内容来源于那一座城(thecity2015)
2017年,故宫博物院工程师周乾
接到一通跨洋电话
来电者是英国一家电视台
他们听说中国古代木建筑抗震性十足
于是找到周乾,希望答应他们的拍摄请求:
复刻一个太和殿来震一震
看看中国古建筑到底有多抗震
英国第4电视台推出一系列中国纪录片,其中一集《紫禁城的秘密》(Secrets of China's Forbidden City),详细讲述了这一伟大建筑奇迹的秘密
太和殿太大
于是他们换做了寿康宫
用传统的工具和技法
将立柱、外墙、斗拱一一还原
照原样复制了一座1/5大小的寿康宫
怎么测试抗震性能呢?
英国导演说:
我们英国没有地震,
对地震的了解只知道“震级”
那我们就把模型放到测试用的地震台上
一级一级加,加到散架为止
于是,一场简单粗暴的实验开始了
周乾带着外国木匠理查德站在仪器旁
紧盯着仪器上不断升高的数值
5级,寿康宫已经疯狂摇摆
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8级,两边的墙体轰然倒塌
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吓得理查德哇哇大叫
但主体的木结构还只是摇摇晃晃
没有要“投降”的意思
震级9.5级
这是1960年智利大地震的震级
这已经是人类经历过最高的震级了
当地震台的震级显示,达到10.1级
寿康宫在地震台上疯狂起舞
但就是死活不散架
理查德又是惊奇又是兴奋
想要地震台再加码
周乾不同意:
地震台已经快要冒烟了!
理查德只好作罢,他说:
“我们想震塌这个建筑,
但是我们做不到。”
△图左为周乾,图右为理查德
上周,我在一个研讨会上见到了周乾
他分享了他们后来研究发现的
“紫禁城的秘密”
最大的秘密就藏在屋顶上
榫卯结构拼合而成的斗拱
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< 榫 卯 >
中国古代木质建筑的主要结构
不用一根钉子,通过木条拼合而成
拼合成的斗拱之间虽有缝隙
却丝毫不影响建筑的稳固性
地震开始
斗拱通过摩擦、旋转
消化掉了地震中的能量,起到减震作用
其次是柱顶石:
柱子下的这块大石头
实验前,工程师们本以为立柱会受损严重
实验结束,木架完好无缺
但他们发现模型产生了轻微位移
没错,建筑整体移动了
但是建筑本身无损
如果柱子不是放在柱顶石上
而是插入地基中
反而会因为消解不了地震的能量而断裂
立柱的角度也有看不见的讲究
我们肉眼看到立柱,以为是平行向上的
但其实是有轻微的倾斜,向内收拢
和屋顶一起形成了一个稳固的三角形
无疑也是建筑又上了一层保险
除了斗拱减震
土加碎石的地基搭配也是功不可没
一层土一层碎石的铺法
层层垒起,化解地震的能量
△周乾在研讨会上分享的故宫建筑秘密
此外,故宫的墙体厚、梁架低、屋顶重等设计
也对建筑物本身起到很好的保护作用
一系列的工程技术
让小型的寿康宫在这次实验中
把英国人震得没脾气
除了紫禁城
在中国还有年代更久远的抗震木建筑
它们均体现了榫卯结构的良好应用
作为“世界三大奇塔”之一的应县木塔
传说中地震不倒、战火不毁、雷击不焚
它的构造体现了斗拱的精妙
是中国建筑史上最具价值的坐标
晋祠圣母殿
是晋祠中现存最古的建筑
也是北宋木构建筑中的代表作
宋代建筑实物上斗栱结构和形制的变化
它全都表现出来了
纯木建造的万荣飞云楼
被誉为“中华第一木楼”
无论大小接口,均为榫铆嵌套
它和应县木塔一起,被誉为“南楼北塔”
而寿康宫,只是故宫的小小缩影
类似的木构古建筑
整个故宫有1200座
成为了世界上现存规模最大、
保存最完整的古代木构建筑群
我们用现代实验总结出故宫抗震的原理
而其中所蕴含的智慧
早已经受住无数实际考验
△图中紫禁城的角楼,运用数座歇山顶相交,
形成十字脊,且室内不出现任何柱子。
明成化二十年(1484年),京师6.25级地震
天寿山、密云、居庸关、古北口一带
“城垣墩台驿堡倒裂不可胜计”
清康熙四年(1665年),通县西部6.5级地震
京师宫殿和全城都在震颤之中
京城内房屋倒塌者不计其数
就连坚实的城墙也有百处左右塌陷
康熙十八年(1679),京师发生强烈地震
地声如雷轰,其势如涛涌,白昼昏黑
连顺承、德胜、海岱、彰仪等城门都被震倒了
直到第二年
北京接连发生的大大小余震,不计其数
甚至1976年7.8级的唐山大地震
震源地离紫禁城也不过150公里
其实,北京位于地震活跃带
这条危险的断层带长达1000公里
但正是因为这些经年积累下的技艺
让紫禁城挺过了大大小小200多次地震
终于在明年
即将迎来它的600岁生日
作者 / 城君
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声明:图片来源于网络,版权归原作者所有
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