四両拨千斤：中国古建筑抗震智慧｜星岛教室

近期日本官方机构就南海海槽发生地震的潜在风险多次作出警示，令大家对地震这个议题多了关注。从古至今，我国亦有不少地区位于受地震影响的范围内，经历过不少严重的地震，故在建筑技术上积累了不少抗震的智慧，以应对这一难以预测的天灾。今天我们一起探讨我国古代的地震历史和建筑抗震智慧。

中国地震溯源

我国历史上曾发生许多重大地震，其中于公元前780年的「岐山地震」是我国最早有明确史料记载的地震。《国语．周语》曾记载：「幽王二年，西周三川皆震……三川竭，岐山崩。」在当时，地震被认为是人主失政所致，「周将亡矣！夫天地之气，不失其序；若过其序，民乱之也。阳伏而不能出，阴迫而不能烝，于是有地震。」

事实上，地震是由地球内部岩石层的应力积累与释放引起的，通常发生在地壳板块边界。当这些板块相互碰撞、分离或滑动时，能量释放形成震波，导致地震。

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嘉靖大地震

1556年的「华县地震」（又称「嘉靖大地震」）被认为是中国及世界历史上最致命的地震。据《大明国陕西西安府渭南县来化里来化镇庆安寺重修宝塔记》碑的记载：「（嘉靖）三十四年十二月壬寅，山西、陕西、河南同时地震，声如雷。渭南、华州、朝邑、三原、蒲州等处尤甚。或地裂泉涌，中有鱼物，或城郭房屋，陷入地中，或平地突成山阜，或一日数震，或累日震不止。河、渭大泛，华岳、终南山鸣，河清数日。」

由于地震在午夜（子时）发生，多数人还在熟睡之中，因此逃生者寥寥，据《明史》记载：「官吏、军民压死八十三万有奇。」排除因其他灾害外迁人口，现代估算当时死亡人数约为45万左右。

中国历史上还发生了许多重大地震。例如在1976年的「唐山大地震」和2008年的「汶川大地震」的画面也让世人深刻体会到地震的威力。地震不仅影响了当时的社会，还对后来的防灾措施和建筑设计产生了深远的影响。

古代防震技术

我国古代建筑在设计和结构上充分考虑抗震需求，许多古代建筑经历多次地震，至今仍屹立不倒。以下是一些古建筑的抗震设计智慧。

1. 柔性框架结构

我国不少古代建筑主要使用木材，发展出一种「柔性框架结构」的建筑体系。这种结构具有良好的弹性和自我恢复能力，能够有效抵御地震的冲击。这类结构有许多小连接点，而不是少数几个关键连接点，当地震发生时，某一连接点的超载可以由相邻的连接点分担，从而提高整体抗震能力。因此，当墙体受到压力时，房屋不会立即倒塌，而是能够保持稳定。这种设计不仅减少了地震造成的损害，还延长了建筑的使用寿命。

2. 整体浮筏式基础

古代建筑的基础设计也非常巧妙，通常采用「整体浮筏式基础」，这类基础如同一艘大船，能够在地震波的影响下，保持建筑的稳定性，减少基础的剪切破坏。这样的设计使建筑在地震来临时能够更好地适应地面的变化，从而减少损害。

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3. 榫卯技术

「榫卯技术」是中国古代建筑的重要特色，这种连接方式不仅美观，而且具有很高的抗震能力。榫卯技术的原理是不使用钉子的连接方式，通过榫头和卯眼的紧密结合，形成稳固的结构。这种技术的主要特点包括：

灵活性：榫卯连接允许结构在受到外力（如地震）时进行一定变形，而不会立即断裂或倒塌。这样的灵活性使建筑能吸收地震能量，减少结构震动。

自我恢复能力：在地震发生后，榫卯结构通常能够恢复到原来的形状，这一特性使建筑在经历震动后仍能保持稳定。

承载能力：榫卯结构能够承受较大的荷载，这对于高层建筑和大型结构特别重要。

4. 结构设计和选材

古代建筑通常采用长宽比小于2:1的矩形设计，这样的结构有助于抗震。此外，古代建筑还使用了「斜撑」和较厚的墙体，这些设计能增强建筑在地震中的抵抗力。大屋顶的设计亦对于提高建筑的稳定性起到重要作用，因为屋顶的自重可以在一定程度上压制建筑的晃动。

抗震实例：应县木塔

应县木塔位于山西省，建于公元1056年，是我国现存最古老木塔之一，至今仍然屹立不倒。应县木塔的设计采用多层结构，而且每一层之间的连接都使用榫卯技术。这种设计使整个塔身在地震来临时能灵活地微小调整，从而抵抗地震带来的冲击。历史上，应县木塔经历了多次地震，包括明清时期的几次大地震，但始终没有发生重大损坏。榫卯技术的灵活性和强大的承载能力在其中起着至关重要的作用。

除了上述主要特点外，中国古代建筑中还使用了许多其他技术措施来增强抗震能力。位于天津市蓟州区的独乐寺观音阁，都在暗层中设有「斜撑」，大大强化了构架对水平冲击波的抵抗能力。此外，在外檐柱间设置较厚的墙体，起到现代建筑中「剪力墙」的作用，这些巧妙的设计无不展示出我国古代工匠在抗震方面的智慧。

我国古代的地震历史和建筑智慧，充分展现了古人对自然灾害的理解与应对能力。随着科学技术的发展，我们对地震的认识也在不断加深。希望大家能够从中获取知识，增强对自然灾害的认识与应对能力。透过了解古代建筑的抗震智慧，我们能更好地应对未来可能面临的挑战，保护我们的家园和生命安全。

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小思考，大智慧

1. 地震的成因是甚么？
2. 中国古代建筑为何能够抵御地震？
3. 「黎克特制」是目前量度地震的震级单位吗？

参考答案

1. 地震主要是由于地壳运动造成，当地球内部的热能使岩石流动，并在断层线上产生压力，若压力过大，就会产生地震。
2. 中国古代建筑使用了柔性框架结构、整体浮筏式基础和榫卯技术等，这些设计使建筑在地震中具有良好的弹性和自我恢复能力，能够有效抵御地震的冲击。
3. 本地震级Ml适用于震中较接近地震站的近震，所计算出的震级称为「黎克特制」震级。目前，地震海啸监测中心普遍使用体波震级mB、面波震级Ms或矩震级Mw来测量远震。这些震级严格来说不属于「黎克特制」。香港天文台自2011年5月起，已不再将震级称为「黎克特制」。

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文：裘锦秋中学（屯门）主任张镇良