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故宫模型10级地震不倒 老祖宗智慧惊呆外国人

斗拱由不同木块拼接而成,每层有可灵活松动的空间,可起到变形消能的作用,从而大大地减少建筑的破损度。这小小的斗拱,就在地震中起到了类似汽车减震器的作用。

故宫(微博)的柱子,有一个柱础,也就是俗称的石墩子。由于柱子没被埋在土里,从而在震动时有了一定的缓冲摇摆空间,也降低其折断导致整体建筑塌陷的可能。

故宫里的内饰,例如用长铁钩垂吊着的宫灯,也有防震效果 。铁钩上接屋顶铁环,下接着宫灯。当屋顶摇晃,铁钩由于反作用力会向相反方向摇晃,宫灯又会向铁钩反方向摇晃。从而左右晃动力量相互抵消,不会有大的摇摆。

模型揭秘故宫屹立不倒的秘密

轻抚故宫斑驳厚重的门,缓缓推开,便是讲不完的历史传说,诉不尽的世事繁华。故宫,有着太多太多的秘密。

它的秘密不仅令国人心生遐想,更让外国人浮想联翩、趋之若鹜。

最近,有群英国的木匠,按1:5的比例造了个跟故宫结构差不多的模型。为了找出故宫建成600年屹立不倒背后的秘密,并且拍成了纪录片。

纪录片中最让人关注的是,故宫专家和外国木匠理查德一起做的实验。他们按照1:5的比例,试图复刻一栋微缩故宫模型。

他们发现故宫建筑中,榫卯和斗拱的结构,被广泛运用。因为太过复杂,外国木匠们花费了大量时间才搭好模型。之后他们对其进行了地震模拟测试。

最先尝试的是4.5级(这里的级应该是地震烈度,不是震级),时间持续了30秒,可以看到整个模型只是轻微地晃动,整个斗拱结构在相互牵扯中很好地缓解了震动对建筑的伤害。

而后级数开始不断上升,当达到7.5级时,明显的震动让外国工匠连说:“我们还是后退一步吧。”随后,左右两面墙开始倒塌,但故宫模型建筑依旧挺立。倒却是应了“墙倒屋不塌”的老话。

当实验强度达到9.5级时,建筑的摇晃已经非常剧烈了。据记载,这已经是历史中发生地震最高的地震强度,直白点类比,相当于200万吨TNT炸药的强度。最后当强度达到10.1级时,故宫的模型,依旧在巨大的摇摆中坚挺住了。

工作人员凑近观察,发现整个模型在如此强大的震动强度下,只发生了很微小的移动。从红线的原始位置到位移后的位置,大概也只有几厘米。

面对神奇的抗震能力,外国专家们也连连赞叹“中国传统建筑的设计者真的是天才!”而能让故宫屹立不倒背后的秘密,其实是最开头拼搭就难坏了外国木匠们的斗拱。

“这真的太令人惊讶!没有钉子,也不用粘合剂。” 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。

除却其支撑屋顶的作用,因为斗拱由不同木块拼接而成,每层有可灵活松动的空间,可起到变形消能的作用,从而大大地减少建筑的破损度。而这小小的斗拱,就在地震中起到了类似汽车减震器的作用。

斗拱不仅异常坚固,能承受很大重力,甚至支撑起巨大的屋顶;还因其结构本身的特点,极富灵活性。

理查德发现:紫禁城的斗拱结构,就相当于汽车里的减震器,木块牢固结合,每层又有松动的空间,零件的摩擦和转动,有效抵消了地震产生的冲击力。

除了这巧妙的斗拱,他们还发现了另一个故宫的秘密。就是平时看起来平常无奇的柱子。故宫的柱子和其他一般建筑里深扎在地基里的柱子不一样。强大的震动,会很容易让那样的柱子折断。

而故宫的柱子呢,会看到一个柱础,也就是我们俗称的石墩子。由于柱子没被埋在土里,从而在震动时有了一定的缓冲摇摆空间,也降低其折断导致整体建筑塌陷的可能。

柱础

惊诧之余,理查德把紫禁城抗震的秘密用一个词来概括:flexibility(柔韧、灵活)。他感慨到:正是这种“柔中带刚”的特点,造就了紫禁城建成600年仍屹立不倒的奇迹,而这也很好地证明了中国传统建筑的天才之处!

另外据地震所的专家说,其实故宫里的内饰,例如用长铁钩垂吊着的宫灯也有防震效果 。

铁钩上接屋顶铁环,下接着宫灯。当屋顶摇晃,铁钩由于反作用力会向相反方向摇晃,宫灯又会向铁钩反方向摇晃。从而左右晃动力量相互抵消,不会有大的摇摆。

1976年7月28日凌晨,短短23秒的山崩地裂,把河北唐山夷为平地。距离震中150多公里的北京,也一片惊惧、摇撼不已。只有紫禁城,在短暂的波动之后,竟毫发无伤、复归平静

建成600多年以来,紫禁城经历了200多场、极具破坏性的地震,但每一次都能全身而退,在风雨之中屹立不倒。

揭秘古人建设故宫的智慧

纪录片一开头,当故宫门被打开的一瞬间,所有人都在赞叹。作为世界上最大的木质建筑群,说它是最伟大的奇迹之一毫不为过。

明代永乐年间,明成祖朱棣将原在南京的都城迁往北京。然而修建宫殿需要大量材料,为了将天南地北的建筑材料汇集在京城,有千千万万人付出生命代价。

故宫,作为中国最震撼人心的宫殿,最伟大的奇迹,地球上最大的木制建筑群,所需材料的数量和种类,也是盈千累万、数不胜数。

为供应这个巨大的建筑工地,大量特殊材料,从全国各地运往这里:10万多根楠木,来自1800公里外的西南;铺地板的“金砖”,来自1000多公里外的南方;8000万块石板,每块都重达24公斤;金箔则来自南京。

那这些材料都是如何运来的呢?单是来自四川大山深处的木材,就足以让人伤透脑筋。智慧的中国人竟然想到利用水的力量,帮这些庞然大物“偷渡”。

木材在四川被砍伐后,沿金沙江、长江一路南下,再通过京杭大运河北上进京。一路上还有军队护送的2万多艘船只,每年载着4.2亿升的粮食,供应给故宫建筑工地的民工们。

的壮观场面。

“漂大木,蔽塞水面”

8000万块宫殿所需的石板,每块都重达24公斤,开采同样艰难。由大块汉白玉铺成的故宫中轴上的御道,太和殿前的汉白玉台阶,原石材料就有300吨重。保和殿后那块最大的丹陛石,也有200多吨,采于北京西南的房山。

而这些巨石如何运到这北京呢?答案就是冰。每到冬天,北京都会结冰。明朝的修建者发明了一种独特的冰道。据史料记载,当时数万名工人,在运送石料的道路两旁,修路填坑。每隔一里左右掘一口井,用井水泼成冰道。

这种神奇的冰道运输,片中的外国专家们也进行了模拟的实验。他们在一辆木雪橇上装上了1吨左右的石材。结果费了九牛二虎之力,叫了整个冰球队的人来拉都拉不动。难道是古时候的方法不奏效了?

而后,他们研读了史料,发现需要在雪橇底部洒上水,做润滑的作用。当雪橇的阻力减小,石块也就更容易推动了。

在场的外国专家连连叹服,这600年前就能想出如此聪明的“旱船拖运”的办法,确实了不起。当时的工人用巨大的圆木垫在巨石下,充当实验中雪橇的作用。再借由人力和骡群拽拉,一步步在这冰道上将厚重的汉白玉石料运输到京。

从明成祖永乐四年开始修建,到永乐十八年竣工,整整十四年。故宫的修建役使了百万夫役,和全国各地十万能工巧匠,正是他们用智慧,建造出这座至今无法超越的奇观!

然而,宏伟壮观的紫禁城,也并非坚不可摧。几百年来,它经受过无数劫难。

太和殿曾多次被焚毁

火灾、水灾、雷电、战争炮火、人为破坏···每一次都可能是致命的打击。但每一次千疮百孔之后,总有一些人默默守护,帮助它重生。

故宫修复工作精益求精

除了有趣的斗拱,故宫曼妙的装饰墙画也吸引了这一帮外国人的好奇。在古代,那时候的中国人是如何得到这些艳丽的颜色的呢?

他们选取了一些墙檐上彩料做分析,意外的发现有种奇妙的蓝色物体。而这种特色的深蓝色颜料叫“smalt ”,是英国人工研磨的样品,只有欧洲才有。

显微镜下的蓝色颜料

但它却出现在了故宫的墙檐上,这也从侧面反映出,当时的中国和西方之间的交流非常密切。而现在的故宫虽说依旧壮观辉煌,木结构的巧妙,也让其规避了很多风险。但几百年来,火灾、人为破坏等还是让这座宫殿广受破坏。

故宫的重建和修复仍在进行中。无论是大门、墙壁和天花板的各个细小的花纹都需要仔细的维护。片中提到,故宫有上千块的金箔天花,但金子有的严重褪色,更有甚者被侵蚀,往日辉煌盛景不再。

采访负责修复天花的师傅时,他说这是个复杂又得心细的工作。每个褪色损坏的天花从取下来到完成整套修缮工序得2周时间。几千块天花,师傅大半的日子都伴着这些天花度过。据师傅说,那些被取下来的天花,首先得用纸和黑碳粉把上面的图案完整印下来。

之后再描绘上面的图案,必须画的一模一样,保持最严密的一致性。

师傅们修复天花板

而后经过细致的上色,就可以贴金箔了。他们会把纯金块熔化,加入一些铜,以增添一丝红色的光泽。不过合金仍能达到98%的黄金纯度。

故宫的修复工作需要超过1000多万片金箔。现在有机器帮忙压制,不过据称在古时候,都是由工人一点点用锤子砸出来的。

修缮每一片瓦、每一块门板,修复每一处遗憾的残缺。他们在故宫的角角落落,择一事,终一生。用自己的微薄之力,捍卫一个民族的文化之魂。

《我在故宫修文物》

拥有紫禁城,是何其幸运

每一个黄皮肤、黑头发的中国人,都应该去紫禁城里走一走。

循着朱红色的围墙,一直慢慢、慢慢地走。走过明黄的琉璃瓦,走过微翘的层层重檐,走过悠悠旧时光···我们拥有紫禁城,是何其幸运。而紫禁城正是有了匠人们的智慧,才屹立不倒···

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责任编辑:pennyhuang
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