古建筑是如何做抗震设计的?

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首先,对待这个问题要客观一些,古人的结构设计并没有合理的结构计算与分析,对于地震的处理手段也没有现在研究的这么多,几千年累积的经验占主要部分。我们现在看到的这些建筑是久经考验的结构存在,设计合理且施工质量高。但是更多建筑都是没有经受考验,只不过不被记载和关注。就普遍意义来讲,肯定是没有现在的建筑抗震的,历史的车轮还是滚滚向前的。

第二,建筑抗震的方式可以分为两种: (1)抗,俗称正面刚,就是他强我更强,这种方式对材料强度要求很好,以古代的建筑材料来看这一方式实现有难度;(2)卸,就是以柔克刚,不跟你硬碰硬,通过巧妙的方式卸载这些地震作用,有点太极的味道,这也符合中国的传统哲学,本人认为这一条贯彻在基本所有现存古建筑的设计思想中。

关于卸,我想了想可能有一下几个方面。

(1)古建筑以木结构为主,质量轻,刚度小(得益于材料和节点形式)。这有两个好处,一个是质量轻就意味着惯性小,地震力就不会很大;另一个是刚度小就意味着周期长,从地震反应谱来看,处于下降段,地震力就更小了。

(2)支座形式特殊。木柱子跟柱础之间并不是完全刚接,而是可动的,在地震作用下,建筑就好像踩在一个滑板上,这就是古代版的隔震支座啊,很巧妙有木有。

(3)节点形式特殊。古代没有什么螺栓,也没有现代混凝土的整体浇筑,中国匠人巧妙设计了隼卯的节点形式,通过构件的相互咬合,不用一颗钉子就把他们连在一起了。这种节点形式平时是没啥转角和相对位移的,但地震来了,他就可以发生相对转动甚至相对滑动。这种节点形式既可以降低结构刚度、减小地震作用(如前述),同时又可以因为相对转动和滑动而耗能,这就是古代版的阻尼器,起到消能减震的作用。

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