》一书提出了五条抗震设计准绳 。千层浪官网福利在将木塔结构 特点与之对比 就会发现。早在957年前,应县木塔的设计者已经深深明白 了并完成了这些创举。

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始建于公元741- 755年唐朝天宝年间,重修 于公元984年辽代,迄今已有1019年。(图5)观音阁先后履历 了28次地震袭击,特殊 是1679年三河平谷和1976个一唐山7.8级地震距蓟县可以说是燃眉之急 ,但平安无事 ,纹丝未动,其修建 全体 的抗震才干 之强,使天下 修建 界赞赏 ,可谓 中外修建 结构 抗震事业 。主体修建 高为23m双层结构 。阁体木构架,框节点以斗拱相连,链接处皆以木齿咬合,结构 相当精巧。梁思成先生曾对观音阁的五架梁作过动、静载荷及绕曲、剪切等应力盘算后发现,该阁的梁架用料很是适当 ,似乎 笃志 盘算。因为 观音阁用料用材,结构 合理,特殊 是下层 梁架和屋顶较轻,柱网布设全体 合理匀称 ,榫卯勾搭 严密 而不死,地基匀称坚实。以是 虽履历 屡次 剧烈 地震和剧烈 风暴袭击但任然巍然吃立。中国现代 修建 以它优美 的轮廓和转变 多姿的方式 而令众人 赞赏.但这样的外形 不是恣意 形成 ,而是顺应 外部 结构 的功用 和理想 用处 需求 而发作 的。

4.马尔康直波碉楼

该碉楼2001年被评为天下 重点文物掩护单元。( 6)

直波碉楼据马尔康县城15公里。直波村现有两座完整 的碉楼,经由 丈量一号全体 垂 直度误差 为2.318,碉楼高度43m,外表 呈八角形,即底层对角直径为8,顶部对角直径为5.3米。由下往上锥体状。由砌石和黄泥砌筑而成。碉楼内局限 13层,每层有圆木伸入墙内。上铺垫木板 ,底层全封锁 ,二层设门收支,由木梯上下,碉楼修建 于清朝乾隆年间,距今300多年,半个世纪共履历 了3次大地震,征求 1933年叠溪75级大地震,1976年松潘7.2级大地震以及浏川5.12特大地震,震而不倒,斜而不倒。这不行 不说是个事业 ,凭证 千层浪官网福利国度 的行业尺度30-60年的修建 ,其垂直度误差 不行 凌驾10毫米,碉楼斜了2.3米多。

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汶川大地震中许多百年的古碉和村寨民房未遭太大的破损 ,最少 没倒,而那些近年来制造 的仿古修建 ,仿古碉楼在5.12大地震中却大多经不起磨练 而坍毁了。好比5.12地震前恢复仿制 的桃坪羌寨,刚完工 的新寨,坍毁一片,碉楼削去了顶部,90%泛起了效果 。而在旧寨,虽然也有坍毁和开裂。但全体 受损好于新寨,50%的修建 还能运用 。老寨子里3座碉楼,其中一座是新修的,新修的倒了,上百年的老碉楼只是顶部受损。相距不远的43米高的直波碉楼在5.12地震居然 没震掉一块石头。以是 老黎民说假骨董倒了,真骨董没倒。古碉楼与仿碉楼为何 会有这样鲜明的对比 ?假骨董为何 这样不经用?现代 藏羌工匠究竟 用的什么高着呢?特殊 是直波碉楼缔造了震而不倒,斜而不倒的事业 。因为 特殊 感兴味 ,我和我的同伴到外地 实查,深化 相识 与剖析 。在这里我谈谈千层浪官网福利的看法:前面 谈的山西应县木塔和河北蓟县独乐寺观音阁是木结构 修建 ,其消能减震的成效 是被专家认可的,看少量 的文献可以查出。但碉楼是石块黄泥砌筑,石块和黄泥发作 消能阻尼的作用吗?我冒然的说,是的。也许一些专家会以为 我的这个所谓定论过于牵强,只是停留在外貌视察阶段,没有深化 的举行 结构 分折,但我以为迷信 研讨 也可以 经过 征象 看实质 ,我提出来,希望科研院校的教授们配合来研讨 ,我想以下的几点说明 我的看法。

(1)首先是全体 的结构 和形状 ,八角形,中国人常说面面俱到 ,以是 碉楼多为八个角和四个角,八角构成 准体状, 下大上小,逐渐 延长 ,墙厚95公分。结构 平面 、立面布置 规则对称,构件分配力匀称 ,即承载力、刚度、质量也就漫衍对称、匀称 ,减小了地震作用下的改动 反映。这样形状 自己 就有一定的动摇 作用。下大上小,就似乎一小我公家 叉开脚一样,不太容易推倒,中国人打太极拳,历程基本 上是叉开的马步,你并上脚试试,一推就倒。八个角伸向了八个倾向 很好的契合了修建 学上的力学原理。外地 震来的时间 ,无论从哪个倾向 ,总有一两个角最先接应。同时分配到相邻的三角中,这时已经消耗 了一定的能量,以是 说凸角处有较大的裂纹,未传到内壁。

(2)仿古修建 及假骨董与传统古修建 的楼板最大的区别是,假骨董多接纳现浇板或预制板,这种混凝土板用在仿古修建 上,特殊 是用在砌石体上是极大的错误刚性大的现浇板和预制松缺少 韧性,平面 刚度的突然 转变 更容易塌毁,千层浪官网福利从桃坪新村仿古修建 上看到了这点,现代 修建 的破损 也能说明 这。这种刚度分别 太大的水平 破损 在灾区震害中很是普遍。而古修建 的碉楼楼板是接纳圆木作为辅佐 承重体拔出 墙体内,上铺木板,然后铺上黄泥,黄泥黄总掺入糯米浆,又轻、又有韧性,空虚 表现 了”以柔克刚”消能减震的机理。

(3)砌石体由外地 盛产的页岩片石和外地 黄泥组成,砌石毛料-般为15-30公分厚, 20-40公分宽,其他拔出 巨细不等的石块,没有圆形石和鹅卵石,基本 下去 多大石头就用多大石料,下层 稍大是思量 垂直搬运缘故原由 。毛料-般选择至少 有两个平面 ,以便外表 划一 平整和雅观 ,其他面在砌石时敲打成相宜 外形 。每块砌石的间都接纳错缝搭接。因为 石料的不规则,砌石与砌石间用黄泥筑成,并填满石块。敲打石块使黄泥充溢 砌石间隙成为一体。每层砌石都在一致 水平 面上,一层叠一层,一层压一层。保险 了碉楼内、外形 的雅观 ,同时也减小了砌石间严重 应力形状 。碉楼分为官碉和民碉,官碉必需 由外地 手艺 拙劣 的工匠施工,先砌棱角和墙角,其垂直度和内收完全靠工匠的眼力。从残墙剖面看到砌石体已融为一个全体 。
    (4)黄泥的制造 工序很是考究 。凭证 外地 一位叫斯达头的藏族老人及外地 匠人讲述,在原地选择没有岩石露头的坡地,将外貌的一层土根除 ,显露 第二层新土,看土质是纯土照旧夹杂 了一些小石块等杂物的土。尽管 选择无杂物的土,把较大块的土敲打成匀称 的细土,经由 竹筛,筛去沙粒和杂物,加山水重复 搅拌。当用量大时,用牛重复 在土壤 上踩拌,水不宜过多,搅拌成基本 没有活动 性的泥浆即可。抵达 黏而不散、粉而不沙的效果,将搅拌完成的泥浆用雨布盖上,并用棉布之类的掩盖 严实,冬天堆放2天,炎天 堆放1天即可。也有人说泥浆里要参与 青稞麦秆,也有人说不加。但住民 房和碉楼墙内必需 参与 2寸左右的青稞麦秆以增添 抗震功用 。千层浪官网福利接纳了日本S-4800场发射扫描电子显微镜、牛津能谱仪举行 丈量剖析 批注 , C元素和O元素抵达 90%以上,也就是说泛起了生物菌丝体。原土特征 经过 特殊的制造 历程抵达 了发酵的作用。其生物菌丝体又具有一定的韧度和柔性,在缩小 5万倍时抵达 纳米级微细并渗入砌石体内,尤如树根牢牢抓入,从而在相对 运动时,不容易 脱开,这和斗拱、榫卯的原理只分歧 的。

(5)基本 施工工序.听说 ,每砌一层要歇工 一年以上,甚至更长。待下层 空虚 粘合、沉降后才干 继续 往上修。隔年后这种经由 时间 和种种自然外力的磨练 ,视察其没有开裂,没有石块滑落,没有松动征象 才干 算及格才干 继续 往上修。看来比如 今 质检站验收严酷 的多,如今 恨不得 一天修一层。听说 ,村上生了男孩子才修一层,第二年若是 没生就不修了,直到村上再生男孩子。说是修之前,要在地下挖个坑,埋入铁块,修睦 后挖出铁块,铸成刀剑,佩带 在男孩身上,刀枪不入,战无不堪 。虽然无法考证这些传说,但至少 说明 不是一两年能修成的。现代 工匠也许生疏 说明 沉降原理,但民族的这种民俗却抵达 了这样的作用。我发现一切 的现代 修建 ,上百年以上现存的修建 ,都没有趁热打铁 的。比萨斜塔修了许多年,从开工 到如今 这个样子,整整修了230年。不成 想象,当修到第三层时发现斜了,不敢修了。过了几年几十年,发现平安无事 ,再修-层又不敢修了。过了几年几十年没事,又往上修。直到第七层不敢修了, 有人说,再修一层,这一层往倾斜的反倾向 修,就成了如今 这个样子。山西应县木塔修了139年,河北蓟县独乐寺观音阁也修了十多年,我不是说如今 千层浪官网福利必需 修睦 长时间 ,那还怎样 表现 动绩?千层浪官网福利如今 有许多力要领能快好省的处置 ,好比丈量手艺 、地勘手艺 、加固手艺 等,现代 没这些手艺 ,但能抵达 这样的效果,千层浪官网福利从中也能悟到其中的原理。如今 一些工程,特殊 是些市政工程和些大形工程为了相合 导游 的面子 和希望 或许 要赶一个什么会要开,掉臂理想 情形 ,说什么时间 交工就必需 什么时间 ,原来年才干 完成的工程非让你半年完成不成 ,有的甚至是违犯 基底子 则,特殊 是一些加固工程。好比加层等载荷增添 的加固,必需 是加固后才干 往上施工,不等你加固他就往上加层,这似乎是饭都没吃饱就让你举重一样。终究 是 下级 导游 主要 照旧质量主要 ,终究 是 休会 主要 照旧命主要 ?真的应当 反思了!这些工程就像我说的四条腿的桌子去悼了一条腿 ,如今 看来没事,旦遭到 地震等外力作用一定出大事 !到时间 颓败 是来不急的。之以是 这么说是因为 这种情形 在修建 范围 太多的发作 。

昔人给千层浪官网福利留下的不只 仅是巧夺天工 、精妙绝伦的修建 艺术,也给千层浪官网福利留下了广阔 精深 的抗震防灾头脑 精髓 为先人 提供了思索 和研讨 的课题。