我國古建筑抗震篇樣本

國內古建筑抗震篇

中華人民共和國古建筑從總體上說是以木構造為主，以磚，瓦，石為輔發(fā)展起來，從建筑外觀上看，每個建筑均有上，中，下三某些構成，上為屋頂，下為基座，中間為柱子，門窗和墻面。

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古建筑構造

中華人民共和國古代木構造，重要有三種形式。

1、井干式

即是以圓木或方木四邊重疊構造如井字形，這是一種最原始而簡樸構造，當前除山區(qū)林地之外，已很少見到了。井干式構造房子

2、“穿斗式”

是用穿枋、柱子相穿通接斗而成，便于施工，最能抗震，但較難建成大形殿閣樓臺，因此國內南方民居和較小殿堂樓閣多采用這種形式。穿斗式構造房子

3、“抬梁式”（也稱為疊梁式）

即在柱上抬梁，梁上安柱（短柱），柱上又抬梁構造方式。這種構造方式特點是可以使建筑物面闊和進深加大，以滿足擴大室內空間規(guī)定，成了大型宮殿、壇廟、寺觀、王府、宅第等豪華壯麗建筑物所采用重要構造形式。有些建筑物還采用了抬梁與穿斗相結合形式，更為靈活多樣。

抬梁式構造房子

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國內古建筑抗震性能

在國內古代建筑中，有不少經歷多次強烈地震依然完好無損，這是中華人民共和國乃至世界建筑史上抗震奇跡。柔性框架、臺基隔震、\o"搜索更多關于\“斗拱\”信息"斗拱承托、榫卯連接，這是木構造古建筑抗震機理。

房屋類木構造古建筑從下到上分為臺基層、柱框層、鋪作層及屋蓋，其中木框架承受構造絕大某些荷載作用，而墻體只起分割和圍護作用。木框架分層示意圖

1、古建筑所用建筑材料抗震作用

木材屬于柔性材料，材質勻而具備耐拉耐彎和富有彈性，在地震過程中，木材能較好地吸取和消耗地震能量，并且具備較強恢復變形能力，在水平地震作用下可以產生較大側向變形而不致斷裂破壞。2、古建筑構造抗震防震作用

1）木構造古建筑物在外型上常采用長寬比不大于2:1矩形或近似正方形，這就使建筑物質量和水平\o"搜索更多關于\“剛度\”信息"剛度隨高度變化而比較均勻。規(guī)則對稱平面布置方式使建筑物質心與建筑物\o"搜索更多關于\“剛度\”信息"剛度中心最大限度地重疊，極大地避免了建筑物在遭受地震作用時，由于建筑物質心與剛心不重疊而導致扭轉效應對墻體剪切作用。2）木構造房屋構造骨架是一種由木柱、木梁構成\o"搜索更多關于\“框架構造\”信息"框架構造，梁與柱節(jié)點事實上是一種半剛性、半鉸接節(jié)點，柱底直接擱置于石質基本上，或者直接嵌入基本凹槽，或將木柱做成淺榫與基本連接。

木框架起承擔和傳遞屋頂所有荷載作用，而墻體僅起維護空間作用。在地震作用下，梁柱榫卯連接處摩擦滑移耗能，而柱底轉動滑移減震，形成良好隔震消能構造體系。3）木構造房屋中，構造構件聯(lián)結均采用榫卯聯(lián)結，雖然榫卯削弱了木構件承載面積，使結點處承載力有所下降，但古建筑構造中材料余度很大，削弱后木截面面積仍足以承受較大荷載，從而充分運用了半剛性接頭柔性。榫卯聯(lián)結不但變化了構造特性，并且在地震中由于榫卯接觸面摩擦，耗散了地震能量，相稱于在節(jié)點處安裝了阻尼器，從而減小了構造地震響應。榫卯構件

3、古建筑整體上抗震作用

建筑上，有是以多根圓柱承重，本地震力作用于建筑時，圓柱之間會產生緩沖力，從而使建筑不致因地震突然襲擊而遭到破壞。有是采用多層框架，它近似于當代建筑圈梁，是一種很有效加固防震T-段。有些在\o"搜索更多關于\“斗拱\”信息"斗拱和梁柱之間，為多組三角形，本地震力用于建筑物時，便會分散到若干小三角形體上，使地震力不集中在某一點上。\o"搜索更多關于\“斗拱\”信息"斗拱蘆山震中百年老屋，天津薊縣獨樂寺，山西應縣木塔等國內許多古代建筑都成功地經受過大地震考驗，千百年來均經歷過多次地震依然傲然挺立。古建筑為什么能抗震？它們又是怎么抗震？絕招一：古建筑臺基堪稱整體浮筏式基本

國內古代很少建造平面復雜建筑，重要采用長寬比不大于2∶1矩形。規(guī)則平面形態(tài)和構造布局有助于抗震。老式建筑往往是中間一間（當心間）最大，兩側次間、梢間等依次縮小面寬，這樣設計非常有助于抵抗地震扭矩。

中華人民共和國古代建筑普通由臺基、梁架、屋頂構成，高級別建筑在屋頂和梁柱之間尚有一種斗栱層。中華人民共和國古代建筑臺基用當代構造語言描述，堪稱“整體浮筏式基本”，好比是一艘大船載著建筑漂浮在地震形成“驚濤駭浪”中，可以有效地避免建筑基本被剪切破壞，減少地震波對上部建筑沖擊。中華人民共和國老式建筑梁架普通采用抬梁式構造，在構架垂直方向上，形成下大上小構造形狀，實踐證明這種構造方式具備較好抗震性能。優(yōu)雅大屋頂是中華人民共和國古代老式建筑最突出形象特性之一，并且對提高建筑抗震能力也做出過相稱貢獻。形成大屋頂（特別是廡殿頂、歇山頂?shù)龋┬枰獜碗s構造和大量構件，大大增長了屋頂乃至整個構架整體性；龐大屋頂以其自重壓在柱網上，也提高了構架穩(wěn)定性。絕招二：\o"搜索更多關于\“斗拱\”信息"斗拱

\o"搜索更多關于\“斗拱\”信息"斗拱是中華人民共和國古代建筑抗震又一位重要“戰(zhàn)士”，在地震時它像汽車減震器同樣起著變形消能作用。它是由若干斗形木塊和弓形短枋木互相交接組合而成構件，用在柱頭頂或額枋之上，起著承托梁架和出挑屋檐作用。本地震發(fā)生時，屋頂與柱之間若干組內外檐\o"搜索更多關于\“斗拱\”信息"斗拱像彈簧層同樣起著變形消能作用，從而大大減少了建筑物破壞限度。歷史上，諸多帶\o"搜索更多關于\“斗拱\”信息"斗拱建筑都能抵抗強烈地震，例如山西大同華嚴寺，在沒有\(zhòng)o"搜索更多關于\“斗拱\”信息"斗拱低級別附屬建筑被破壞殆盡狀況下，帶\o"搜索更多關于\“斗拱\”信息"斗拱重要殿堂仍能幸存，充分闡明了\o"搜索更多關于\“斗拱\”信息"斗拱對抗震貢獻。\o"搜索更多關于\“斗拱\”信息"斗拱但能起到“減震器”作用，并且被各種水平構件連接起來\o"搜索更多關于\“斗拱\”信息"斗拱群可以形成一種整體性很強“剛盤”，按照“能者多勞”原則把地震力傳遞給有抗震能力柱子，大大提高了整個構造安全性。絕招三：榫卯是抗擊地震核心

除了這些較明顯手法外，中華人民共和國古代老式建筑中還使用了大量其她技術辦法，這些辦法是古建筑抗震核心。例如榫卯使用，榫卯是極為精致創(chuàng)造，咱們祖先早在70前就開始使用，這種不用釘子構件連接方式，使得中華人民共和國老式木構導致為超越了當代建筑排架、框架或者剛架特殊柔性構造體，不但可以承受較大荷載，并且容許產生一定變形，在地震荷載下通過變形吸取一定地震能量，減小構造地震響應。尚有如柱子生起、側腳等技法減少了建筑重心，并使整體構造重心向內傾斜，增強了構造穩(wěn)定性；柱頂、柱腳分別與闌額、地袱以及其她構造構件連接，使柱架層形成一種閉合構架系統(tǒng)，用當代術語來說，就是形成上、下圈梁，有效地制止了柱頭、柱腳移動，增強了建筑構架整體性。梁架系統(tǒng)通過闌額、由額、柱頭枋、蜀柱、攀間、搭牽、梁、檁、椽等諸多構件強化了聯(lián)系，明顯增強了構造整體性；柱子與柱礎結合方式能明顯地減少柱底與柱礎頂面之間摩擦，進而有效地產生隔震作用；在高大樓閣中，如獨樂寺觀音閣、應縣木塔等，都在暗層中設有斜撐，大大強化了構架對水平沖擊波重復作用抵抗能力；在外檐柱間設立較厚墻體，起到當代建筑中“\o"搜索更多關于\“剪力墻\”信息"剪力墻”作用諸如此類，舉不勝舉，大到建筑群體布局解決，小到構件斷面尺寸設計，處處都展示出古代工匠們在抗震設計方面知識和匠心。墻倒屋不塌穿斗木構架民居(曲哲)【按】前兩天（、10、7）發(fā)生在云南普洱6.6級景谷地震以其相對較小傷亡不久淡出公眾視野。無論從所發(fā)布震級還是震源深度角度來看，景谷地震都應當比魯?shù)榈卣鹁邆涓笃茐男?，但為什么前者導致傷亡遠遠不大于后者？云南省地震局給出解釋基本靠譜（云南省地震局局長皇甫崗8日表達，7日晚發(fā)生景谷6.6級地震人員傷亡較小重要因素是本地房屋構造好、植被覆蓋好、人口密度小。7日21時49分普洱市景谷縣發(fā)生6.6級地震，震源深度5千米，當前導致1人遇難、324人受傷。本次地震震級高，波及范疇廣，是景谷縣有歷史記錄以來震級最高地震，大理、德宏、昆明等多地震感明顯，但人員傷亡相對教小。對此，皇甫崗解釋說，景谷本地民房多為穿斗木質構造，抗震性能強；此外，本地生態(tài)環(huán)境好，森林覆蓋率超過70%，致使地災較弱；加之人口密度小，因此傷亡相對同級別地震較少。據(jù)資料記載，滇西南地區(qū)同級別地震烈度普遍比滇東要低一度?！斑@與滇西地區(qū)是花崗巖堅硬基底關于?！被矢徟e例說，1988年11月6日瀾滄耿馬7.6級地震烈度與

穿斗式木構架特點可總結為“穿枋過柱，斗成房架”，即以貫穿柱截面穿枋將橫向柱（涉及內柱、檐柱和瓜柱）連接成一排架子，檁子直接支承于柱頭，而不用梁。川南地區(qū)穿斗式木構架民居多采用隔柱落地形式，即內柱與瓜柱間隔布置，形成“三柱兩墩”或“五柱三墩”格局。在內柱外側往往各布置一根檐柱，如下左圖所示。在構造縱向，采用斗枋和纖子將各榀橫向木構架連接在一起。在纖子上皮直接鋪設木樓板，形成第二層空間，如下右圖所示。圍護墻也是穿斗式木構架民居重要構成某些。建房時先立木構架，再建填充墻。

年代較為久遠老式木構架房屋往往以木板墻作為隔墻和圍護墻。這種墻體與木構架之間連接可靠，自身變形能力大，往往破壞非常輕微甚至沒有可見損傷。與之相比，年代較近木構架房屋則大量采用120mm甚至60mm厚磚墻作為填充墻，其變形能力小，側向易失穩(wěn)，很容易崩塌。磚墻與木構架之間連接錨固困難也是磚墻易倒因素之一。本地常用連接辦法如圖3-14所示，即將釘在木柱中釘子埋置于磚墻砂漿層中，為磚墻提供拉結。在諸多狀況下連如此簡易拉結辦法都沒有。

從某種意義上說，穿斗式木構架雖然可以有效承重，但并非有效抗側力體系。這與含砌體填充墻鋼筋混凝土框架或鋼框架構造有本質區(qū)別。后者自身不但承擔所有豎向荷載，并且是重要抗側力體系，可有效地抵抗從多遇地震、強風至罕遇地震等不同級別側向作用。

相比之下，帶磚墻穿斗式木構架與鋼支撐框架更加相似。在鋼支撐框架中，鋼框架承擔所有豎向荷載，但抗側剛度較小，難以滿足多遇地震等側向作用下側向位移規(guī)定；鋼支撐則不承擔任何豎向荷載，僅為構造提供抗側剛度和承載力，是必不可少構造構件。帶磚墻穿斗式木構架也是這樣雙重構造體系。它由承重木構架和抗側磚墻兩某些并聯(lián)而成，如下圖所示。由于砌體填充墻對于控制整體構造在正常使用狀態(tài)下側向位移有必不可少作用，宜將其作為構造構件看待。但與砌體構造不同，這里砌體填充墻不承受豎向荷載，砌體墻崩塌不會及時導致整體構造崩塌。因而砌體填充墻在整體構造中屬于“次要構造”。與之相對，木構架則為“主體構造”。

蘆山地震中，穿斗式木構架民居震害可分為木構架自身震害和填充墻震害兩某些。木構架自身震害以柱腳滑位、榫頭脫出和木構架縱向整體傾斜等為主，在蘆山地震木構架震害中仍屬少數(shù)（如下圖）。而最重要震害體現(xiàn)為砌體填充墻開裂與崩塌。

對蘆山地震災區(qū)三棟具備不同類型填充墻典型穿斗式木構架民居進行現(xiàn)場脈動測試，以把握其動力特性。所選用三棟典型民居位于四川省蘆山縣雙石鎮(zhèn)雙河村茨竹坡組，位于蘆山地震VIII度區(qū)。三棟民居彼此相距不超過100米且地形相似，房屋規(guī)模也比較相近，在本地具備很強代表性。三者構造布置下圖所示。三者最重要區(qū)別在于填充墻形式。其中，構造A砌體填充墻在蘆山地震中受損嚴重，已完全拆除，木構架在四角用四根斜放圓木作暫時支撐。據(jù)本地人簡介，雖然是新建穿斗式木構架，其自身抗側剛度極小，在砌筑填充墻之前若不作暫時支撐將發(fā)生過大歪斜，影響使用甚至也許危及安全。構造B年代相對較久，在房屋首層采用木板墻作為填充墻，二層為半開敞空間，用于儲物與晾曬。在構造B正立面局部有少量磚墻。構造C中填充墻均采用實心磚砌筑。但這些磚墻在蘆山地震中有所損傷，剛度也許有所下降。但詳細下降限度已無法評估。

以構造縱向基本周期為例，不含填充墻而僅有木構架構造A基本周期平均值為0.74秒，平均阻尼比分別約為2.8%和5.2%。與之相比，帶有填充墻構造B和構造C基本周期遠不大于構造A。在構造縱向，兩者平均自振周期均為0.09秒?？梢?，無論是木板墻還是磚墻，對穿斗式木構架房屋自振周期均有非常明顯影響。填充墻是穿斗式木構架民居抗側剛度重要源，是其構造體系中不可缺少某些。

對蘆山縣雙石鎮(zhèn)民居建筑破壞狀況進行抽樣調查。所調查區(qū)域如下圖所示，為隨機選用。并沒有刻意選擇震害較重或較輕區(qū)域。對所選區(qū)域內房屋逐個調查，以的確其破壞級別。砌體構造（依照與否設立構造柱，分為約束和