2017年,故宮博物院工程師周乾接到一通跨洋電話,來電者是英國(guó)一家電視臺(tái),他們聽說中國(guó)古代木建筑抗震能力很強(qiáng),于是找到周乾,希望答應(yīng)他們的拍攝請(qǐng)求:復(fù)刻一個(gè)太和殿來震一震,看看中國(guó)古建筑到底有多抗震。
太和殿太大,于是他們換成壽康宮,用傳統(tǒng)的工具和技法,將立柱、外墻、斗拱一一還原,照原樣復(fù)制了一座1/5大小的壽康宮。
怎么測(cè)試抗震性能呢?
英國(guó)導(dǎo)演說,我們英國(guó)沒怎么經(jīng)歷過地震,對(duì)地震的了解只知道“震級(jí)”,那我們就把模型放到測(cè)試用的地震臺(tái)上,一級(jí)一級(jí)加,加到散架為止。于是,一場(chǎng)簡(jiǎn)單粗暴的實(shí)驗(yàn)開始了。
周乾帶著外國(guó)木匠理查德站在儀器旁,緊盯著儀器上不斷升高的數(shù)值。5級(jí),壽康宮已經(jīng)瘋狂搖擺。8級(jí),兩邊的墻體轟然倒塌,但主體的木結(jié)構(gòu)還只是搖搖晃晃,沒有要“投降”的意思。震級(jí)9.5級(jí),這是1960年智利大地震的震級(jí),幾乎是人類已知經(jīng)歷過的最高的震級(jí)了。
當(dāng)?shù)卣鹋_(tái)的震級(jí)顯示,達(dá)到10.1級(jí),壽康宮在地震臺(tái)上瘋狂起舞,但就是死活不散架。理查德又是驚奇又是興奮,想要再加碼,可地震臺(tái)已經(jīng)快要冒煙了!
理查德說:“我們想震塌這個(gè)建筑,但是我們做不到?!?/p>
后來,周乾分享了他們研究發(fā)現(xiàn)的“紫禁城的秘密”。最大的秘密,就藏在屋頂上:榫卯結(jié)構(gòu)拼合而成的斗拱。榫卯,中國(guó)古代木質(zhì)建筑的主要結(jié)構(gòu),不用一根釘子,通過木條拼合而成。拼合成的斗拱之間雖有縫隙,卻絲毫不影響建筑的穩(wěn)固性。
地震開始,斗拱通過摩擦、旋轉(zhuǎn),消化掉了地震中的能量,起到減震作用。
其次是柱頂石,故宮主體柱子下的這塊大石頭。實(shí)驗(yàn)前,工程師們本以為立柱會(huì)受損嚴(yán)重,實(shí)驗(yàn)結(jié)束,木架完好無缺,但他們發(fā)現(xiàn)模型產(chǎn)生了輕微位移。沒錯(cuò),建筑整體移動(dòng)了,但是建筑本身無損。如果柱子不是放在柱頂石上,而是插入地基中,反而會(huì)因?yàn)橄獠涣说卣鸬哪芰慷鴶嗔选?/p>
立柱的角度也有看不見的講究。我們?nèi)庋劭吹搅⒅?,以為是平行向上的,但其?shí)是有輕微的傾斜,向內(nèi)收攏,和屋頂一起形成了一個(gè)穩(wěn)固的三角形,無疑也為建筑又上了一層保險(xiǎn)。
除了斗拱減震,土加碎石的地基搭配也功不可沒。一層土一層碎石的鋪法,層層壘起,化解地震的能量。
此外,故宮的墻體厚、梁架低、屋頂重等設(shè)計(jì),也對(duì)建筑物本身起到了很好的保護(hù)作用。一系列的工程技術(shù),讓小型的壽康宮在這次實(shí)驗(yàn)中成功立住。
除了紫禁城,在中國(guó)還有年代更久遠(yuǎn)的抗震木建筑,它們均體現(xiàn)了榫卯結(jié)構(gòu)的良好應(yīng)用,作為“世界三大奇塔”之一的應(yīng)縣木塔,傳說中地震不倒、戰(zhàn)火不毀、雷擊不焚,它的構(gòu)造體現(xiàn)了斗拱的精妙,是中國(guó)建筑史上最具價(jià)值的坐標(biāo)。
純木建造的萬榮飛云樓,被譽(yù)為“中華第一木樓”,無論大小接口,均為榫卯嵌套,它和應(yīng)縣木塔一起,被譽(yù)為“南樓北塔”。
而壽康宮,只是故宮的小小縮影,類似的木構(gòu)古建筑,整個(gè)故宮有1200座,成為世界上現(xiàn)存規(guī)模最大、保存最完整的古代木構(gòu)建筑群。
我們用現(xiàn)代實(shí)驗(yàn)總結(jié)出故宮抗震的原理,而其中所蘊(yùn)含的智慧,早已經(jīng)受住無數(shù)實(shí)際考驗(yàn)。
其實(shí),北京位于地震活躍帶,這條危險(xiǎn)的斷層帶長(zhǎng)達(dá)1000公里。但正是因?yàn)檫@些經(jīng)年積累的技藝,讓紫禁城挺過了大大小小200多次地震。
(摘自《快樂作文》)