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【用事实说话】木结构古建筑到底抗不抗震,结果震惊你
地震和台风是建筑面临的重大挑战,古代工匠在和自然界的奋斗中采取了非常实用和科学的态度,发展出了古代建筑抬梁式和斗拱结构的设计,以应对地震的考验。
实际上木材的抗震性能是很好的,一般数据认为抗震性能木材>钢筋混凝土>粘土砖。那么从历史上看的实际效果如何呢?
尼泊尔8.1级强震12座世遗建筑被损,砖石墙体十分脆弱
2015年4月25日14时11分,尼泊尔发生8.1级地震,共计损毁了14座重点古建筑,其中12座为世界文化遗产,大部分为完全坍塌,重建时间预计长达5至10年。
在遭受强震重创前,加德满都谷地的古建筑早已濒危,震后被损毁建筑修复难度极大。联合国教科文组织主管波克娃说,联合国教科文组织已准备协助尼泊尔从“巨大的灾损中重建,包括历史遗迹及加德满都谷地的建筑”。
不仅如此,地震中很多砖混结构的现代建筑也大部分倒塌,给当地的生产生活造成了重大损失。少数硕果仅存的古代建筑,也受到了不同程度的损失。
海城地震和唐山大地震中,辽金建筑经受住了考验
1975年2月4日辽宁海城地震和1976年7月28日唐山大地震中,各种结构类型的建筑都经受了一次严酷的考验。唐山地震时,蓟县的烈度达到了8度,辽代(984年)的独乐寺山门和20余米的观音阁却完好无损。
海城地震中,一些水泥砂浆砌筑的和结构的建筑多数震塌,但朝阳市三学寺和关帝庙等古建筑只是瓦面部分略有损伤,整座建筑基本完整。
10.1级地震故宫模型屹立不倒靠的是什么
建成600多年以来,紫禁城经历了200多场极具破坏性的地震,但每一次都能全身而退,在风雨之中屹立不倒。为解开其中秘密,按照1:5的比例,以中国古建筑榫卯和斗拱的结构,复制出一栋微缩紫禁城模型,并对它进行地震模拟测试。
模型依次挑战4级、4.5级及5级地震,每次持续30秒。
接着7.5级,左右两面的墙,明显已经支撑不住,轰然倒塌。
然后,实验强度进入9.5级以及更高程度,这是有记载以来最高的地震强度,相当于200万吨TNT炸药的当量。
10.1级的时候,简直是岌岌可危!
然而,尽管经历了如此持续而又剧烈的晃动,模型却仍稳稳当当地立在原地,只是发生了轻微位移。
实验表明,斗拱结构就相当于汽车里的减震器,木块牢固结合,每层又有松动的空间,零件的摩擦和转动,有效抵消了地震产生的冲击力。
除了机巧的斗拱,紫禁城的抗震还有玄机——柱子。一般建筑的柱子,都是深扎在地基里 ,一遇到强震就会直接从中折断。
而紫禁城的柱子,有一定的移动空间,这就避免了因折断而造成的整栋倒塌,哪怕遇到强烈的震动,只会稍微发生一点位移。
何为古建筑“柔中带刚”的特点
这种“柔中带刚”的特点,造就了紫禁城抗震的奇迹。除此之外,古人是如何做到“柔中带刚”的呢?
明清时期一些高大的建筑物,基础工程十分讲究。传统做法是房基槽坑以下先打木桩,以碎石掐档,灌浆砸实。然后夯筑小夯灰土若干步,用砖砌磉墩和栏土墙,码柱础石,以砖石包砌台帮。这样就形成了下部是柔性结构,上部是刚性结构的整体,对抗震是十分有利的。

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