你能想象吗?有这么一座建筑,历经岁月的洗礼,承受了两百多次大小地震的冲击,却依然屹立不倒。它就是位于华北强地震带上的故宫,在历史上,六级以上的强震它经历过五次,甚至还扛住了最强达 9.5 级的地震,却从未遭受过毁灭性的损坏。今天,就让我们一起来揭开故宫的抗震奥秘。

英国纪录片《紫禁城的秘密》中,节目组在实验室按照故宫构造搭建的建筑结构,竟然在模拟十级地震的环境下都没有倒塌,这简直是建筑史上的奇迹!那为什么建造技术相对落后的古代建筑,却有着如此出色的抗震性能呢?

故宫作为大型木构建筑,其使用的木材功不可没。木材本身是一种柔中带刚的材料,当受到外力作用时,会产生一定的形变,外力消失后又能在一定限度内恢复原状。
这一特性使得木材在地震中能够吸收一部分地震能量,为建筑提供了第一道抗震防线。而故宫选用的木材更是珍贵无比,是从四川运送过来的金丝楠木。
这种木材的形成往往需要 1 到 200 年,其色如黄金,光下金光缕缕,美妙至极。具有耐腐蚀、不易变形的特点,堪称古代最理想、最高级的建筑用材。

除了木材的天然优势,故宫建筑的立柱设计也暗藏玄机。故宫的立柱并非像我们通常认为的那样紧紧固定在地基上,而是简单平放在柱础上面。

在地震发生时,如果柱子被紧紧固定,反而会因承受不住地震产生的剪力而折断。而这种简单放置的方式,能让柱子在地震中轻微偏移,从而缓解立柱的受力,有效抵抗地震的破坏。

或许有人会质疑,这样大风一吹不就倒了吗?其实不然,故宫那足够重的屋顶就起到了关键作用。这就好比院子里的椅子,可能被大风吹倒,但如果椅子上坐一个 200 斤重的人,椅子就很难被吹倒了。故宫古建筑的屋顶包括庑殿、歇山、悬山、硬山、攒尖5种类型。而每种类型的屋顶均由屋坡面与脊组成,造型优美,与故宫建筑宏伟的氛围相融合。

古人以柔克刚的智慧还体现在建筑的上方结构上。整座故宫建筑搭建不用一枚钉子,全部采用古代木结构的精髓 —— 榫卯结构进行连接。
俗话说 “榫卯万年牢”,榫卯与用钉子钉死不同,它更像是人体的关节,是一种柔性的连接方式。

在地震中,榫卯关节处微小的扭动可以抵消地震的能量,使建筑 “松而不散”,避免了受力构件的断裂。我们小时候家中那些即使年代久远、摇摇晃晃却依然不会散架的椅子,很多就是用最基础的榫卯结构制作的。
有趣的是,就连以石材为主的西方建筑代表 —— 雅典卫城帕特农神庙,其石柱中间也运用了类似榫卯的木构件来抵抗地震,可见这种智慧的通用性。


古人们还很早就意识到,在柱子顶端加上横木再加散斗的形式,可以有效缓解上部屋顶的压力,在此基础上慢慢发展出了中国古建筑中非常标志性的构建 —— 斗拱。
你或许不知道,故宫建筑的斗拱托起的屋顶重量堪比一台民航客机。而且斗拱往往由很多小构件组成,彼此之间又留有一些活动的余地。
这使得斗拱如同我们现代汽车的减震器,在地震发生时,构件之间会发生轻微的摩擦和晃动,又能消解一部分地震能量,进一步减少了房屋倒塌的几率。

故宫的地面经历了这么多次地震没有发生大规模损坏,是因为故宫每一块京砖下都有15层! 一块京砖从取土到制作完成足足需要七百二十天时间,也就是差不多两年。 整个故宫用了整整八千块京砖足足铺了十五层,抵抗地震的效果可想而知。 而且在这层层京砖底下是一层沙土一层碎石的地基,层层沙土会一点一点地削弱地震的威力,等于一块吸收地震冲击波的海绵。
从故宫的建筑结构设计中,我们仿佛在读一部以柔克刚的中国哲学智慧史诗。
尽管现代建筑技术让我们拥有了更好的材料和技术来进行抗震设计,尽管 600 年不倒的故宫也离不开顶级的维护和修缮,但当我们翻开古建筑结构图鉴,看到中国古人如何巧妙加工木材,以及在有限技术条件下巧妙发明的梁柱枋斗拱等不同形式,还有他们为这些构件起的诗情画意的名字时,怎能不感叹古人的巧思智慧和文化浪漫。
这份智慧和浪漫不会被遗忘,当代中国人正以一种新的方式继续传承和书写下去,让古老的智慧在现代社会中绽放新的光彩。
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