



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。

古代木结构桥台基础主要由冠顶墩、基岩和冠顶墩下的人工夯土桥台组成。古建筑木结构基础的基本特征、分类和发展、柱脚与基石的连接以及高台基础的使用是古建筑木结构基础的独特风格。 与现代结构建筑不同,为了建筑的美观和外部气势,大多数古代木结构都有高的人工夯土桥台作为结构基础,但高桥台的使用对上部木结构的抗震性能和安全稳定有很大影响。以西安钟楼和鼓楼为例,建立了有限元模型。通过数值模拟分析得出,高基底对结构的高阶频率影响较大,高基底的存在改变了上部结构的动力特性,使得上部结构的位移和加速度响应具有放大效应,通过有限元模拟和昼夜连续的现场监测,得到了地铁列车动荷载和地面交通动荷载共同作用下Xi安钟楼木结构的动力响应。研究表明,钟楼木结构顶部立柱的水平响应速度为5。由于地基高度的增大,在地面运动和地下交通共同作用下,是规范允许值的11~6。59倍。因此,有必要从振源和建筑隔振两个方面对西安钟楼进行保护。 在大多数古代木结构建筑中,柱脚和基石是通过水平摆动和浮动连接的。地震发生时,柱脚的摩擦和滑移可以有效降低地震响应。在深入研究古建筑木结构柱脚摩擦滑移隔震机理的基础上,建立了柱脚摩擦滑移隔震系统模型,给出了柱脚滑移的判断条件。结果表明,当地震作用增加到一定程度时,柱脚出现摩擦滑移。一方面,摩擦可以耗散一部分能量,改变结构的固有频率,从而改变结构在强震下的动力特性,起到减震的作用;另一方面,柱脚的滑移可以提供一部分阻尼,削弱上部结构的有效加速度、相对速度和相对位移谱的峰值,达到明显的隔震效果,使柱脚对地震作用的传递上限为大静摩擦力。


