地球進(jìn)入“震動(dòng)模式”了嗎？【以柔克剛】帶你認(rèn)識(shí)中國古建筑中的大智慧

根據(jù)中國地震臺(tái)網(wǎng)（CEIC）的數(shù)據(jù)，僅2024年，【5.0～5.9】級(jí)：全球共發(fā)生173次，占5級(jí)以上地震總數(shù)的66.5%，【6.0～6.9】級(jí)：77次，*大為臺(tái)灣花蓮縣海域7.3級(jí)地震，【7.0級(jí)以上】10次，*大為日本本州西岸近海7.4級(jí)地震，其中：日本本州西岸近海7.4級(jí)地震：造成504人死亡、1300余人受傷，是2024年傷亡*嚴(yán)重的地震，新疆烏什7.1級(jí)地震：中國大陸*大地震，導(dǎo)致3人死亡、5人受傷，直接經(jīng)濟(jì)損失33.2億元，地震給人類帶來的，不僅僅是生離死別，也帶來了巨大的經(jīng)濟(jì)損失。2025年3 月 28 日 14 時(shí) 20 分，緬甸（北緯 21.85 度，東經(jīng) 95.95 度）發(fā)生 7.9 級(jí)地震，震源深度 30 千米，隨后在 12 分鐘后，緬甸（北緯 21.60 度，東經(jīng) 95.95 度）又發(fā)生 6.4 級(jí)地震，震源深度同樣為 30 千米 。在建筑抗震領(lǐng)域，西方磚石結(jié)構(gòu)建筑秉持 “以剛克剛” 理念，而在中國古代建筑中，中國傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑則另辟蹊徑，憑借 “以柔克剛” 的獨(dú)特思維，對(duì)抗地震沖擊力。通過一系列精妙設(shè)計(jì)與構(gòu)造，木結(jié)構(gòu)建筑能以*低的損耗，最大程度化解自然的強(qiáng)大破壞力。有那么一種特殊的結(jié)構(gòu)，卻能抵抗地震。在當(dāng)代，建筑設(shè)計(jì)普遍將抵御 9 度地震作為重要目標(biāo)。令人驚嘆的是，傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑不僅能輕松達(dá)到這一嚴(yán)苛標(biāo)準(zhǔn)，而且相較于西方 “剛性抗震” 模式，其實(shí)現(xiàn)成本和材料損耗更低。這無疑彰顯了 “柔” 在建筑抗震中的強(qiáng)大力量，也為現(xiàn)代建筑設(shè)計(jì)提供了深刻的啟示與借鑒。中國木結(jié)構(gòu)技術(shù)的發(fā)展，如果僅從浙江余姚河姆渡遺址算起，迄今至少已有近7000年的歷史。今天，就讓我們來認(rèn)識(shí)一下中華民族的偉大智慧，這個(gè)傳奇的結(jié)構(gòu)，主打一個(gè)：柔性的框架結(jié)構(gòu)：墻倒屋不塌，這種體系的核心講究的是：整體浮筏式基礎(chǔ)、斗栱、榫卯：抗擊地震的關(guān)鍵。榫卯的構(gòu)造方法，不用一個(gè)鐵釘，一滴膠水，就能讓木結(jié)構(gòu)之間嚴(yán)密扣合，達(dá)到“天衣無縫”的程度。除了堅(jiān)實(shí)的地基，柔性吸能的斗拱、榫卯連接之外，古建筑在抗震設(shè)計(jì)上還有一個(gè)令人意想不到的地方，那就是它的柱腳是活放在柱礎(chǔ)上的（也有通過榫卯連接），當(dāng)?shù)卣疠^大時(shí)，柱腳會(huì)發(fā)生滑移。

圖片來源：BBC《紫禁城的秘密》（2017）中的地震實(shí)驗(yàn)想探究中國古建筑強(qiáng)大的抗震能力？不妨從 BBC 的一部紀(jì)錄片中尋找答案。在紀(jì)錄片《紫禁城的秘密》里，英國廣播公司開展了一項(xiàng)別出心裁的實(shí)驗(yàn)。工作人員以紫禁城壽康宮為藍(lán)本，打造了一個(gè)比例為 1:5 的縮微模型，并將其安置于振動(dòng)臺(tái)上，模擬地震對(duì)模型造成的破壞。

圖片來源：BBC《紫禁城的秘密》（2017）中的地震實(shí)驗(yàn)在紀(jì)錄片《紫禁城的秘密》中，實(shí)驗(yàn)從 4 級(jí)地震模擬開始，隨后按照 4.5 級(jí)、5 級(jí)、5.5 級(jí)的等級(jí)依次遞增，每次模擬地震持續(xù) 30 秒。

圖片來源：BBC《紫禁城的秘密》（2017）中的地震實(shí)驗(yàn)當(dāng)模擬至 7.5 級(jí)地震時(shí)，模型中磚壘砌的墻壁轟然倒塌，然而木質(zhì)屋架結(jié)構(gòu)卻完好無損。研究人員并未就此停下，而是繼續(xù)加大振動(dòng)等級(jí)。即便模擬強(qiáng)度提升到 9 級(jí)、9.5 級(jí)乃至 10 級(jí)，木質(zhì)模型依舊屹立不倒。甚至當(dāng)模擬達(dá)到 10.1 級(jí)超強(qiáng)地震時(shí)，縮微模型僅僅是來回扭晃，整體架構(gòu)依然穩(wěn)固，并未發(fā)生倒塌。

圖片來源：BBC《紫禁城的秘密》（2017）中的地震實(shí)驗(yàn)榫卯和斗拱組成的建筑結(jié)構(gòu)，在短暫的晃動(dòng)之后，依然“毫發(fā)無損”。又將地震的力度加大到9.5級(jí)，要知道這種地震強(qiáng)度，相當(dāng)于200萬噸TNT炸藥的威力！10.1級(jí)的時(shí)候，已經(jīng)快要坍塌了！但是30秒之后，它依舊穩(wěn)穩(wěn)地立在那里，只是發(fā)生了輕微的位置偏移。應(yīng)縣木塔：中國古代建筑抗震能力的杰出代表

                         圖片來源：維基共享山西應(yīng)縣木塔等諸多中國古代建筑，千百年來歷經(jīng)多次強(qiáng)烈地震，卻依舊巍峨聳立，向世人展示著中國傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)建筑卓越的抗震性能。而木塔恍然不動(dòng)，在此后的近千年中，木塔經(jīng)歷了多次大地震的考驗(yàn)，而安然無恙，在戰(zhàn)亂之際，木塔還承受過200余發(fā)炮彈的轟擊，亦無大損。應(yīng)縣木塔將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料選擇與施工工藝完美融合，不僅展示了中國古代木結(jié)構(gòu)建筑的高超技藝，更為現(xiàn)代建筑抗震設(shè)計(jì)提供了寶貴的借鑒和啟示，是中華民族建筑智慧的不朽豐碑。

應(yīng)縣木塔是世界現(xiàn)存*高的木結(jié)構(gòu)建筑，自公元 1056 年竣工起，便扎根于大同盆地地震帶上。在建成 200 余年后，木塔迎來了一場(chǎng)極為猛烈的地震。這次地震，余震持續(xù)整整 7 天，其威力讓木塔周邊的房屋紛紛倒塌，瞬間淪為一片廢墟。然而，應(yīng)縣木塔卻像一位堅(jiān)毅的巨人，在狂風(fēng)暴雨般的地震沖擊下，依然昂首挺立，用它的堅(jiān)韌續(xù)寫著傳奇。應(yīng)縣木塔斑駁的木紋里，藏著北宋匠人用墨斗彈出的千年坐標(biāo)。這座通高67.13米的純木建筑，用54種斗拱編織出立體的《易經(jīng)》卦象——明五暗四的樓閣層數(shù)暗合"九五至尊"，24根立柱對(duì)應(yīng)節(jié)氣流轉(zhuǎn)，八角形平面演繹著八卦方位。

在應(yīng)縣木塔的抗震智慧中，榫卯與斗拱如同精密的樂器部件，共同奏響了一曲抵御自然災(zāi)害的千年樂章。這座木塔堪稱天然的抗震緩沖裝置，每個(gè)榫卯連接處都如同微型阻尼器，能夠有效耗散地震能量；而多重疊加的斗拱結(jié)構(gòu)，則宛如能量吸收器，將破壞力層層消解。數(shù)據(jù)是*有力的見證：全塔采用 54 種斗拱形式，共計(jì) 480 朵之多，因此被譽(yù)為 "斗拱博物館"。這些形態(tài)各異的斗拱構(gòu)件，如同安裝在建筑節(jié)點(diǎn)處的智能阻尼裝置，在地震波的沖擊下通過柔性變形吸收能量，使結(jié)構(gòu)始終保持彈性狀態(tài)。當(dāng)現(xiàn)代建筑還在依賴耗能減震裝置時(shí)，這座千年木塔早已將吸能設(shè)計(jì)融入每一處構(gòu)造細(xì)節(jié)。

從整體布局來看，木塔平面呈規(guī)整的正八角形。這種對(duì)稱的幾何形狀，極大提升了木塔在地震波沖擊下的穩(wěn)定性，有效抵抗地震波引發(fā)的扭曲力。木塔下方，是一座高達(dá) 4.4 米的磚石基座，它不僅堅(jiān)實(shí)穩(wěn)固，還如同 “浮筏” 一般，穩(wěn)穩(wěn)承載著木塔約 1300 噸的重量，為木塔構(gòu)筑了堅(jiān)不可摧的根基。木塔內(nèi)部，會(huì)發(fā)現(xiàn)其梁與柱的連接完全依靠斗拱，各構(gòu)件則通過榫卯咬合。整座木塔主要構(gòu)件不用一釘一鉚，這種連接方式形成了一種介于半固結(jié)半活鉸的獨(dú)特狀態(tài)，不僅能夠承受較大彎矩，還在地震來臨時(shí)，為木塔提供了緩沖的空間。當(dāng)垂直方向的地震沖擊波襲來，木塔能巧妙地通過 “彈跳” 機(jī)制，將巨大的破壞性能量有效消解，同時(shí)，塔身結(jié)構(gòu)還能對(duì)旋轉(zhuǎn)波進(jìn)行有力抵抗。在木塔的結(jié)構(gòu)體系中，所有柱子通過頂部梁枋相互連接，構(gòu)成筒形框架，極大地保障了構(gòu)架的穩(wěn)定性。柱子之間砌筑的厚實(shí)墻體，緊緊包裹著每一根柱子，進(jìn)一步增強(qiáng)了構(gòu)架的整體性。這些墻體不僅起到圍護(hù)作用，更作為剪力墻發(fā)揮功效，大幅提升木塔的抗震能力。此外，木塔立柱采用側(cè)腳設(shè)計(jì)，平面逐層縮小，這一獨(dú)特做法不僅讓塔身呈現(xiàn)出優(yōu)美的曲線，更有效降低了塔的重心，使整體結(jié)構(gòu)重心向內(nèi)傾斜，增強(qiáng)了木塔的穩(wěn)定性，將水平方向的地震沖擊力分解為垂直方向的壓力。

一、榫卯 —— 柔性連接的智慧榫卯是中國古代木構(gòu)建筑構(gòu)件搭接的核心方式，應(yīng)縣木塔也不例外。木塔的榫卯節(jié)點(diǎn)與現(xiàn)代的鉸接件或半剛接節(jié)點(diǎn)有著異曲同工之妙，既能承擔(dān)承重與傳力的重任，又賦予了建筑獨(dú)特的柔性。這種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)，讓木塔在地震中能夠適應(yīng)一定幅度的擺動(dòng)，避免因反復(fù) “拉扯” 而造成致命的結(jié)構(gòu)性損壞。在地震波的沖擊下，榫卯節(jié)點(diǎn)如同一個(gè)個(gè)靈活的緩沖器，有效消耗地震能量，確保木塔的結(jié)構(gòu)安全。二、八角形設(shè)計(jì) —— 抵御災(zāi)害的幾何智慧木塔采用八角形的平面設(shè)計(jì)，這一設(shè)計(jì)在抗震和抗風(fēng)方面具有顯著優(yōu)勢(shì)。相較于正方形，八角形能有效減少風(fēng)壓，顯著提升木塔的抗風(fēng)性能。追溯歷史，唐代及以前的佛塔多為方形，而自五代時(shí)期開始，八角形逐漸成為主流，應(yīng)縣木塔便是這一轉(zhuǎn)變的杰出代表，展示了古人對(duì)建筑結(jié)構(gòu)與自然環(huán)境關(guān)系的深刻理解。三、雙層套筒式結(jié)構(gòu) —— 穩(wěn)固的底層支撐應(yīng)縣木塔底層采用內(nèi)外雙槽雙層套筒式結(jié)構(gòu)，類似現(xiàn)代建筑的核心筒結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)極大地增強(qiáng)了底層的承載能力和整體剛度，為整座木塔提供了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。在面對(duì)地震等自然災(zāi)害時(shí)，雙層套筒式結(jié)構(gòu)能夠均勻分散應(yīng)力，避免局部受力過大，從而有效提升木塔的穩(wěn)定性。四、殿閣型構(gòu)架 —— 強(qiáng)整體性的保障木塔采用殿閣型構(gòu)架，這是殿堂型構(gòu)架在多層或高層建筑中的應(yīng)用。每層構(gòu)架都設(shè)有一圈鋪?zhàn)鲗樱缤F(xiàn)代建筑中的圈梁，圍繞木塔一周。木塔共設(shè)有 9 個(gè)鋪?zhàn)鲗?，其中包?5 個(gè)各層鋪?zhàn)鲗雍?4 個(gè)平坐鋪?zhàn)鲗樱@些鋪?zhàn)鲗有纬闪?9 道剛性環(huán)，極大地增強(qiáng)了整體構(gòu)架的穩(wěn)定性。地震發(fā)生時(shí)，鋪?zhàn)鲗幽軌騾f(xié)同工作，共同抵御地震力，確保木塔的結(jié)構(gòu)完整。五、清晰的荷載傳遞路徑 —— 分散風(fēng)險(xiǎn)的策略應(yīng)縣木塔擁有清晰合理的荷載傳遞路徑，從屋架到鋪?zhàn)?，再到柱網(wǎng)，最后傳遞到地基。在這個(gè)過程中，屋架傳來的力通過各個(gè)傳力節(jié)點(diǎn)進(jìn)行分解，避免了大的集中荷載對(duì)木構(gòu)建筑的破壞。這種分散荷載的設(shè)計(jì)理念，在地震發(fā)生時(shí)尤為重要，能夠有效降低地震對(duì)木塔的沖擊力，保障木塔的安全。六、平坐暗層 —— 強(qiáng)化剛度的秘密武器木塔的平坐暗層中，通過斜撐和立柱將上下鋪?zhàn)鲗蛹爸W(wǎng)緊密連接。這些斜撐和立柱不僅強(qiáng)化了暗層的結(jié)構(gòu)剛度，還相當(dāng)于加強(qiáng)版的 “圈梁”，進(jìn)一步提升了整座木塔的整體剛度。此外，金代添加的立柱和斜撐，使暗層與上下鋪?zhàn)鲗有纬梢粋€(gè)堅(jiān)固的整體框架，大大增強(qiáng)了木塔的抗震性能。七、合理的用料選擇 —— 兼顧安全與經(jīng)濟(jì)在選材上，應(yīng)縣木塔遵循合理經(jīng)濟(jì)的原則，多采用小料，有效減輕了木塔的自重。同時(shí)，工匠們也避免使用過小的材料，確保木塔的承載能力。這種科學(xué)的用料選擇，既保證了木塔的安全性，又體現(xiàn)了古人在建筑設(shè)計(jì)中對(duì)經(jīng)濟(jì)實(shí)用性的追求。八、類似纏柱造的結(jié)構(gòu) —— 穩(wěn)定的外形設(shè)計(jì)盡管木塔并非真正的纏柱造結(jié)構(gòu)，但采用了類似纏柱造的設(shè)計(jì)，使木塔逐層內(nèi)收，形成下大上小的穩(wěn)定外形。這種設(shè)計(jì)不僅在結(jié)構(gòu)上更加合理，還賦予了木塔獨(dú)特的美學(xué)價(jià)值，體現(xiàn)了建筑科學(xué)性與藝術(shù)性的完美統(tǒng)一。整座應(yīng)縣木塔，將結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、建造技術(shù)與藝術(shù)美感完美融合，展現(xiàn)了中國古代木結(jié)構(gòu)建筑的精湛技藝，也彰顯了中華民族在建筑智慧上追求卓越、和諧統(tǒng)一的精神內(nèi)核?？拐鸾ㄖ菏刈o(hù)生命與財(cái)富的現(xiàn)代方舟抗震建筑不僅僅是秀肌肉，其意義遠(yuǎn)超單一結(jié)構(gòu)安全范疇，它是融合生命安全、經(jīng)濟(jì)實(shí)力、社會(huì)穩(wěn)定與可持續(xù)發(fā)展的系統(tǒng)性工程。設(shè)計(jì)師既要熟知傳統(tǒng)的建筑數(shù)據(jù)，也要不斷與時(shí)俱進(jìn)，了解最新、*全的科技、技術(shù)、材質(zhì)、工藝等等，是敢于創(chuàng)新、不斷突破自我，創(chuàng)造更加“完美”的建筑，來保護(hù)生命與財(cái)產(chǎn)安全，成為生命的守護(hù)者。

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