內容來源于那一座城(thecity2015)
2017年,故宮博物院工程師周乾
接到一通跨洋電話
來電者是英國一家電視臺
他們聽說中國古代木建筑抗震性十足
于是找到周乾,希望答應他們的拍攝請求:
復刻一個太和殿來震一震
看看中國古建筑到底有多抗震
英國第4電視臺推出一系列中國紀錄片,其中一集《紫禁城的秘密》(Secrets of China's Forbidden City),詳細講述了這一偉大建筑奇跡的秘密
太和殿太大
于是他們換做了壽康宮
用傳統的工具和技法
將立柱、外墻、斗拱一一還原
照原樣復制了一座1/5大小的壽康宮
怎么測試抗震性能呢?
英國導演說:
我們英國沒有地震,
對地震的了解只知道“震級”
那我們就把模型放到測試用的地震臺上
一級一級加,加到散架為止
于是,一場簡單粗暴的實驗開始了
周乾帶著外國木匠理查德站在儀器旁
緊盯著儀器上不斷升高的數值
5級,壽康宮已經瘋狂搖擺
▽
8級,兩邊的墻體轟然倒塌
▽
嚇得理查德哇哇大叫
但主體的木結構還只是搖搖晃晃
沒有要“投降”的意思
震級9.5級
這是1960年智利大地震的震級
這已經是人類經歷過最高的震級了
當地震臺的震級顯示,達到10.1級
壽康宮在地震臺上瘋狂起舞
但就是死活不散架
理查德又是驚奇又是興奮
想要地震臺再加碼
周乾不同意:
地震臺已經快要冒煙了!
理查德只好作罷,他說:
“我們想震塌這個建筑,
但是我們做不到?!?/p>
△圖左為周乾,圖右為理查德
上周,我在一個研討會上見到了周乾
他分享了他們后來研究發現的
“紫禁城的秘密”
最大的秘密就藏在屋頂上
榫卯結構拼合而成的斗拱
▽
< 榫 卯 >
中國古代木質建筑的主要結構
不用一根釘子,通過木條拼合而成
拼合成的斗拱之間雖有縫隙
卻絲毫不影響建筑的穩固性
地震開始
斗拱通過摩擦、旋轉
消化掉了地震中的能量,起到減震作用
其次是柱頂石:
柱子下的這塊大石頭
實驗前,工程師們本以為立柱會受損嚴重
實驗結束,木架完好無缺
但他們發現模型產生了輕微位移
沒錯,建筑整體移動了
但是建筑本身無損
如果柱子不是放在柱頂石上
而是插入地基中
反而會因為消解不了地震的能量而斷裂
立柱的角度也有看不見的講究
我們肉眼看到立柱,以為是平行向上的
但其實是有輕微的傾斜,向內收攏
和屋頂一起形成了一個穩固的三角形
無疑也是建筑又上了一層保險
除了斗拱減震
土加碎石的地基搭配也是功不可沒
一層土一層碎石的鋪法
層層壘起,化解地震的能量
△周乾在研討會上分享的故宮建筑秘密
此外,故宮的墻體厚、梁架低、屋頂重等設計
也對建筑物本身起到很好的保護作用
一系列的工程技術
讓小型的壽康宮在這次實驗中
把英國人震得沒脾氣
除了紫禁城
在中國還有年代更久遠的抗震木建筑
它們均體現了榫卯結構的良好應用
作為“世界三大奇塔”之一的應縣木塔
傳說中地震不倒、戰火不毀、雷擊不焚
它的構造體現了斗拱的精妙
是中國建筑史上最具價值的坐標
晉祠圣母殿
是晉祠中現存最古的建筑
也是北宋木構建筑中的代表作
宋代建筑實物上斗栱結構和形制的變化
它全都表現出來了
純木建造的萬榮飛云樓
被譽為“中華第一木樓”
無論大小接口,均為榫鉚嵌套
它和應縣木塔一起,被譽為“南樓北塔”
而壽康宮,只是故宮的小小縮影
類似的木構古建筑
整個故宮有1200座
成為了世界上現存規模最大、
保存最完整的古代木構建筑群
我們用現代實驗總結出故宮抗震的原理
而其中所蘊含的智慧
早已經受住無數實際考驗
△圖中紫禁城的角樓,運用數座歇山頂相交,
形成十字脊,且室內不出現任何柱子。
明成化二十年(1484年),京師6.25級地震
天壽山、密云、居庸關、古北口一帶
“城垣墩臺驛堡倒裂不可勝計”
清康熙四年(1665年),通縣西部6.5級地震
京師宮殿和全城都在震顫之中
京城內房屋倒塌者不計其數
就連堅實的城墻也有百處左右塌陷
康熙十八年(1679),京師發生強烈地震
地聲如雷轟,其勢如濤涌,白晝昏黑
連順承、德勝、海岱、彰儀等城門都被震倒了
直到第二年
北京接連發生的大大小余震,不計其數
甚至1976年7.8級的唐山大地震
震源地離紫禁城也不過150公里
其實,北京位于地震活躍帶
這條危險的斷層帶長達1000公里
但正是因為這些經年積累下的技藝
讓紫禁城挺過了大大小小200多次地震
終于在明年
即將迎來它的600歲生日
作者 / 城君
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