中国古建筑榫卯结构在地震区运用的优势

一提到中国古建筑，榫卯结构的形式让我们眼前一亮，我们的祖先很早就开始使用这种建筑形式了，而今它在国内外的建筑界都产生了很深远的影响。作为我国独特的工艺创造，我们更应该将其运用得淋漓尽致。本文将中国古建筑中榫卯结构的形式与地震区实际情况相结合，并举出相类似的案例来阐明榫卯结构的建筑形式应在地震区广泛运用。

　　谈及中国古建筑，我们很容易就会想到榫卯结构的建筑形式，榫卯结构早在7000多年前的河姆渡新石器时代，我们的祖先就已经开始使用了，榫卯结构作为中华民族独特的工艺创造，有着悠久的历史。榫卯的功能，在于使千百件独立、松散的构件紧密结合为一个符合设计要求和使用要求的，具有承受各种负荷能力的完整的结构体。这个结构体不管是作为建筑还是单个的物件而言都是比较稳固的，这就是榫卯结构的奥秘所在。
　　一．榫卯结构作为中国古建筑形式其优势所在
　　中国古建筑形式是下属于我国古代建筑学的一个方向，我国古代建筑学是一门综合性的学科，是通过一定的建筑艺术形式和一定的工艺技术表现出来的。有人说：“中国古代建筑的大木结构不用一根钉子”，这样的说法其实是一种夸大的说法，但是如果单指大木结构的榫卯则是完全正确的。中国古代建筑的结构，以木材、砖瓦为主要建筑材料，以木架结构为主要的结构方式，木构件间的联接又以榫卯结构为主。作为以榫卯结构为主的建筑形式它的优势是值得我们学习的。由此可见榫卯结构的建筑具有稳定性，并且在经历强烈的震荡都能保存完好，即使是倒塌也能将灾难降到最小。
　　二．榫卯结构建筑形式对地震区建筑的意义
　　所谓地震区，就是地震活动频繁而强烈的区域。我国现有六个地震区，分别是天山地震区、青藏地震区、华北地震区、东北地震区、华南地震区及台湾地震区。对于地震高发的地区而言，榫卯结构的建筑形式就显得尤为重要。与西方砖石结构建筑的“以刚克刚”不同，中国传统的木结构建筑在抵抗地震冲击力时，采用的是“以柔克刚”的思维，通过种种巧妙的措施，其目标是以最小的代价，将强大的自然破坏力消弥至最小程度。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”，不能不让人叹服“柔”的力量。我国古代选择了木材等有机材料作为结构主材，其发展是世界上历史最悠久、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。
　　我国木结构技术的发展，若仅从浙江余姚河姆渡遗址算起，迄今至少已有近7000年的历史。而西方数千年中一直采用承重墙体系，直到工业革命以来、近现代科学技术发展之后，才意识到框架结构的优越性，遂开始大规模地普及，更值得玩味的是，这种框架体系仍然是"以刚克刚"。
　　三．结合实例分析榫卯结构建筑对地震区的益处
　　说到榫卯结构的抗震性不得不提的就是应县木塔，它是中国古代建筑抗震能力的杰出代表。
　　
　　山西应县佛宫寺释迦塔(应县木塔)（见图一）是中国古代传统建筑杰出抗震能力的集中代表。这座木塔是当今世界现存最高的木结构建筑，竣工于1056年，处于大同盆地地震带上。木塔建成200多年即遭受大震，余震连续7天，木塔附近的房屋全部倒塌，而木塔岿然不动；在此后的近千年中，木塔经历了多次大地震的考验而安然无恙。在战乱之际，木塔还承受过200余发炮弹的轰击，亦无大损。木塔之所以有如此杰出的抗震能力，在于前述诸多抗震技法的综合和提高：木塔平面是规则的正八角形，利于抵抗地震波产生的扭曲力；木塔高达4.4米的砖石基座坚实、稳定，形成一个“浮筏”，承载着全塔的重量(约 1300吨)；木塔内梁与柱的连接完全通过斗栱完成，各种构件则通过榫卯连接，全塔的主要构件不用一钉一铆，这种连接形式类似于半固结半活铰的状态，能承受较大的弯矩；构架水平分层，在地震波中的垂直冲击波攻击下，可以通过“弹跳”的方式消解巨大的破坏能量；构架的整体性有力地抵抗旋转波，所有的柱子都用顶部的梁枋连结成一个筒形的框架，保证了构架的稳定性；柱子之间砌筑有厚实的墙体，牢牢地“抱”住各柱子，增加了构架的整体性，而且这些墙体能作为剪力墙发挥作用；立柱侧脚、平面逐层缩小，有效地降低了塔的重心，并使整体结构重心向内倾斜，增强了塔的稳定性，这样既使塔身形成美丽的曲线，又能把水平的地震冲击力分解成垂直方向的压力；周边有一圈柱廊，各圈柱廊被水平构件连接成一个刚中带柔的整体；为了加固结构框架，在八边形木塔的四个斜向应面上，自上而下采用了剪刀撑做法。（见图二）
　　四．总结
　　根据以上的例子我们看出整座木塔表现出结构、技术与艺术形象的高度和谐，表里如一，这是中国古代木结构建筑，也是我们中华民族的“传统美德”之一。在近千年前我们的祖先就能建造出如此庄严美丽而坚固耐久的建筑，充分显示出当时的匠人对数学、力学、材料学、结构学的研究已经相当深入，更重要的是榫卯结构这样的建筑形式是值得我们继续延用的。
　　在今天由于自然环境日益恶劣，地震也在国内外频频出现，天灾虽然是不能避免的，但是我们仍旧有义务利用科学的手段将灾难的危害减到最小，而建筑上的榫卯结构在地震区的运用可谓是很有优势的。