墙倒屋不塌的秘密

不同于西方砖石建筑体系，中国古代建筑采用土木作为主要建筑材料，形成了独一无二的木构架建筑体系。中国传统木构架建筑的修建，先在台基上立柱，在立柱上架横梁，最后在横梁上铺设屋顶。屋顶重量由梁传给柱子，再由柱子传到地面。柱子之间的墙壁，无论是土、石或砖，都不承重。因此地震来袭时，即使墙倒了，只要柔性连接的木构架不发生断裂，整个建筑就不会倒塌，体现出了以柔克刚的文化内涵。“墙倒屋不塌”就是民间对木构架建筑优越抗震性能的生动描述。那么，承担房屋全部重量的木构架是如何构成并发挥抗震作用的呢？这就需要从古代建筑三段式结构的角度来分析。

北宋建筑工匠喻皓在其著作《木经》中记载：“凡屋有三分，自梁以上为上分;地以上为中分;阶为下分。”中国古代建筑以大屋顶、木构架、高台基著称于世，形成了“天覆地载，中流砥柱”的结构形式。

上分——天覆·大屋顶

“屋”字最初是指上盖或者屋盖的意思，后来发展为以它来代表整座房间，可见人们很早就对屋顶给予了充分的重视。除了保护墙体、增大建筑体量和标示等级外，屋顶在稳固建筑、传递载荷、提高房屋抗震性方面，也起到了举足轻重的作用。

屋顶由屋面和木梁架两部分组成，木梁架由支撑屋面的椽子和平铺在椽子上、用于承托瓦件的望板组成，屋面则包括瓦件和吻兽。木梁架装好后，铺上抹好灰泥的草席作为底层，之后铺设屋面材料，整个屋顶就形成了。屋顶的体量在单座建筑中占很大比例，甚至可达到立面高度的一半。同时，屋頂重量还很重，整个建筑的绝大部分重量即在于此。又大又重的屋顶放置于屋身之上，看似对屋身造成了巨大的压力，同时又增加了地震时的惯性，对整个木构架来说甚至是一种破坏力，但这种破坏力却产生了两方面的积极作用：静止时，这种力使屋身原本相对松散的木构件之间的摩擦力和阻尼得到增加，彼此连接更加密合，木构架呈现出更加稳定牢固的状态，可谓“压得稳”;地震来袭时，厚重的大屋顶凭借自身的重量有效约束了屋身木构架的位移范围和强度，使之具备抵抗一定由地震产生的侧向载荷与侧向变形的能力，房屋的整体性和稳定性得以增强，可谓“镇得住”。由此可见，大屋顶对于提高木构架建筑抗震性能的重要作用。

中分——中流砥柱·木构架

屋身为中分，是指建筑整个木构架部分，由柱、梁、檩、枋等构件组合而成，有多种不同组合形式。

最简单的木构架结构由4根立柱支撑，柱上架梁，梁上搭檩，梁柱之间用枋连接，上一梁较下一梁短，层层相叠，逐渐缩短，最终形成由一根独立短柱支撑檩条的结构，构成整体木构架。以清式木构架建筑为例，一座完整的建筑物由种类及数量众多的木构件组成，它们之间彼此的结合方式有平行结合、垂直结合和成角结合，每个结合点就是一个节点，这些节点是木构架的重要关节，它们彼此连接，架构起整个体系。而一旦关节之间失去联系，木构架便会散架，大厦也将倾覆。因此，处理好节点之间的连接，对于建筑物的安全和稳固至关重要。根据以上3种构件结合方式，木构架建筑的主要节点有柱下节点、柱头节点、柱身节点、梁檩节点。

柱下节点是指柱脚部位的各构件连接。柱头节点由柱、梁、枋、檩和斗拱等构件组成，是木构架最主要、最关键的节点，各方向的荷载集中于此，并都经此节点传到柱础。柱身节点是柱与梁、枋等构件的榫结合点。在清代小式建筑和民居中，桁檩直接搁置在梁头上，形成梁檩节点。以上各节点以榫卯形式连接，木构件之间通过彼此咬合的凹凸结构连接起来，使木构架既能承受载荷，又具有一定的变形空间。当地震来袭时，节点之间会通过自身的变形和滑移来吸收和消解部分地震能量，因此尽管木构架发生大幅度摇晃，但只要节点之间仍然保持连接，木构架就会出现“晃而不散、摇而不倒”的现象。当地震波消失后，整个木构架甚至能恢复原状。因此，地震即使导致砖石结构的墙体倒塌，柔性连接的木构架仍能挺立不倒，这体现出木构架建筑刚柔并济、以柔克刚的结构特点。

下分——地载·高台基

作为建筑物的基础，台基是建筑物立面构成的三大组成要素之一，一方面为立面提供了坚实的基座，另一方面也减轻了庞大屋顶带来的头重脚轻的感觉，大大提高了建筑立面的稳定性。

台基是原始穴居发展为地面建筑之后出现的，人们为了防止木质建筑受潮，确保建筑地基稳固，便将松土夯实，形成的方形土台便成为建造房屋的基础，这就是最初的台基。台基是从夯土地基发展起来的，目前最早的夯土地基实物出现于新石器时代晚期，周朝出现的高台建筑是台基发展的顶峰。自此，它的使用自统治阶级扩大到民间，成为所有古代建筑物不可或缺的组成部分，并逐渐演变为等级制度的标尺。低等级建筑的台基为单层，高等级建筑的台基最多为3层。大约自南北朝起，依据使用功能的外形，台基被分为普通台基和须弥座台基两大类。须弥座，又名金刚座，是安放佛像或菩萨像的台座。须弥座台基由此演变而来，用于宫殿、坛庙等高等级建筑，以显示宫殿主人至高无上的地位和权威。

台基的平面尺寸大于木构架的柱网平面，为防止屋檐滴水到台基上，又略小于屋顶的平面投影面积，推进去的部分被称为“回水”。

除了建筑防潮保护之外，台基对于房屋木构架所起的作用，在于对木柱的承托。建房要立柱，早期的柱脚埋在土里，后来逐渐上升到地面。柱脚下端放础石，形成柱础，柱柱皆有，无一例外。柱础的作用，一是利用础石将木柱与地坪隔离，防止柱根因受潮而糟朽破坏;二是高于地面础石的断面比木柱面积大，而卧于台基中的础下方石面积更是木柱直径的两倍左右，这便将柱子本身承受的纵向载荷通过面积逐渐增大的柱础均匀地传递给台基，完成建筑的传力过程;三是无论小型建筑将木柱榫接入柱础，还是大型建筑把木柱“平摆浮搁”在柱础之上（所谓“平摆浮搁”即为没有任何结构连接措施，只是把立柱放在柱础之上），地震来袭时，木构架晃动致使木柱底端出现滑动或位移，柱子偏离柱础中心，甚至滑落到台基上，但整个木构架却依然可以屹立不倒，达到了“滑移隔震”的效果。所谓“隔震”，就是在建筑基础部位安放可运动装置，地震发生时，通过装置的运动来吸收和耗散地震能量，并错开地震波的频率，从而减轻地震对建筑的损害。在这里，“平摆浮搁”的立柱相当于可运动装置，在地震作用下柱根在柱础上往复滑动，消减了地震能量，产生了“滑移隔震”的效果，有效保护了木构架。综观中外，中国是世界上最早将隔震理念应用于建筑的国家。

中国传统木构架建筑以木柱承重，土墙仅仅起到分隔房间的作用，不参与承重。木构架依靠榫卯连接，彼此之间有一定间隙，构成了一个富有弹性的框架。地震时，这种结构依靠变形来耗散一部分能量，因此抗震能力强。这正是中国古代建筑在地震中“土崩木未解，墙倒屋不塌”的原因所在。