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中国的古建筑有多牛?故宫模型10级地震不倒

发布时间:[2017-7-29 9:34:23]    浏览量:76次


  前几日,咱们的故宫又火了一把。在英国电视台第4频道的一部故宫专题纪录片中,按照1:5的比例制作的故宫模型在10级地震的测试中屹立不倒。

  如此强大的抗震能力,让人真心佩服中国古建筑文化的博大精深。

 

  故宫抗震能力

  先来看一下这个实验吧。

  一次模拟持续30秒,随着强度上升,明显看到斗拱结构开始受到拉扯。

  到了7.5级烈度, 在强烈的摇晃中,墙体完全倒塌了

 


  实验强度进入10.1级,摇晃更加剧烈,但木构架依然耸立不倒。

  一位外国工作人员感慨:这是一个极好的例子,证明了中国传统建筑的天才所在。

 



  虽然有人开玩笑说,不要让外国人知道了我们老祖宗的秘密。不过还是很多热心网友总结了故宫抗震的秘密。

  首先,建筑中的斗拱是抗震的关键,在地震时它像汽车的减震器一样起着变形消能的作用。斗拱是由若干斗形的木块和弓形的短枋木相互交接组合而成的构件,用在柱头顶或额枋之上,起着承托梁架和出挑屋檐的作用。当地震发生时,屋顶与柱之间的若干组内外檐斗拱像弹簧层一样起着变形消能的作用,从而大大减少了建筑物的破坏程度。

▲ 斗拱

  其次,柱础,也就是我们看到的大柱子下面的石墩子,由于没有埋在土里,也降低了地震中折断的可能性。


 

  ▲御花园柱础

  此外,内饰也是有抗震设计的,比如用长长的铁钩钩垂吊着的宫灯。


  据中老年时报报道,地震研究所的专家表示:“这铁钩上接屋顶上的铁环,下接着宫灯铁环。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,左晃右晃,力量相互抵消,不会有大的摇摆。可见我们的祖先为了防风而设置的方法,在抗震中也会有巨大作用。”

  故宫设计师

▲明代紫禁城


  1402年,明成祖朱棣从侄儿建文帝手里夺得皇位后,就一心想回到自己居住多年的根据地北京。一场浩大的工程于是拉开了序幕。

  朱棣派出人员,奔赴全国各地去开采名贵的木材和石料,然后运送到北京。光是准备工作,就持续了11年。

  珍贵的楠木多生长在崇山峻岭里,百姓冒险进山采木,很多人为此丢了性命。后世留下了“入山一千,出山五百”来形容采木所付出的生命代价。

  开采修建宫殿的石料,同样艰辛。现在保和殿后那块最大的丹陛石,重200多吨,开采于北京西南的房山。

  为了把它运到紫禁城,数万名劳工在道路两旁每隔一里左右掘一口井,到了寒冬腊月气温足够低时,就从井里汲水泼成冰道。用了28天的时间,才送到了宫里。

  永乐十五年,朱棣开始从南方调集大量能工巧匠,大兴土木,兴建宫城。那么这片宏伟的建筑群,到底是由谁来负责设计的?


 

  ▲朱棣

  据目前流传最广的说法,故宫的设计者是明代一位杰出的匠师,姓蒯(“kuǎi”)名祥。他生于洪武三十一年,卒于成化十七年,苏州吴县香山人。当时,进京的工匠中有一个香山帮,都是吴县香山人或其门徒。他们往往擅长木工,其中又不乏出色的泥水匠、漆匠、石匠、堆灰匠、雕塑匠、彩绘匠,而蒯祥是香山帮匠人的头领。

  蒯祥很聪明,营建宫殿楼阁时,他只需略加计算,便能画出设计图来,待施工完毕后,建筑与图样大小尺寸分毫不差。蒯祥的建筑造诣,得到极高评价,皇帝“每每以蒯鲁班称之”。

 

  1420年故宫建成,仅仅9个月后就因雷击而失火,直到正统年间,朝廷才重新修缮,此次负责的仍是蒯祥。蒯祥后来担任了工部左侍郎。过去北京曾有一条蒯侍郎胡同,据说他就曾在那里住过。

  不过故宫初建时,蒯祥还不到20岁,不太可能设计整个工程。故而有专家认为蒯祥的贡献应主要体现在正统年间那次重建工作,而真正的设计者是名不见经传的蔡信。

  据民间流传的说法,当时朱棣将建造宫殿的任务交给了工部尚书宋礼。宋礼就找到了蔡信,让他设计图纸。蔡信交出的设计图,让宋礼非常满意:新皇城比元朝时略向南迁;各大宫殿,依中轴线,左祖右社,十分规整;又开凿南海,堆砌景山。整个设计方方正正,稳稳当当,象征大明长治久安。

  也有专家提出,故宫的设计人应该是杨青。但他留下的资料更少,只知道是一名瓦工,据说连杨青这个名字都是朱棣赐的。

  建筑家的智慧

  不论设计者是谁,故宫能够建城,大批工匠、百姓为此付出了极大心血,甚至牺牲了无数人的生命。可以说,故宫是几百年前这些建筑者们的集体智慧结晶。

  以抗震能力来说,其实,“墙倒屋不塌”本就是古建行当通行的谚语,意思是说在遭遇强烈地震的时候,古建筑的墙壁倒塌了,但木构屋架依然屹立。

  斗拱当然是关键因素之一。历史上,很多带斗拱的建筑都能抵御强烈地震。斗拱不是故宫设计者的发明,汉代开始,斗拱已经普遍使用。斗是斗形木垫块,拱是弓形的短木。拱架在斗上,向外挑出,拱端之上再安斗,这样逐层纵横交错叠加,形成上大下小的托架。

 

  ▲天津蓟县独乐寺

  在保存至今的众多古代木结构建筑中,天津蓟县的独乐寺和山西应县木塔在抗震方面的表现尤其突出。

  独乐寺位于天津蓟县盘山脚下,始建于唐代,寺内的观音阁和山门重建于辽代。自重建以后千余年来,独乐寺曾经历了28次地震,其中清康熙十八年(1679年)三河、平谷发生8级以上强震,“蓟县城官廨民舍无一幸存,观音阁独不圮。”1976年唐山大地震,蓟县城内房屋倒塌不少,观音阁及山门的木柱略有摇摆,观音像胸部的铁条被拉断,但整个大木构架安然无恙。

 

  ▲ 山西应县木塔

  应县木塔位于山西省应县城西北佛宫寺内,建于辽清宁二年(1056年),应县木塔处于大同盆地地震带,建成近千年来,经历过多次大地震的考验。据史书记载,在木塔建成200多年之时,当地曾发生过6.5级大地震,余震连续7天,木塔附近的房屋全部倒塌,只有木塔岿然不动。上世纪初军阀混战的时候,木塔曾被200多发炮弹击中,除打断了两根柱子外,别无损伤。

  此外中国古建筑特有的榫卯结构,也是最为重要和不可代替的因素。榫卯是极为精巧的发明,我们祖先早在7000年前就开始使用,这种不用钉子的构件连接方式,使得中国传统的木结构成为超越了当代建筑排架、框架或者刚架的特殊柔性结构体,不但可以承受较大的荷载,而且允许产生一定的变形,在地震荷载下通过变形吸收一定的地震能量,减小结构的地震响应。

  整座建筑不需要用一根钉子,所有结构都是木头与木头相互铆碶而成。这是我们老祖宗的智慧对抗大自然的成果。这些智慧在经历了漫长的岁月最终保留在历史遗迹中流传至今,将这份宝藏真正地继承下来,也是我们的责任。

  (据观察者网张雅琦《故宫内外设计均防震 “千龙出水”防被淹》、刘翔霄《中国古建筑何以千年不毁》(中国建设报)、胡恒《历史之谜:究竟是谁设计了紫禁城》(环球人物)等综合整理)








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