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北京 | 600年200多次地震,故宫怎么就是不倒?第1张图片


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。

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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,

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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。

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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。

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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。”

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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”。

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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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北京 | 600年200多次地震,故宫怎么就是不倒?第12张图片


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。

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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。

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其次是柱顶石:
柱子下的这块大石头。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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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。

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北京 | 600年200多次地震,故宫怎么就是不倒?第23张图片


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”。

北京 | 600年200多次地震,故宫怎么就是不倒?第24张图片


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。

北京 | 600年200多次地震,故宫怎么就是不倒?第25张图片


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。

北京 | 600年200多次地震,故宫怎么就是不倒?第26张图片

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。

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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。

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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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版权声明:
文中动图来自纪录片《紫禁城的秘密》,
图片来自网络,如有侵权,请告知删除



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