故宫六百年间经历了两百多场极具破坏性的地震,但每次都能屹立不倒,万古流长。
为了解开故宫的奥秘,外国专家组专程跑到北京做了个实验,他们按照1比5的比例建造出一栋紫禁城模型,并对它进行地震模拟实验。
当震级达到7.5级时,墙面已经开始倒塌。但是榫卯和斗拱组成的建筑结构仍然毫发无损,随后又加大到9.5G这相当于200万吨TNT炸药的威力。
但“故宫”就是不倒。
10.1级的时候,模型看似就要坍塌了,但是30秒之后又稳稳地立在那,只是发生了轻微的位置偏移。
外国专家目瞪口呆,连赞:太完美了。
能让故宫在10.1级地震中屹立不倒的秘密就是斗拱和榫卯。
斗拱由拱形和方形的木块交错而成,之间无需任何加固的东西,就能牢牢地组装。
斗拱各构件之间相结合牢固,但又存在着松动的空间,这就使其既能够承受屋顶的重量,又能像汽车的减震器一样,在地震来临时,木块产生摩擦与转动,能够有效的抵消地震所产生的冲击力。
除了这巧妙的斗拱,专家们还发现了另一个秘密,就是看起来平常无奇的柱子。故宫的柱子没有深扎在地基里,去过故宫的朋友会发现每根柱子都有一个柱墩,这种设计属于浮摆平面接触。
当震感剧烈时,木结构产生整体移动,减少了建筑上部所受的地震作用力,也能通过摩擦消耗一部分地震能量与钢筋混凝土的以刚克刚的理念相比。
故宫的设计更体现出了中国人以柔克刚的智慧。
另外,据地震所的专家说其实故宫里的许多内饰也具有很好的防震效果。
例如用长铁钩垂吊着的宫灯,铁钩上接屋顶,下接着宫灯,屋顶摇晃,铁钩反作用力会向相反方向摇晃。
宫灯又会像铁钩反方向摇晃,力量相互抵消,不会有大的摇摆。
这更像如今摩天大楼上吊装的阻尼器,用增加结构阻尼的方法来消耗地震下结构的振动能量,实现结构抗震和抗风。
对外国专家由衷的感慨,中国古人的智慧成就了故宫六百年不倒的奇迹,让人佩服。