天津薊縣獨(dú)樂寺

山西應(yīng)縣木塔

“凸者為榫，凹者為卯，榫卯合攏，古建筑的結(jié)構(gòu)則會(huì)嚴(yán)緊牢固?！痹轿魇∥奈锞挚偣こ處煵駶煽≌f。

這位曾主持過晉祠、朔州崇福寺等多處國保單位修繕工作的古建專家介紹說，榫卯是各種木構(gòu)件凝聚在一起的樞紐，也是古建筑抗御各種外力的內(nèi)在應(yīng)力，堪稱中國古建筑千年不毀的奧妙所在。

在中國古建筑龐大的身軀內(nèi)，隨處可見榫卯的存在。柱頭、柱腳有榫卯，闌額、羅漢枋、柱頭坊等也有榫卯，斗拱各構(gòu)件之間有榫卯，梁架結(jié)構(gòu)和椽材交接處也有榫卯。藻井中有榫卯，門窗中也有榫卯。

“榫卯雖多，卻不露于明處，是中國古建筑的內(nèi)在機(jī)關(guān)?！辈駶煽≌f，榫卯必須是硬木制作，上下左右連貫緊密。柱子無榫卯會(huì)移位，額枋無榫卯則易松弛，斗拱無榫卯脫失折損，梁架中無榫卯歪閃傾斜，椽材無榫卯滾動(dòng)，裝修無榫卯難以連接組合。

近年來，很多中國古建筑在大地震中塌損緩慢，或雖有殘損但未曾坍塌，這些都有力證明，古建筑結(jié)構(gòu)之嚴(yán)密與榫卯連接之功效密切相關(guān)，這是許多現(xiàn)代建筑不可比擬的。

“榫卯的效能早已被實(shí)踐證明，但它的結(jié)構(gòu)力學(xué)功能還有待進(jìn)一步測(cè)試計(jì)算和模擬試驗(yàn)。”柴澤俊說。

秘決一：古建筑的臺(tái)基堪稱整體浮筏式基礎(chǔ)

我國古代很少建造平面復(fù)雜的建筑，主要采用長寬比小于2∶1的矩形。規(guī)則的平面形態(tài)和結(jié)構(gòu)布局有利于抗震。傳統(tǒng)建筑往往是中間的一間(當(dāng)心間)最大，兩側(cè)的次間、梢間等依次縮小面寬，這樣的設(shè)計(jì)非常有利于抵抗地震的扭矩。

中國古代建筑一般由臺(tái)基、梁架、屋頂構(gòu)成，高等級(jí)的建筑在屋頂和梁柱之間還有一個(gè)斗栱層。中國古代建筑的臺(tái)基用現(xiàn)代結(jié)構(gòu)語言描述，堪稱“整體浮筏式基礎(chǔ)”，好比是一艘大船載著建筑漂浮在地震形成的“驚濤駭浪”中，能夠有效地避免建筑的基礎(chǔ)被剪切破壞，減少地震波對(duì)上部建筑的沖擊。中國傳統(tǒng)建筑的梁架一般采用抬梁式構(gòu)造，在構(gòu)架的垂直方向上，形成下大上小的結(jié)構(gòu)形狀，實(shí)踐證明這種構(gòu)造方式具有較好的抗震性能。優(yōu)雅的大屋頂是中國古代傳統(tǒng)建筑最突出的形象特征之一，而且對(duì)提高建筑的抗震能力也做出過相當(dāng)?shù)呢暙I(xiàn)。形成大屋頂(尤其是廡殿頂、歇山頂?shù)?需要復(fù)雜結(jié)構(gòu)和大量構(gòu)件，大大增加了屋頂乃至整個(gè)構(gòu)架的整體性;龐大的屋頂以其自重壓在柱網(wǎng)上，也大大提高了構(gòu)架的穩(wěn)定性。

秘決二：斗拱是古建筑抗震中的又一位重要“戰(zhàn)士”

斗拱是中國古代建筑抗震的又一“秘密武器”，在地震時(shí)它像汽車的減震器一樣起著變形消能的作用。它是由若干斗形的木塊和弓形的短枋木相互交接組合而成的構(gòu)件，用在柱頭頂或額枋之上，起著承托梁架和出挑屋檐的作用。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，屋頂與柱之間的若干組內(nèi)外檐斗拱像彈簧層一樣起著變形消能的作用，從而大大減少了建筑物的破壞程度。歷史上，很多帶斗拱的建筑都能抵御強(qiáng)烈地震，比如山西大同的華嚴(yán)寺，在沒有斗拱的低等級(jí)附屬建筑被破壞殆盡的情況下，帶斗拱的主要殿堂仍能幸存，充分說明了斗拱對(duì)抗震的貢獻(xiàn)。斗拱但能起到“減震器”的作用，而且被各種水平構(gòu)件連接起來的斗拱群能夠形成一個(gè)整體性很強(qiáng)的“剛盤”，按照“能者多勞”的原則把地震力傳遞給有抗震能力的柱子，大大提高了整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全性。

秘決三：榫卯也是抗擊地震的關(guān)鍵

榫卯是極為精巧的發(fā)明，我們祖先早在7000年前就開始使用，這種不用釘子的構(gòu)件連接方式，使得中國傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)成為超越了當(dāng)代建筑排架、框架或者剛架的特殊柔性結(jié)構(gòu)體，不但可以承受較大的荷載，而且允許產(chǎn)生一定的變形，在地震荷載下通過變形吸收一定的地震能量，減小結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。

除了上面所說的秘決之外，中國古代建筑抗震技術(shù)上還有很多獨(dú)特之處，如柱子的生起、側(cè)腳等技法降低了建筑的重心，并使整體結(jié)構(gòu)重心向內(nèi)傾斜，增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性;柱頂、柱腳分別與闌額、地袱以及其他的結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接，使柱架層形成一個(gè)閉合的構(gòu)架系統(tǒng)，用現(xiàn)代術(shù)語來說，就是形成上、下圈梁，有效地制止了柱頭、柱腳的移動(dòng)，增強(qiáng)了建筑構(gòu)架的整體性。梁架系統(tǒng)通過闌額、由額、柱頭枋、蜀柱、攀間、搭牽、梁、檁、椽等諸多構(gòu)件強(qiáng)化了聯(lián)系，顯著增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的整體性;柱子與柱礎(chǔ)的結(jié)合方式能顯著地減少柱底與柱礎(chǔ)頂面之間的摩擦，進(jìn)而有效地產(chǎn)生隔震作用;在高大的樓閣中，如獨(dú)樂寺觀音閣、應(yīng)縣木塔等，都在暗層中設(shè)有斜撐，大大強(qiáng)化了構(gòu)架對(duì)水平?jīng)_擊波反復(fù)作用的抵抗能力。古建筑中諸如此類獨(dú)具匠心之處舉不勝舉，處處都展示出古代工匠們?cè)诳拐鹪O(shè)計(jì)方面的無窮智慧。