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。

木结构古建筑承重之木构架

古建筑的承重体系是由柱子和额枋通过榫卯连接而成的柱架系统以及由梁栿层层相叠而成的抬梁式梁架系统组成的，柱架中的柱子不但外观形式上做了形式优美的卷杀处理，而且还有生起和侧脚等特殊做法，这些做法具有的很强结构意义．在古建筑物的正立面上，每个开间的柱高并不相同，而是自当心间的平柱向两侧的角柱逐渐增高，这就是柱的“生起”．《法式》对用柱之制的描述：“凡用柱之制，……至角则随间数生起角柱．”又对生起的尺寸做了具体规定：“三间生起二寸，五间生起四寸，七间生起六寸，九间生起八寸，十一间生起一尺，十三间生起一尺二寸”．力测试角柱“生起”只在殿堂式建筑中使用，不但造就了这种形制地位高的古建筑从心间到尽间曲面上扬的优美的弧形立面效果，而且具有深刻的力学及结构意义．一方面，由于柱间高差的存在，使得连接两柱头的阑额略微倾斜，在竖向荷载作用下会产生轴向应力，所有阑额的轴向应力是沿杆件的、方向为指向心间的推力，起到了挤紧压实榫卯节点的作用，增强了榫卯连接节点的连接刚度，提高了整个柱架的抗侧移能力．另一方面，沿进深方向，同一列柱子的高度也不相同，山面中柱的高度要低于角柱．由于木构架在横向的抗侧刚度较弱，所以在遭遇地震时会产生较大的变形，位于柱头和额枋上的铺作层也会发生变形或滑动，稍微向内倾斜的铺作层也会产生指向柱架中部的分力，抵消了一部分水平地震作用，一定程度上限制了铺作层的位移，使其不会滑出柱架之外，进而避免了屋盖的落架．对于造柱之法，除了“生起”之外，还有“侧脚”的做法，即把建筑檐柱的柱底向外斜出，柱头就自然地向内倾斜，正面檐柱将柱底中心位置向外移出柱高的1／100，山面檐柱柱底中心线向外移出柱高的0。8／10，角柱则相应的向两个方向分别侧脚1／100和0。8／100．柱侧脚改变了立柱要垂直于地面传统理念，柱与柱之间不再是平行关系，而是呈一定的角度，使房屋的外轮廓略呈梯形．由水平构件连接而成的互相平行的柱子在水平荷载作用下侧移会变为平行四边形，是几何可变的．而侧脚之后柱与柱的延长线会相交于一点，形成“虚铰”，虽然没有改变柱架几何可变的特性，但是柱子倾斜所产生的水平力会压实挤密阑额与柱子的榫卯连接节点，如果说自然连接状态下榫卯节点的特性接近于铰接的话，那么压实后的节点所具有的抗弯能力会有明显的提高，构架趋于几何稳定，不再是纯粹的几何常变体系，两者之间的差别．侧脚后的建筑在承受水平力时要比矩形框架更加有利，在地震作用下柱架会产生侧移变形，但是由于侧脚的存在，变形会自动恢复，柱架成为了一个在水平荷载作用下的自动复位系统．