為什么十級(jí)地震,故宮巋然不倒!
發(fā)布時(shí)間:2019-02-19 21:25:56   文章欄目:科學(xué)探索   瀏覽次數(shù):2895

為什么十級(jí)地震,故宮巋然不倒!

揭秘故宮建筑之神奇!

鯤鵬祥瑞--陽光語錄:

學(xué)習(xí)是創(chuàng)造幸福生活永恒的動(dòng)力源


說起故宮,這座世界上最為獨(dú)特的博物館,中國(guó)人的贊嘆自不必多說。外國(guó)人聊起來,也是極盡溢美之詞近期,英國(guó)第4電視臺(tái)推出了一系列關(guān)于中國(guó)的紀(jì)錄片,其中有一集是《紫禁城的秘密(2017)》,為外國(guó)人仔細(xì)講述了這龐大工程在建筑過程中的鮮為人知的秘密。


片子一開頭就介紹道:故宮,中國(guó)最迷人的宮殿,是木制的奇跡(wooden wonder)。如何抵御自然災(zāi)害?

600年來,北京發(fā)生過大大小小的200多次地震,而故宮卻完好無損地保存下來。片中介紹,北京處于地震活躍帶附近,所以古代的工匠在建造紫禁城的時(shí)候,采取了很多抗震措施,才讓它經(jīng)受住了這200多次地震,包括1976年的唐山大地震。


紀(jì)錄片里,專業(yè)木匠們按照15的比例,以中國(guó)古建筑榫卯和斗拱的建筑結(jié)構(gòu),復(fù)制出了一棟縮小的紫禁城建筑模型。



并對(duì)它進(jìn)行了地震模擬測(cè)試。4.5級(jí),斗拱結(jié)構(gòu)開始受到拉扯,整個(gè)模型輕微地晃動(dòng)。


7.5級(jí),左右兩面墻已經(jīng)轟然倒塌。


實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度進(jìn)入9.5級(jí)以及更高烈度,這是有記載以來最高的地震強(qiáng)度,相當(dāng)于200萬噸TNT炸藥的當(dāng)量。

10.1級(jí)!搖晃的越來越劇烈。


然而,盡管模型晃動(dòng)了很久,但仍然穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)?shù)卣驹谠兀皇前l(fā)生了輕微的位移。專家認(rèn)為,故宮建筑所采用的斗拱結(jié)構(gòu),如同汽車?yán)锏臏p震器,同時(shí)很重的屋頂也提供了一個(gè)反作用力,向下壓,下面的靈活組件就可以立于震動(dòng)之上。


而因?yàn)椴]有固定在土里,柱子有了一定搖晃的空間,就避免了直接從中折斷,從而造成整棟房屋的倒塌。


這種柔韌造就了中國(guó)古建筑的特點(diǎn),也正是因此,故宮才在建成的600年間,從一次又一次的地震中保留了下來。外國(guó)工作人員感慨:這是一個(gè)極好的例子,證明了中國(guó)傳統(tǒng)建筑的天才所在。外國(guó)小伙伴們也被故宮建筑震撼到了!

dr.dre.NYC:哇!我們的先人真是偉大的工程師。

JustinQuast: 宮殿頂部的支撐結(jié)構(gòu)真有意思,我從來沒見過。我猜這種結(jié)構(gòu)可以分散壓力增加靈活性。

Gerald Ng:我曾去過故宮三次,每次都讓我耳目一新,謝謝上傳的視頻。

Eamonn Molloy:古代人可以建成抗震建筑,說不定將來我們可以建成防火建筑。

材料的運(yùn)輸

當(dāng)我們面對(duì)故宮那些氣勢(shì)磅礴的建筑時(shí),都會(huì)有一個(gè)問題出現(xiàn)在腦海里:這樣大規(guī)模的建筑,所需材料都是如何運(yùn)到北京的?


明代永樂年間,明成祖朱棣決定將原在南京的都城遷往北京。然而修建宮殿需要大量材料,北京周圍已經(jīng)難以解決,于是,各種材料紛紛從各地運(yùn)往北京。

大量的木材來自四川的大山深處。至于如何將大量的木材運(yùn)到北京?


原來,木材在四川砍伐后,會(huì)沿金沙江、長(zhǎng)江,再通過京杭大運(yùn)河北上進(jìn)京,抵達(dá)后,再上岸搬運(yùn)至加工廠。一時(shí)間,京杭大運(yùn)河上常常上演漂大木,蔽塞水面的壯觀場(chǎng)面。


除了珍貴的楠木,運(yùn)輸修建宮殿所需石料的難度同樣也難以想象。在故宮中軸線的御道上,幾乎都是大塊漢白玉鋪就而成。而成太和殿前的漢白玉臺(tái)階,原石材料足有300噸重,這樣的超大塊石料如何運(yùn)到紫禁城?


片中進(jìn)行了模擬實(shí)驗(yàn):在一輛木雪橇上裝上了1噸左右的石材,并試圖拉動(dòng)雪橇。結(jié)果卻并不盡如人意。


然而,當(dāng)他們按照歷史資料中所說,在雪橇底灑上水,雪橇的阻力立刻減小許多,變得更容易推動(dòng)。


聰明的建造者們,在600年前就采用這種旱船拖運(yùn)的辦法,沿途鑿井,潑水成冰,在巨石下面墊上粗大的圓木,由民工趕著騾群拽拉旱船在冰上移動(dòng),完成了大塊漢白玉石料的運(yùn)輸。 除了外國(guó)人的這部專題片,我們也有紀(jì)錄片《中國(guó)古建筑》來介紹我們的古建筑。比如,「匠心獨(dú)運(yùn)」這一章,就用3D技術(shù)對(duì)古建筑進(jìn)行模擬和復(fù)原,拆解斗拱、榫卯結(jié)構(gòu)、抬梁式構(gòu)架、穿斗式構(gòu)架,等數(shù)以百計(jì)的木結(jié)構(gòu)構(gòu)件,幫我們看懂古人匠心。





早在新石器時(shí)代就誕生的榫卯結(jié)構(gòu),是古典建筑的主要結(jié)構(gòu)方式?赐暾媸遣坏貌慌宸湃说闹腔郏不同朝代、不同地域的古建筑有什么不同呢?繁復(fù)的結(jié)構(gòu)是怎樣組成的呢?來看看古建筑結(jié)構(gòu)剖面圖,體會(huì)一下榫卯之間、飛檐之上、方寸之中的美!