10級地震而不倒？故宮的抗震秘訣，全靠這挺了千年的結構方式

很多年的說法 在地震中殺死人的不是地震本身 而是不抗震的建築 英國BBC曾推出過一部關於故宮的紀錄片 叫《紫禁城的祕密》 其中最有看點的 當屬建築師按照1比5製作的故宮模型 經受住了李氏10.1級地震的考驗 600年裏經歷了200多場地震保留至今 故宮抗震是如何煉成的呢 北京位於地震活躍帶附近 在過去600多年裏 附近共發生了222次地震 其中不乏像1679年北京平谷的八級地震 以及1976年發生的7.8級唐山大地震 這兩次地震幾乎把鎮中夷為平地 但距離鎮中不遠的故宮卻毫髮未損 可以說優秀的抗震設計功不可沒 首先就是有著中國建築之魂之稱的榫卯 故宮是世界上現存規模最大 最完整的古代木質結構建築羣 中國傳統木質工藝的精髓 關鍵就在於兩個木構件上 所採用的一種凹凸結合的連接方式 其中凸出去的部分叫榫 凹進去的部分叫卯 榫和卯相互咬合 就可起到連接作用 這種結構的連接方式 使得傳統木結構成為了特殊柔性結構體 相比於用釘子釘死了 榫卯更像是人體關節 不但可以承受較大的嚇災 而且允許產生一定的變形 在地震嚇災下通過變形抵消一定的能量 從而減小結構的地震響應 可以說是以柔克剛 在這種精巧的發明下 蓋一座大殿真的可以不用一顆釘子 並且能做到存在千年而不倒 不爛堪稱一種奇蹟 當然了 光憑這些就想要抵禦地震的攻擊還遠遠不夠 物工建築裏還有著能起到減震效果的結構 那就是斗拱 當我們用木料蓋房子時 最簡單的方法就是四根立柱 四根橫樑 通過榫卯的連接 可以使橫樑和立柱之間相互卡緊 但此時柱子的頂端開了一個十字形的凹槽 四周僅存的木材很容易就會折斷 為了給樑架減壓 讓橫樑增加承重 斗拱就出現了 這些斗拱由許多的小木件所構成 它們像積木一樣組合在一起 地震時木件之間相互錯動 但整體結構不會崩散 就如同汽車的減震器一樣 能夠起到緩衝作用 從而減少房屋的倒塌機率 比如1679年的京師大地震 震級估計為八級 宮殿建築損毀情況有著詳細的記載 並沒有發生木骨架倒塌的情況 另外一個抗震的祕密就是故宮的柱子 如果你仔細觀察故宮的柱子 就會發現它們並不是直接插入地裡 而是會有一個柱柱 俗稱石墩子 柱子在柱柱上 柱柱在地下 地震發生時 這些支柱能夠在石柱上晃動 但不會折斷 兩者之間存在著4.5度的偏移 這就能有效耗散地震能量 規避地震頻率 不會與地震波硬碰硬 在BBC的試驗中也驗證了這一說法 最高強度的實驗過後 整個模型的柱體並沒有明顯損壞 柱子也未出現裂痕 但通過和實驗開始前的記號對比 可以發現建築整體發生了幾釐米的位移 也就是說 正是這些靈活的設計 才成就了故宮600年屹立不倒的傳奇 真是不得不佩服老祖宗的智慧了