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故宫模型10级地震不倒 老祖宗智慧惊呆外国人

2017/8/12 19:28:40   来源:新华每日电讯

  要点 | 一分钟速读

  ★ 斗拱由不同木块拼接而成,每层有可灵活松动的空间,可起到变形消能的作用,从而大大地减少建筑的破损度。这小小的斗拱,就在地震中起到了类似汽车减震器的作用。

  ★ 故宫的柱子,有一个柱础,也就是俗称的石墩子。由于柱子没被埋在土里,从而在震动时有了一定的缓冲摇摆空间,也降低其折断导致整体建筑塌陷的可能。

  ★ 故宫里的内饰,例如用长铁钩垂吊着的宫灯,也有防震效果 。铁钩上接屋顶铁环,下接着宫灯。当屋顶摇晃,铁钩由于反作用力会向相反方向摇晃,宫灯又会向铁钩反方向摇晃。从而左右晃动力量相互抵消,不会有大的摇摆。

  模型揭秘故宫屹立不倒的秘密

  轻抚故宫斑驳厚重的门,缓缓推开,便是讲不完的历史传说,诉不尽的世事繁华。故宫,有着太多太多的秘密。

  它的秘密不仅令国人心生遐想,更让外国人浮想联翩、趋之若鹜。

  最近,有群英国的木匠,按1:5的比例造了个跟故宫结构差不多的模型。为了找出故宫建成600年屹立不倒背后的秘密,并且拍成了纪录片。

  纪录片中最让人关注的是,故宫专家和外国木匠理查德一起做的实验。他们按照1:5的比例,试图复刻一栋微缩故宫模型。

  他们发现故宫建筑中,榫卯和斗拱的结构,被广泛运用。因为太过复杂,外国木匠们花费了大量时间才搭好模型。之后他们对其进行了地震模拟测试。

  最先尝试的是4.5级(这里的级应该是地震烈度,不是震级),时间持续了30秒,可以看到整个模型只是轻微地晃动,整个斗拱结构在相互牵扯中很好地缓解了震动对建筑的伤害。

  而后级数开始不断上升,当达到7.5级时,明显的震动让外国工匠连说:“我们还是后退一步吧。”随后,左右两面墙开始倒塌,但故宫模型建筑依旧挺立。倒却是应了“墙倒屋不塌”的老话。

  当实验强度达到9.5级时,建筑的摇晃已经非常剧烈了。据记载,这已经是历史中发生地震最高的地震强度,直白点类比,相当于200万吨TNT炸药的强度。最后当强度达到10.1级时,故宫的模型,依旧在巨大的摇摆中坚挺住了。

  工作人员凑近观察,发现整个模型在如此强大的震动强度下,只发生了很微小的移动。从红线的原始位置到位移后的位置,大概也只有几厘米。

  面对神奇的抗震能力,外国专家们也连连赞叹“中国传统建筑的设计者真的是天才!”而能让故宫屹立不倒背后的秘密,其实是最开头拼搭就难坏了外国木匠们的斗拱。

  “这真的太令人惊讶!没有钉子,也不用粘合剂。” 斗拱由拱形和方形的木块交错而成,之间无需任何加固的东西就能牢牢地组装。

  除却其支撑屋顶的作用,因为斗拱由不同木块拼接而成,每层有可灵活松动的空间,可起到变形消能的作用,从而大大地减少建筑的破损度。而这小小的斗拱,就在地震中起到了类似汽车减震器的作用。

  斗拱不仅异常坚固,能承受很大重力,甚至支撑起巨大的屋顶;还因其结构本身的特点,极富灵活性。

  理查德发现:紫禁城的斗拱结构,就相当于汽车里的减震器,木块牢固结合,每层又有松动的空间,零件的摩擦和转动,有效抵消了地震产生的冲击力。

  除了这巧妙的斗拱,他们还发现了另一个故宫的秘密。就是平时看起来平常无奇的柱子。故宫的柱子和其他一般建筑里深扎在地基里的柱子不一样。强大的震动,会很容易让那样的柱子折断。

  而故宫的柱子呢,会看到一个柱础,也就是我们俗称的石墩子。由于柱子没被埋在土里,从而在震动时有了一定的缓冲摇摆空间,也降低其折断导致整体建筑塌陷的可能。

  柱础

  惊诧之余,理查德把紫禁城抗震的秘密用一个词来概括:flexibility(柔韧、灵活)。他感慨到:正是这种“柔中带刚”的特点,造就了紫禁城建成600年仍屹立不倒的奇迹,而这也很好地证明了中国传统建筑的天才之处!

  另外据地震所的专家说,其实故宫里的内饰,例如用长铁钩垂吊着的宫灯也有防震效果 。

  铁钩上接屋顶铁环,下接着宫灯。当屋顶摇晃,铁钩由于反作用力会向相反方向摇晃,宫灯又会向铁钩反方向摇晃。从而左右晃动力量相互抵消,不会有大的摇摆。

  1976年7月28日凌晨,短短23秒的山崩地裂,把河北唐山夷为平地。距离震中150多公里的北京,也一片惊惧、摇撼不已。只有紫禁城,在短暂的波动之后,竟毫发无伤、复归平静。

  建成600多年以来,紫禁城经历了200多场、极具破坏性的地震,但每一次都能全身而退,在风雨之中屹立不倒。

  揭秘古人建设故宫的智慧

  纪录片一开头,当故宫门被打开的一瞬间,所有人都在赞叹。作为世界上最大的木质建筑群,说它是最伟大的奇迹之一毫不为过。

  明代永乐年间,明成祖朱棣将原在南京的都城迁往北京。然而修建宫殿需要大量材料,为了将天南地北的建筑材料汇集在京城,有千千万万人付出生命代价。

  故宫,作为中国最震撼人心的宫殿,最伟大的奇迹,地球上最大的木制建筑群,所需材料的数量和种类,也是盈千累万、数不胜数。

  为供应这个巨大的建筑工地,大量特殊材料,从全国各地运往这里:10万多根楠木,来自1800公里外的西南;铺地板的“金砖”,来自1000多公里外的南方;8000万块石板,每块都重达24公斤;金箔则来自南京。

  那这些材料都是如何运来的呢?单是来自四川大山深处的木材,就足以让人伤透脑筋。智慧的中国人竟然想到利用水的力量,帮这些庞然大物“偷渡”。

  木材在四川被砍伐后,沿金沙江、长江一路南下,再通过京杭大运河北上进京。一路上还有军队护送的2万多艘船只,每年载着4.2亿升的粮食,供应给故宫建筑工地的民工们。

    编辑:胡立荣    责任编辑:温伟伟

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