“中国古建筑抗震功夫怎么炼成？”

本篇文章2735字，读完约7分钟

最近，一个故宫建筑模型在强震模拟中不倒的视频在推特上燃烧。 这段视频来自英国电视台第4频道制作的纪录片《紫禁城的秘密》。 / br// h// br// h /

故宫博物院研究员周干博士是这部纪录片展示的故宫建筑模型抗震试验的主要设计者。 他向科技日报的记者介绍说，这是他第一次在地震情况下对故宫某建筑物的整体结构模型进行测试。 结果出乎意料的是，模型经受住了10.1级地震的考验。 / br// h// br// h /

根据地震学理论，地震对建筑物的影响程度通常用震级表示。 但是这部电影的英国导演认为，对英国观众来说，震级的概念比较陌生，更倾向于接受震级的概念。 因此，在纪录片中，用震度代替震度来记述地震作用的强度。 周干表示。 / br// h// br// h /

/ br// h// br// h /

太和殿立面

柔刚(古建模型的强震不会倒塌(/br/) )/h/) )/br/) )/h/) ) )。

在进行故宫建筑模型的抗震测试之前，英国摄影小组做过一点欧洲古代建筑模型的抗震测试。 堆石结构模型以崩溃告终。 中国古建筑木结构能扛得住强震吗？ 测试开始前，参加这个节目拍摄的英国专家理查德和周干打了个赌。 理查德认为故宫的建筑模式一定会崩溃。 / br// h// br// h /

当初，体验3~4级地震时，震度约为56度。 模型在试验台上只稍微摇晃了一下。 随着震级的增加，模型的晃动幅度增大，两侧的砖墙倒塌。 达到里氏10.1级地震强度时，地震波震级峰值已经超过历史地震最大值，振动台加载装置也达到了工作极限。 / br// h// br// h /

但是，在这样剧烈的地震下，试验模型持续稳定地摇晃，震后基本可以恢复到初始状态，整个建筑物不会倒塌，柱子只发生了少许位移，充分体现了中国传来的木结构建筑在地震中墙不会倒塌的优点。 / br// h// br// h /

理查德向我解释说，他感到在现场强震的作用下，巨大的冲击力扑向模型。 模型开始摇晃，但始终保持着稳定的状态。 复位中，旧建筑物的模型像揉太极球一样，把地震的力量推向外面。 这就像中国太极功夫中的柔克刚，四两拨千斤。 周干说。 / br// h// br// h /

/ br// h// br// h /

太和殿平摆浮架底

理念先进:强震是减震

故宫建筑模型显示的强震是什么？ 周干指出，中国是世界上最早将隔震理念应用于建筑的国家，故宫建筑的设计建设充分考虑了抗震的诉求，使用了很多隔震技术。 / br// h// br// h /

建筑隔震是指在建筑基础部安装活动装置； 地震发生时，通过装置的运动消散、吸收一部分地震能量，错开地震波的频率，从而减轻地震对建筑的损害。 / br// h// br// h /

故宫古建筑的隔震是如何实现的？ 周干举例说明，例如建筑的柱子根不是插在地下，而是平整地浮在柱顶石上。 地震作用下，柱根在柱顶石上往复运动，产生摩擦滑移隔震效果。 / br// h// br// h /

故宫旧楼的梁和柱以榫卯节点形式连接，梁端变成榫卯形式，插入柱顶预留的卯口。 由于地震，榫卯和卯口之间反复开闭旋转，产生少量的榫卯。 拔掉榫卯时，会从榫卯口拔出，但不是解开榫卯，而是榫卯总是挂在卯口的位置。 这种相对旋转也是摩擦减震、减震机理的体现。 / br// h// br// h /

柱子上是斗拱。 斗拱是坐着的，拱、翘、升等小尺寸的骨架从下到上层层叠叠而成。 地震使这些小部件相互挤压、错开，从而消散大量的地震能量，延长建筑物的晃动周期，产生减震效果。 地震结束后，这些小构件基本上可以回到初始位置，保持完整的状态。 另外，厚屋顶像胖子一样，虽然在外力的作用下来回摇晃，但总是保持稳定不倒，发挥了很好的减震效果。 / br// h// br// h /

/ br// h// br// h /

太和殿梁架
/br// h/]

追求真相:体现故宫建筑特点的模式

太和殿是紫禁城内体量最大、等级最高的建筑物。 按照英国摄制组最初的构想，他们希望复制太和殿的模型进行地震测试。 / br// h// br// h /

但根据试验条件的不同，建筑模型将在纵横均为3米的振动台中经受地震的考验，这意味着以1∶20的比例缩小建造太和殿模型。 缩小到20倍后，太和殿模型中的木柱只有火柴棒的大小，考试会严重扭曲。 周干指出。 / br// h// br// h /

为了找到既体现故宫建筑典型的结构特征，又符合实验要求的古建筑，周博士和摄影队导演反复论证探讨。 最后，他们决定以故宫南三处门为原型，按照清工部《工程方法规例》的相关规定，适当调整其开间尺寸，加工成比例尺比例约为1:2的试验模型。 / br// h// br// h /

据周干介绍，在模型建设过程中，瓦茬、木茬、石茬等全工序严格按照清工部《工程方法规例》施工。 《工程方法规例》是清代政府颁布的建筑施工技术标准。 / br// h// br// h /

在试验模型的安装过程中，工人在拱桥中使用钉子、柱顶石平面尺寸过小、木材使用裂缝较大的材料等，与恢复故宫官式木结构古建筑的施工行为有些不相符。 周干请他们逐个拆除，原样再现了故宫官式木结构建筑的施工技术特点。 / br// h// br// h /

特别是斗拱，在古代的斗拱部件之间使用了暗销和榫的啮合，没有使用钉子。 我们希望最大限度地恢复盱眙清官式建筑结构的优势。 周干说。 / br// h// br// h /

及时维护:促进古建筑的长寿发展

据统计，紫禁城建成以来，故宫旧楼经受了大小至少222次的地震考验，其中有些如1679年发生在北京平谷的8.0级地震和1976年发生在唐山的7.8级地震。 / br// h// br// h /

周干表示，故宫的古建筑能够经受住非常罕见的地震，重要的前提是这些古建筑在历史上得到了良好的维护。 古代，皇帝每年为紫禁城建筑的修缮安排大量经费，由专门的部门负责修缮工作。 明代是工部营修清人事司，清代是内务府建设司。 新中国成立后，故宫博物院相继设立了古建部、工程管理处、修缮技术部进行故宫古建筑的定期维护和修缮。 / br// h// br// h /

建筑像人类一样，具有生命的属性，长了就不可避免地会发生老化，如开裂、榫卯、变形、老化等各种病害。 只有及时采取各种比较有效的措施对它们进行维护，采取比较有效的加固措施，才能抵御包括地震在内的各种自然灾害，实现延长生命。 周干说。 / br// h// br// h /

(原题: 10级强震是如何炼成故宫古建抗震的(/br/) (/h/) )。