每年参观故宫的游客千千万,但可能没有一个人会想过,几百年来大小地震不断,故宫为何依然屹立不倒?仿佛它就应该如此,每个人都觉得理所当然。故宫真的能扛10级地震吗?是什么黑科技让它如此强大?科技发达的今天,为何不大力推广这项黑科技呢?
故宫自明成祖朱棣年间(1406年)开始兴建,至1420年建成,是明清两代24位皇帝的居住办公之所。建成至今600余年,它先后经历过不下200次地震,太过久远的咱就不说了,就说说离咱们最近且破坏力巨大的1976年唐山大地震。
1976年7月28日,唐山发生7.8级地震,而这次地震的震中距离故宫仅150公里。据记载,当时北京地区也能感觉到剧烈摇晃,天安门城楼的梁柱也嘎嘎作响,不过即便如此,故宫依然稳如泰山,并没有像其他建筑物一样遭受严重破坏甚至垮塌(北海白塔就因地震损坏而大修),可以说完美扛住了地震破坏。
毕竟是皇帝居住的地方,中国人觉着故宫抗震是理所当然的事,但外国人不信邪,他们总觉着没有建筑理论的中国人,怎么可能建造出不怕地震的宫殿?
为了揭开其中奥秘,英国第四电视台在一部关于中国的纪录片中,专门有一集《紫禁城的秘密》,探究故宫为何不惧地震影响。栏目组邀请中国专家做指导,由英国木匠理查德家负责制作,按1:5的比例做了与故宫建筑完全一致的模型,随后用它们进行模拟地震实验,看看它们到底能扛住几级地震。
刚开始,英国人对模型也没太大信心,但又不想搞得太尴尬,就从4.5级地震开始,这种级别的地震,足以对一些建筑物造成破坏。实验开始,故宫模型在模拟地震台上发生摇晃,但挺过30秒的实验时间后,没有任何倒塌痕迹。
栏目组大呼惊奇,而外国专家根据模型的摇晃程度判断,它至多能扛住6级地震,对此说法,现场的中国专家笑而不语,坐等英国专家打脸。模拟地震强度继续增加,5级、5.5级、6级,每一次模型都摇摇欲坠,但30秒一到又很快恢复如初,不断给英国专家希望,又无情地把希望掐灭。当震级加大到7.5级时,和模型一起搭建的砖墙轰然倒塌,而故宫模型依然完好无损。这脸打得啪啪响,英国专家肯定不乐意,给我继续加强震级!
从7.5级一路上升至9.5级,这是忍了你有史以来记录的最高地震等级,但模型依然屹立不倒,我就摇晃几下逗你玩,倒是肯定不可能倒下的。
不服气的英国专家调至10级地震,30秒后他们再次目瞪口呆,故宫模型的位置都移动了几厘米,却依然稳稳地站在那里。
英国专家心有疑惑,仅凭木头拼接,没使用一颗螺丝铁钉固定,它凭什么能扛住10级地震?凭什么?凭的当然中国人的几千年来的建筑智慧。
首先,古人认为过刚易折,所以建筑物也不能太刚。不能刚又要保证稳固性,怎么办?古人就采用了与常识截然相反的立柱安装方式。我们可以看故宫太和殿,它的立柱下方是柱础(磉盘),也就是地面上那个圆盘一样的东西,立柱杵在这个盘子中;柱础下面再用石砖构筑磉墩,以增强柱础稳固性和承重能力。
如此一来,立柱可以在柱础上小范围移动,这既不影响正常使用,又增强了其抗震能力。从英国人做的实验中可以看出,即便遇到10级地震,立柱会发生位移但依然屹立不倒,颇有太极中四两拨千斤的味道,你力量虽强,我自有卸力之法。
其次,相互嵌合的榫卯结构,可以进一步卸力。榫和卯是一对形影不离地好基友,凸出的一端叫榫,凹进去的为卯,充分体现了古人的阴阳理念!榫卯通过特殊的拼接方式,不用任何铁钉螺丝就能固定,虽历经几百上千年依然能稳固如初,而且还不会像铁钉螺丝一样生锈断裂,几年或者几十年就会散架。
1973年,中国考古队发掘浙江河姆渡文化遗址时,就发现了当时的中国先民已经开始使用榫卯,至今已超过7000年的使用历史。它虽然看起来很简单,无非就是两块木头插在一起,但想用它做一个完整的物件,这可是一个大工程,小小的一扇窗户就需要五百至一千个左右的部件,如果想用它构建一个屋顶,那可能需要上万甚至几万个各种形状的小零件。
虽然建的时候复杂,但好处也很明显,榫卯的相互嵌合既保证了建筑结构稳定性,又不像刚性连接那样具有很强的传导作用。当地震来袭时,破坏力经过几万个榫卯的传递和削弱之后,只能越来越弱最终消失,而榫卯结构的屋顶却依然保持完整。
第三,古建筑中普遍使用斗拱结构,让立柱与屋顶形成相对独立但又有机结合的整体。这是我国古代建筑智慧的集大成者,也是我国独有的一种建筑结构。它其实是一种特殊的榫卯结构,不仅具有承重作用,还具有很好的抗震作用,同时也起到装饰作用,能工巧匠们将斗拱做成各种美轮美奂的造型,越高贵的建筑斗拱也越复杂且富丽堂皇,既具建筑意义,又成为身份象征。
正是因为这些古老的建筑智慧,中国古代建筑才具备外刚内柔的优势,能很好地抵御地震破坏。如此好的技术,为何在科技发达的现代却逐渐走向消亡呢?究其原因,只能说成也科技败也科技。
首先,科技发现的今天,效率就是生命,建一个房子要做成千上万个不同造型的榫卯件,这根本不符合流水线生产方式,效率也就无法确保,肯定不如钢筋混凝土这类建筑材料,丑是丑了点,但无论何种建筑都能通用啊。
其次,就算是有厂家不计成本地生产出榫卯件,如何拼装又成了大问题,古代的建筑技术很多已经失传,现在对榫卯件的研究仅停留在学术层面,建筑工程专业基本没有安装方面的人才,造出再多的榫卯件又有何意义呢?
第三,建筑材质和结构已经完全不同。古代的皇宫或者深宅大院,主要都是木质的单层建筑,斗拱等的承重压力还不算太大,但现代动辄就是十几甚至上百层的高楼,如此恐怖的楼体重量,已经远远超出木质斗拱的承重范围,而且也找不到巨大的木质立柱,所以古代建筑技术在城市中已经失去用武之地。
物竞天择适者生存,古代中国人确实留下了很多智慧瑰宝,但随着时代发展,其中一些已经不合时宜,现代的我们自然要在继承传统的基础有所取舍,因地制宜因时而变,切不可固步自封!站在先辈的肩膀上,我辈当奋发有为积极进取,方能创造更美好的时代!
参考资料:
周乾等,故宫古建筑结构可靠性问题研究,2012,维普网
曹旗,故宫古建筑木构件物理力学性质的变异性研究,2005,万方
富丹江,故宫建筑与传统中和思想,2004,万方
白丽娟,浅谈故宫古建筑基础,1993,知网
作者:芒果很忙 校稿编辑:W
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