没有钢筋混凝土,古建筑靠什么对抗台风?

第13号台风”白海豚”正在沿海城市疯狂肆虐,多地引发暴雨。

被钢筋混凝土包裹的城市里,玻璃幕墙碎裂、广告牌被掀飞、工棚铁皮屋顶漫天飘。这些平时光鲜的现代材料遇到十二级以上大风都很难扛住。

但有些建筑不一样。

福建沿海有一座土楼叫承启楼,建于清康熙四十七年至五十二年(1708—1713年),三百多年了,年年挨台风。泉州开元寺东西塔,建于南宋绍定元年至嘉熙元年(1228—1237年),近八百年,经历过8级地震和无数次台风。潮州广济桥,始建于南宋乾道七年(1171年),八百多年,明正德八年(1513年)直接被台风打过,修一修接着用。

它们没有钢筋混凝土,没有抗风玻璃,没有结构力学软件。靠什么?

让风“滑过去”

福建土楼里有一种形制叫圆楼。从空中看,它就是一个巨大的圆圈——承启楼外径约73米,四层,288个房间,外墙底部厚达1米。

为什么是圆的?

方形建筑有一个致命弱点:直角。风吹到方形的棱角时,气流急转,产生涡流,局部风压可以增大到正常风压的三到四倍。这就是”风压陷阱”——风本来不大,但到了拐角处力量倍增,专门撕裂墙角。

圆形没有棱角。风撞到弧形墙面,顺着曲面平滑分流,绕过去了。客家人有句俗话:”圆楼像笠帽,方楼像官帽。”笠帽是圆的,风一吹就滑过去;官帽是方的,风一吹就掀。现代风洞实验和数值模拟证实:圆形土楼的曲面墙体能有效降低风荷载。外墙向内倾斜3到5度,进一步减小迎风面积。承启楼的夯土墙底部厚1米,向上逐层收薄,这种”下厚上薄”的梯形截面不仅稳固重心,也减小了上部的受风面积。

墙体本身也有讲究。夯土用黄土、石灰、砂子按比例混合,加糯米浆增强粘结力。墙内水平铺设竹片,间距20到24厘米,作为”墙骨”——相当于现代混凝土里的钢筋,把整面墙拉成一个整体。振成楼的地基用鹅卵石三合土深埋2米,形成”浮筏式”基础,遇到暴雨地基软化时能轻微浮动而不倾覆。

晃而不倒

中国古建筑有一个西方石构建筑没有的东西:榫卯。

榫卯是木材之间的凹凸连接——凸出部分叫榫,凹进部分叫卯,一插一咬,构件就连在了一起。1973年,浙江余姚河姆渡遗址出土了距今六七千年的榫卯木构件。这种连接方式在中国用了至少七千年。

榫卯的核心特点不是”紧”,而是”松”。

榫与卯之间存在一定间隙,不是严丝合缝。这个间隙是刻意留的。木材会因温度、湿度变化而热胀冷缩,如果连接太紧,膨胀时木材会开裂。留了间隙,构件之间就能轻微移动。

这个能动的特点,在台风和地震中也起到很重要的作用。当水平力袭来——不管是风还是地震波——榫卯节点会像弹簧一样发生微小位移,通过摩擦和错位消耗掉一部分能量。

国家非遗传承人王震华用四个字概括这套理念:”牢而不固”——牢固,但不僵硬。”晃而不散,摇而不倒。”

建于辽代清宁二年(1056年)的山西应县木塔就是其中代表,高67.31米,底层直径30.27米,总重量7400多吨,全部用木材搭建,没有一颗铁钉。它经历了40多次地震、200多次枪击炮轰,至今屹立近千年。有专家认为:应县木塔的耗能减震设计”甚至超过现代建筑学的科技水平”。

上下大小“马步”

泉州开元寺东西塔,是中国最高最大的一对石塔。东塔镇国塔高48.27米,重约10370吨;西塔仁寿塔高45.06米,重约9140吨。两塔均为八角五层楼阁式花岗岩石塔,建于南宋,距今近八百年。

1604年,福建泉州发生8级大地震。”山石海水皆动”,城内外房屋大量倒塌。而两座近50米高的石塔,仅受较轻损坏,修一修就继续用了。

东西塔抗风抗震的秘诀之一是”收分”——每一层比下一层略窄。东塔塔基周长约46米,越往上越收窄,整体变成上细下粗的锥体。

这个设计在空气动力学上很聪明。风从下往上吹,遇到的受风面越来越小,风荷载逐层递减。如果塔身像筷子一样直上直下,风一吹整面墙受力,重心容易失稳;有了收分,风被”切”得更散,塔身重心也更稳。

和收分配合的是”八角形”平面。八个面意味着没有正对着风向的平整大面。无论风从哪个方向来,都先碰到一个斜面,被引导着绕过去。八个面均匀分摊地基压力,支点多,稳定性好。

还有”门龛错位”——每层的门和佛龛位置逐层互换,不在同一垂直线上。这看似是装饰布局,实际在调节塔身重量分布,避免某一方向过重过轻。同时,错位的门龛也能减少风在塔身上的阻力面。

塔壁厚达2米,用花岗岩块石交错咬合砌筑。石斗拱的设计克服了石材易折断的弱点,充分发挥其抗压优势。榫卯连接增加了结构阻尼,在地震和强风中起到耗能作用。

简而言之:收分减风、八角分流、厚壁承压、错位匀重。四重设计叠加,让两座石塔扛住了八百年的台风和地震。

屋脊上的“分流器”

闽南地区的传统建筑有一种标志性的屋脊——燕尾脊。正脊两端向上翘起,分叉如燕尾,造型灵动。在泉州、漳州、厦门的古城里,几乎随处可见。

好看是好看,但为什么要翘?

闽南是中国台风最频繁的地区之一。台风来时,最大的破坏力在屋顶——狂风掀瓦、掀椽、掀整个屋面。如果屋脊是平直的,风正面撞上去,压力全部集中在屋脊中段,瓦片最容易被掀开。

燕尾脊把屋脊两端翘起来,形成流线型轮廓。风撞到翘起的脊角,被引导着向两侧滑过,不在屋脊中段形成高压区。有建筑学专家给出准确的说法:上翘的脊角如同”分流器”,将气流导向两侧,降低屋顶结构受冲击的风险。

脊上还有脊兽和雕花饰件。这些不只是装饰——它们有重量,压在瓦片上,平衡屋脊受力,防止狂风把瓦片掀起。

屋脊两侧还有”双坡曲”设计——瓦面不是直线下斜,而是略向下弯呈弧度。这个弧度让风沿着曲面滑过,减小风阻;同时雨水也能流得更远,远离台基。

福建沿海还有一种砌墙工艺叫”出砖入石”。形状各异的石材和红砖交错砌筑,不是为了好看——这种交错咬合的砌法让墙体更加坚固,扛得住台风带来的侧向压力。据传这种工艺出现在明代万历年间(1604年)泉州大地震后,灾民就地取材,用碎砖和石块重建家园,无意中创造了一种抗风抗震的墙体工法。

让风“穿过去”

潮州广济桥横跨韩江,始建于南宋乾道七年(1171年),是中国四大古桥之一,也是世界上最早的启闭式桥梁。

广济桥的桥墩用韩山大青麻条石叠合而成,不用勾灰,全靠卯榫咬合。石与石之间不抹水泥,靠的是精确的切割和重力压合。这种”干砌”方式的好处是:石缝可以透水,洪水来时水从缝隙渗过,不至于把整个桥墩推倒。

桥上原建有桥屋,相连成廊。2003年大修时,把桥屋改成了独立的桥亭——互不相连,四面通透。这个改动不是随意的,而是基于一个抗风逻辑:封闭的廊屋挡风,风来了整面墙受力;通透的亭子让风穿过去,受力面积大减。

潮州夏季多台风,广济桥所处江面开阔,风力极大。独立通透的桥亭通风透气,有效降低了台风对大桥的伤害。大石柱支撑木构大屋顶,石柱粗壮,屋顶厚重——重的在下面压住,轻的在上面透气,风穿过去,桥不动。

2023年台风”海葵”登陆潮州时,广济桥景区关闭,中间十八只梭船组成的浮桥全部撤离至安全区域。浮桥本来就是”启闭式”的——洪水来时拆开排洪,台风过后再合拢。这种”可拆卸”设计,是古人应对极端天气的另一种思路:打不过就先撤,风过了再回来。

现代建筑对抗台风,思路是”刚”——钢筋混凝土框架、抗风玻璃、结构加固。这当然有效,但也有代价:一旦超过设计极限,刚性结构会突然失效,碎玻璃、掀屋顶,往往就是一瞬间的事。

古建筑的思路是”柔”。圆墙不是把风挡回去,而是让风绕过去;榫卯不是把构件焊死,而是留间隙让它能动;收分不是把塔造得更粗,而是让风越往上越没着力点;翘角不是把屋脊做得更厚,而是引导风向两侧走;通透不是把桥封得更严,而是让风穿堂而过。

这套思路的哲学内核是退让——面对自然力,不正面硬扛,而是顺势疏导。

当然不是所有古建筑都能扛住台风。但那些扛了几百年的,基本都遵循了这套逻辑。

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