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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，



8级，两边的墙体轰然倒塌，





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。





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。
图/李乾朗《穿墙透壁》

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。



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文中动图来自纪录片《紫禁城的秘密》，
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