中国古建筑地基和基础的做法

营造法式对正式建筑的建造有一套完整严格的要求。造屋要经过“取正”、“定平”、“立基”和“筑基”。“取正”就是使房屋面朝正南，方法是参照中午的太阳或夜晚的北极星，也可以用罗盘、指南针等。先定出正南正北方向，再做正交取出东西方向。“定平”就是要保证在台基和础石的处理过程中台基的顶面水平和础石顶面的水平。“凡定柱础取平，须更用直尺较之”。直尺长一丈八尺，广四寸，厚两寸五分，当心上立表高四尺，与立表当心自上至下施墨线一道，垂绳坠下，令绳对墨线心则其下地面自平。“曲尺”就是用“勾三股四弦五”确定的直角曲尺。“立基”就是在平地以上建造台基。《营造法式》中规定“立基之制，基高与材五倍，如东西广者又加五分至十分”。说明台基也可以按照材分制确定，高为五材。如果房屋纵向比较长，可以适当的提高台基高度，用来增加台基的刚度。角柱、角石、压阑石、踏道等沿边角布置的石材，起到了嵌角、镶边的作用，为台基提供了良好的侧向约束，既保证了台基的整体性，又保护边角不易受损。“筑基”可以理解为地基的建造。《营造法式》中规定“凡开基址，须相视地脉虚实。其深不过一丈，浅止于五尺或四尺，并用碎砖瓦及石札等。每土三分内填碎砖瓦等一分。”这是简易的场地勘测和地基的处理方法。明确的提出了要勘测场地土层是否匀实，是否有暗沟河道等不利于建造的因素，建议适当的开挖地表土层，并用人工复合土夯实回填。这与我们今天处理场地土的湿陷性、橡皮土场地的方法相同。古建筑采用木结构，一般自重较轻，不需要做太深的基础。“筑基之制，每方一尺用土两担，隔层用碎砖瓦及札石等亦两担。每次布土厚五寸，先打六杵，次打四杵，次打两杵。以上并各打平土头，然后碎用杵碾蹑令平。再攒杵扇扑重细碾蹑。每布土五寸，筑实厚三寸；每布碎砖瓦及札石等，厚三寸，筑实厚一寸五分。”这些规定了地基的处理方法及压实比例。其效果不亚于今天的回填土的压实系数，其检验方法比测定压实系数更直接有效。

古代木结构的结构性能

古建筑中应用广泛的结构是木结构，厅堂式古建筑的木结构主要分为两层，即台基、柱架、铺装层和屋顶层。层状结构的机械性能和特性主要分析如下。 (1)台基的基本结构表现 古建筑的木结构与现代建筑不同。其主要木平台基础由基石、土墩和土墩下的人工夯土平台基础组成。这种结构可以保证建筑结构的外部气势和美观。许多古建筑的基础都是由人工夯土制成的，其上部结构对整个建筑结构的稳定性和安全性起着重要的作用。高平台的设置会改变整个结构上部区域的动力特性，也就是说这个结构会增加上部结构区域的位移加速度。听了对古代木结构的研究和探索，发现高台的主要作用是放大，会直接影响地下交通和地面运动。钟楼木结构顶部区域的水平响应速度可达允许范围的5-6倍。因此，在保护古建筑的过程中，需要注意古建筑的隔振和振源。当地震发生时，不可避免地会对建筑产生影响，如果结构不稳定，会严重破坏建筑的整体性能。但古建筑木结构中的隔震系统和柱脚可以减少破坏。研究表明，如果发生一定程度的地震，柱脚会产生一定的滑移。首先，通过滑移可以降低振动的能量，从而减少强震作用下振动的冲击；其次，地震产生的能量通过柱脚的滑移传递，滑移提供阻尼，使整个结构的加速度、相对位移峰值和相对速度大大降低，保护了整个结构。 (2)柱框架层的结构性能 在古代建筑结构中，柱框架层是一个重要的结构，其中不使用钉子和铁，而是使用榫卯连接梁柱节点、侧脚、凸起的柱框架和麻雀来创造一个 的建筑结构。通过对侧脚和抗拔力的研究，发现侧脚和抗拔力能有效减小木结构的位移，减小各构件的应力，保证结构的抗震性能。通过提升和侧脚结构可以降低檐柱的位移响应峰值、加速度响应峰值和轴向压力响应峰值，使整个结构更加稳定。 麻雀的功能类似于现代建筑结构的腋梁，丰富了立面，增强了梁端的抗剪性能和抗弯性能。它所采用的榫卯节点明显不同于现代建筑结构，它具有增强的转动能力，从而可以更好地传递弯矩，保证半刚性。研究表明，榫卯节点在水平荷载的影响下会发生滑移，限制转动，使节点因挤压而变形，柱框架的存在会降低基础与柱之间的约束。这种结构可以有效降低地震过程中的延性需求，从而降低整个机构在地震过程中的破坏性，同时降低基石倾覆力矩的拉伸影响，从而起到抗震作用。