建筑结构形式有哪些(自然灾害中，如何护古建筑“周全”)

Posted 2023-05-25

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建筑结构形式有哪些(自然灾害中，如何护古建筑“周全”)

◎实习记者李诏宇

我国是个幅员辽阔的文明古国，拥有数量繁多的古建筑。尽管近年来在文物建筑保护方面投入了大量资金和人力，但在庞大的“分母”面前仍稍显不足。及时发现并修复古建筑在自然灾害中遭受的损害依然面临挑战。

2月6日发生在土耳其的两次地震引发全球关注。历史悠久的土耳其拥有众多各具特色的古建筑。此次的土耳其地震除了造成严重的人员伤亡和财产损失外，也对当地加济安泰普城堡、耶尼清真寺等历史悠久的知名古建筑造成了巨大的破坏。曾经雄伟的古建筑在强震的作用下仅余断壁残垣，不由得让人唏嘘不已。

这并非孤例。此前我国的汶川地震中，二王庙、姜维城古遗迹等古建筑也曾遭到一定程度的损毁。2022年，我国最长的木拱廊桥——万安桥在火灾面前也被烧得只剩骨架。

此次土耳其地震再次提醒我们，古建筑在地震等自然灾害面前十分脆弱。我们需要加强保护措施，在自然灾害中，护古建筑“周全”。

古建筑更易受自然灾害破坏

在此次土耳其地震中，有近2000年历史的加济安泰普城堡位于震中附近，在地震中严重受损——不仅部分堡体在地震中坍塌，城堡旁边的挡土墙也多处倒塌，环绕城堡的金属围栏更是被震得七零八落。距离震中约160千米的耶尼清真寺也未能幸免，其主体建筑的圆顶部分几乎全部坍塌。

古建保护专家、故宫博物院研究馆员周乾指出：“加济安泰普城堡和耶尼清真寺的建筑结构形式均为抗震性能较差的砌体结构。这种结构正是导致二者在地震中受损严重的重要原因。”

周乾介绍，西方古建筑的结构形式多为砌体结构，也就是以砖石结构为主，将砖石作为核心承重材料的结构形式。由于西方古建筑的砖石块体之间采用砂浆连接，而砂浆本身的抗外力强度较差，因此其抗震性能很差。“此外，地震作用多以水平向为主。在水平向的地震作用下，连接砖石块体的砂浆很容易松散，导致砖石墙体松动、开裂，进而诱发建筑倒塌。”周乾说。

我国古建筑以木结构为主，建筑的核心承重材料为木梁、木柱。其中，木梁负责支撑屋顶传来的重量，并将重量向下传给木柱，木柱再把屋顶重量向下传至地基。由于木材本身具有良好的弹性，且我国古建筑结构一般具有榫卯形式连接梁柱、屋架低矮、屋顶厚重等有利于整体建筑抗震的特点。“因此，我国古建筑一般具有较好的抗震性能。”周乾说。

“与拥有各项严格的安全规范，在设计、施工和管理的各个环节都考虑了防灾能力的现代建筑相比，我国古建筑主要存在规划选址和基础处理准备相对不足、施工砌筑工艺相对落后、无法兼顾强度和韧性等特点。”北京建筑大学古建筑专业副教授齐莹表示。

齐莹指出，我国的木结构古建筑重在通过选址预防灾害，例如通过选择较高的地势防洪涝、利用各种微地形防大风等——这些措施预防日常灾害有余，但面对剧烈的洪水等能造成突发高能量破坏的自然灾害时则相对不足。

除此之外，我国木结构古建筑往往在强度和韧性之间有所取舍，不能兼顾。“因为树木生长相对较快且可替换等特点，木材在部分地区也被用作牺牲性材料。”齐莹说，“我国古人通常采用局部更换木构件等方式来保养、延长古建筑寿命，而非类似西方大教堂建造的‘一步到位’的方式。”

古建筑保护面临诸多难点

周乾介绍，近年来的地震对我国的古建筑也造成了不同程度的破坏。相关震后现场调查结果表明，我国木结构古建筑的典型地震损害形式为地基破坏、节点拔榫、梁架歪闪等。“我国古建筑受到地震损害的主要原因，主要包括地震烈度过大、古建筑缺乏及时有效的维修保养、建筑施工质量较差、砖石材料抗震性能差等。”周乾表示。

除了地震之外，洪涝、大风等其他自然灾害同样会对我国古建筑造成巨大的损害。那么，目前我国的古建筑保护面临着哪些问题与难点？

“在自然灾害面前，我国古建筑保护的第一个难点是古建筑数量繁多，建筑类型多种多样。”齐莹表示。

与此同时，我国古建筑种类繁多，我国常见的古建筑以木构建筑为主，包括传统民居、宗教庙宇、宫殿、园林等多种类型。“除了常见的木结构古建筑之外，我国还有大量的砖石佛塔、石窟寺、古桥梁等其他建筑结构形式的古建筑。”齐莹说，“石窟寺等其他建筑结构形式的古建筑，在材料、结构体系上与木结构古建筑存在很大的差异。”这种差异客观上为在自然灾害中保护我国的古建筑造成了一定的困难。

“此外，目前在补充和完善古建筑修缮的技术规范方面，我国任重道远。”齐莹补充，“在自然灾害面前，古建筑保护的技术规范主要可以分为规范性文件与行业标准两种。”

国家文物局于2018年发布了《古建筑修缮项目施工规程(试行)》，对古建筑的修缮提供了规章制度的指引。“行业标准主要集中在不同历史遗存的材料维修及加固上，应对突发灾害的文件较少。”齐莹说，“随着老化损毁古建筑修复加固工作的陆续完成，文物保护的关注点也要从修复加固转向更有前瞻性的方向。”

多手段助古建筑“延年益寿”

面对地震等各种自然灾害，我们应该采取哪些措施，减轻甚至避免古建筑受到损害？如果这种损害已经发生，我们又该基于何种原则，对受损的古建筑进行修复？

在齐莹看来，做好预防工作是第一步。

“早在2005年，《保护世界文化和自然遗产公约》中就已经加入了关于遗产监测的内容，让‘灾前预防优于灾后修复’成为人们的共识。”齐莹表示，“近年来，国家文物局提出了‘预防性保护’的概念，针对文物建筑，从规划、设计到监测、管理各个环节进行前瞻性设计，尽可能地让各种预防手段更好发挥作用。”

“除此之外，我们还应该通过评估湿度、风力等各种环境影响要素，进行文物环境监测和古建筑本体病害测绘，形成相关风险危害档案。”齐莹说。针对不同的古建筑，需要监测不同的环境影响要素。例如，针对大足石刻这一石刻古建筑，应该重点监测降水量和空气湿度的变化；针对应县木塔这一木结构塔形古建筑，则需要重点监测风力的影响。参考充分评估环境影响因素后形成的风险危害档案，古建筑保护部门可以更加科学、有效地在各种自然灾害中保护古建筑。

周乾指出，我国古建筑历史悠久，在长时间风、雨、雪等自然因素或屋顶重量、人员干扰等外力因素的作用下，会不可避免地出现多种结构病害，需要及时进行维修保养。与此同时，还应及时采取有效措施修缮加固，提升建筑施工质量、改善砖石材料性能，让古建筑“延年益寿”。

“《中华人民共和国文物保护法》第二十一条规定，对古建筑等不可移动文物进行修缮、保养、迁移，必须遵守不改变文物原状的原则。不改变文物原状原则，即古建筑维修后，在材料、构造组成、施工工艺等方面应尽量与维修前保持一致。”谈到自然灾害发生后古建筑的修复问题，周乾表示，“如果因为原有材料破坏严重，无法满足正常使用或受力要求，则可以选取同材质、尺寸的新材料用于修复，同时予以标记说明。”

(实习记者都芃对此文亦有贡献)

《科技日报》2023年2月24日第05版

来源：科技日报