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摘要: 应县木塔

山西应县木塔抗震设计

山西应县佛宫寺释迦塔,也就是应县木塔,是全国重点保护文物单位,中国古代传统建筑杰出抗震能力的集中代表。


木塔建于公元1056年,塔高67.3米,底层直径30.3米,是世界上现存唯一最古老最高大的纯木结构楼阁式建筑。全塔结构上没用一颗铁钉,全靠木结构和54种斗拱卯榫咬合叠垒而成,堪称世界古木建筑的典范。



木塔建成200多年即遭受大震,余震连续7天,木塔附近房屋全部倒塌,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。



建筑工程专家和地震专家考证分析,千年木塔之所以有如此杰出的抗震能力,在于诸多抗震技法的综合运用:


  1. 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;

  2. 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;

  3. 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;

  4. 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;

  5. 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;

  6. 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;

  7. 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;

  8. 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;

  9. 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。


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。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,而且对地震的破坏机理已有了相当的了解,抗震经验已积累到了很高的水平,既令人惊奇,也令人自豪。