地震天灾袭击 为何多地古建筑仍屹立不倒？

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8月3日，云南鲁甸发生6.5级地震，造成伤亡近4000人。然而，在8.09万间房屋倒塌、近23万人需要安置的同时，人们发现鲁甸桃源回族乡拖姑村200多年历史的清真寺却几乎完好无损，在灾后第二天正常开放，供村民诵读经文，做礼拜。

独乐寺观音阁

拖姑清真寺

大同应县木塔

无独有偶，1976年唐山地震，唐山附近的蓟县独乐寺观音阁仍安然无恙；2008年四川汶川地震，600多年历史的报恩寺仅墙体开裂，主体建筑仍没有倒塌；2013年四川芦山地震，位于震中的百年老宅张家大院仅仅脱落了几块砖瓦……它们在山崩地裂的强震中，以一道毅然矗立的身影，给后人无尽的启示与思索。

柔性框架结构具有弹性

拖姑清真寺位于鲁甸县城往东10公里的桃源回族乡拖姑村，是云南省五大古寺之一。它始建于雍正八年（1730年），1755年经主寺阿訇赛焕章牵头，到四川、贵州、陕西、宁夏以及省内各地募捐，相继建起了唤醒楼、厢房等。目前寺内建筑除被用作宗教场所外，还被用作教学用房等。

“当时我在离桃源很近的威宁。地震发生的时候，威宁地动山摇，就像筛子筛东西一样，人都站不稳。当时我还想，拖姑清真寺完了。”在寺内教书的老师马关灿回忆道。但是当他随后赶回寺院时，却发现这座古老的寺院几乎完好无损。

“拖姑清真寺用圆柱和横梁交接而成，殿堂有36根大圆木柱支撑，两根大‘抬担’横加在殿堂的上方，以横木连接四边木柱，把整个殿堂各部分紧紧拉连成一体，而且整个建筑没有用一颗钉子，榫卯环环相扣。”拖姑清真寺研究专家马应良这样描述清真寺的独特构造。而在中国文化遗产研究院高级工程师张之平看来，中国传统木结构建筑各个构件之间的节点不用钉子连接而以榫卯相吻合的连接方式，使得木结构建筑构成富有弹性的框架，具有相当的弹性和一定程度的自我恢复能力。

“它是一个柔性的框架结构，允许有一定的变动以及这个变动带来的一定程度的变形，在地震荷载下通过变形释放一部分地震能量，从而减小建筑的地震响应。”张之平说，当然，如果变形超出建筑所能负载的限度，还是会导致其倒塌。

“木结构建筑与地基之间的关系也能起到一定的稳定作用。”张之平认为，中国古代建筑整体为平摆浮筏式，它平时利用柱子和柱础之间的摩擦力保持建筑的稳定，在地震的水平力下，建筑可能晃动一下，就能释放地震能量，减少地震波对上部建筑的冲击。“它像一个桌子摆在地上，地震来了，桌子晃动几下可以释放一部分地震能量，也就是古语中所说的‘房倒屋不塌’，既房子的某些构件可能坏了，但是整体结构还不至于倒塌。”张之平说。

斗拱、升起、侧脚等提高了木建筑的稳定性

“我们祖先知道自己的能力不能与大型自然灾害抗衡，所以采用顺应自然、避让自然的宗旨。对于地震，不采用以刚克刚，而采用以柔克刚的防震理念。”广州大学建筑与城市规划学院教授汤国华提纲挈领地说。

而以汤国华多年从事古建筑维修的经验来看，这种以柔克刚的防震理念具体体现在木建筑的造型、用材、构造等中。“木建筑体型上小下大、上尖下拙，这可以降低形心和重心，有效避免地震引发的‘鞭端效应’，减少地震对建筑的冲击。材料采用木材，轻而有弹性，木材又多选择更轻、弹性更好的杉木、松柏。构造采用榫卯节点、斗拱分层等方式。地震时，靠木结构内部的自摩擦力和反向弹性力消耗地震能量。”汤国华表示。

“斗栱是中国古代建筑避震的一个重要设计，在地震时它一方面像汽车的减震器一样发生垂直弹性变形以减少振动的竖向传递，另一方面，通过各种水平构件连接起来的斗栱群，形成整体水平弹性力以减少振动的水平传递，这样保护了古建筑最重要的构成部分——大屋顶的相对稳定，使得整个古建筑不至于倾倒。”汤国华以至少经过8次6.0级地震仍屹立不倒的山西大同应县木塔，他说，应县木塔的八角形框架、塔内上下层的连接都使得其具有很大的稳固性，而其最大的独特之处就是通过无数斗拱的巧妙组合使得塔身避开风振力和地震力的频率，在地震力作用下不与其抗衡而轻微扭转避让，减少地震响应。

汤国华认为，我国的木结构建筑无论宫殿还是民居，整体造型是内聚设计，如柱子的侧脚、排列在屋架上的檩条在两端山墙节点都有升起，这种做法把承重构件及其上部荷载的重量分力内聚，加强抵抗外倾倒塌的破坏力。“我曾经在汶川地震后考察过二王庙，当时发现：凡是在经济困难时期曾经用砖柱代替木柱、用钢筋混凝土梁代替木梁的构件，在地震中都断裂或者倒塌，因为砖柱和钢筋混凝土梁架既重又没有弹性，反而在地震中增加了有害的惯性力。”

“除了这些显著的手法，中国古代传统建筑中还使用了大量其他技术措施，比如柱顶、柱脚分别与阑额、地袱以及其他构件连接，形成闭合的构架系统，增强了结构的整体抗衡力。”汤国华表示。

呼吁加强调查研究

“木建筑中蕴涵了很多先人的智慧，确实比砖石结构建筑抗震。”中国文化遗产研究院副院长侯卫东说，但并不是有这样的特性，就表示木建筑都能在地震中屹立不倒。侯卫东认为，即使在震区，不同地方的地质条件不一样，地震对古建筑带来的影响也不同，这与古建筑本身以及所处的环境密切相关。“建筑的大小、柱子的高低、层高都会影响它的抗震能力，而且建筑是在山顶、山坡，或者是在山脚，地震导致的结果都不同。”

“什么样的条件会导致什么结果，一座古建筑是否需要针对地震进行修缮，地震对它的影响有多大？这些都需要科学的调查和依据，但是很遗憾，我们在这方面做得很少，大家都停留在感性判断的阶段，没有科学依据。”张之平呼吁对这方面的调查研究赶紧行动起来。

而对多方面解释了木建筑独特构造的汤国华也表示，对于这些结论，他也是凭多年修缮各种古建筑的经验领悟出来，很多观点还没有经过实验的证实。“关于古建筑的防震原理，我国的研究至今很不深入，很难有权威之说，而对于古建筑的各种科学原理，前人的智慧尚未有系统的总结。这几年多地发生地震，对于古建筑防震的研究也应该重视起来。”

对于抗震预防，侯卫东表示，现在还没有统一的标准。“其实很多古建筑的维修与抗震要求不相符，因为古建筑有其本身的结构、设计，现在假如为抗震加一些构件，就不能保证其真实性。古建筑的精华之处就在于每一栋都是独特的，需要有详细的测绘以及量身定制的实施方案。”侯卫东说。

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