穿斗式古建筑的抗震性能问题研究

2019-04-02艾笑竹四川大学锦江学院四川眉山620860

中国房地产业 2019年5期

文/艾笑竹四川大学锦江学院四川眉山 620860

地震时，由于地震波的作用产生地面运动，通过房屋基础影响上部结构，使结构产生振动，房屋振动时产生的惯性力就是地震荷载。地震波可能使房屋产生垂直振动与水平振动，但一般对房屋的破坏主要是由水平振动引起，因此，设计中主要考虑水平地震力。穿斗式古建筑的抗震的原因主要从以下几方面来考虑：

1、选址得当

古代建筑从选址到开始建造要经历漫长的时间，其中选择合适的地点进行建造对建筑的抗震至关重要。在地震频繁的四川地区，尽量选址在平原的川西地区，其次交通、河流和附近是否又建筑物也成古建筑选址的重要因素。居民从性质规模形态与行政建置相互关系的角度来划分，有三种居住选址基本形态。一是盆地内农业最为发达，人口最多，城镇聚落大多集中在盆地内。二是沿主要交通线，特别是古驿道、古栈道、古盐道及茶马古道等古商道分布较多。三是沿江河溪流分布的城镇乡场多，规模大。四是坝子、河谷地区有较多的城镇乡场分布。［1］

除此之外，四川建筑的选址还有其他的几个原则：

要塞原则：在古代四川地区，虽然盆地四周地形险峻，但是古人选址还是要考虑到军事因素。

码头原则：古代由于交通运输不发达，大多数物资运输都通过河道，而河流亦是生活必不可少的条件。

2、地基坚实而匀称

无论是古建筑还是现代建筑，基础工程都是抗震的重要条件，尤其是在四川这样的多地震省份。如果地基不夯实，或者是软硬不均匀，那么遇到地震就会发生沉降现象，建筑自然也就会增加倒塌的危险。

图1 三开间带前廊穿斗式木构建筑剖面图（作者自绘）

古代建筑的地基基础大致分为三类：夯土基础，瓦渣基础，灰土基础，桩基础。［2］而普通住宅由于要求没有官式建筑那么高，所以只打浅基础即可。

3、梁架用材尺寸得当

穿斗式木构建筑虽然不像北方古建筑那样用材过大，但是原则上还是参照《营造法式》和《清式营造则例》官式建筑的用材尺寸。

“材”是木构建筑中的构件“栱”的断面，它本身的高宽比为3：2，再将高分成15份，宽分成10份，其中一份成为分。材的高度《营造法式》称为“广”。《营造法式》把材分为八个等级。［3］

4、柱网布置合理

以最基本的三开间带前廊的穿斗式古建筑为例，四排排架组成基本的配置方法，构成内外两圈柱子的配置方式。类似于现代框架梁柱结构中的柱，这样建筑的立面就可以灵活布置。平面的面宽，进深，构架高。面阔与进深的比例及高于进深的比例均在4：3左右。这样的平面布置与高度的比例是很稳定的，有利于抗侧向水平推力。而在四川岷江沿岸这样多地震地区，穿斗式木构建筑则在各贴柱顶之间加一道穿枋，檐柱间设地脚枋，来保证整体的稳定性。当地居民不用土墙作为建筑的围护结构，而是编笆泥墙，也保证了地震时不造成更大伤害。

5、柱子侧脚起稳定作用

柱子侧脚是我国古代建筑工匠在长期的实践过程中，创造的一种稳定木结构的方法，在宋代《营造法式》一书中，已被定为建筑结构的一种制度。这种方法就是将建筑物两侧的柱子柱脚向外侧出，柱头向里收，如果把柱头上连接的枋子绘成图，便成为一个平顶方形锥体。四川古建筑也借鉴这种做法，这样在建筑物遇震时，重心不易外出，比较稳定。

6、撑弓吊瓜起辅助作用

撑弓吊瓜是四川地区穿斗式木构建筑的建筑特点，挑枋穿出檐柱和廊柱端头由吊瓜穿入封住，撑弓一段插入廊柱，一段穿入挑枋和吊瓜，这样，挑枋、撑弓、吊瓜就形成了一个稳定的三角形结构，三个构件相互锁住，为建筑结构的稳定又起到了重要作用。

图2 廊穿斗式木构建筑撑弓吊瓜及燕尾榫平面示意图（作者自绘）

7、榫卯严实结合紧而不固

四川地区的榫卯和其他地区的榫卯结构原理大致相同，但只是形制方面有些区别。例如：燕尾榫，馒头榫。分类上也有有单卡和双卡之分，结构中一般榫卯形式都是单卡，但是较为重要的节点和联接薄弱的地方也或用双卡来增加稳定性。榫和卯结合严实，紧密，但是由于榫卯结构的特点左右前后方向都不能拉扯开，只能从上方将榫卯分开。