太和殿立面太和殿平摆浮搁柱底
太和殿梁架 最近，一段“故宫建筑模型在强震模仿中岿然不倒”的视频在微博上火了。这段视频来自英国电视台第4频道制造的纪录片《紫禁城的秘密》。 故宫博物院研讨馆员周乾博士是该纪录片中展示的故宫建筑模型抗震实验的主要设计者。他向科技日报记者引见道：“这是初次将故宫中某一建筑的整体结构模型放置在地震工况下中止测试，结果出人预料，模型禁受住了10.1级地震的考验”。 依据地震学理论，普通用地震烈度来表示地震对建筑物的影响水平。但是该片英国导演以为，对英国观众来说，地震烈度的概念比较陌生，而更倾向于接受震级的概念。“因而，在纪录片中，用震级来替代烈度描画地震作用强度。”周乾表示。 以柔克刚 古建模型强震不倒 在做故宫建筑模型抗震测试前，英国摄制组曾经做过一些欧洲古代建筑模型的抗震实验，砖石结构模型都以坍塌告终，中国古建筑木结构能扛过强震吗？测试开端前，参与拍摄该节目的英国专家理查德和周乾打了个赌。理查德以为，故宫建筑模型肯定会被震垮。 起初，在体验3级到4级地震时（地震烈度约为5—6度），模型只是在实验台上细微晃动。随着地震烈度的不时增加，模型晃动的幅度增大，两侧的砖石墙体呈现垮塌。加码到10.1级地震强度时，地震波烈度的峰值已超越历史地震的最大值，振动台加载装置也已抵达工作极限。 但是，在如此猛烈的地震作用下，实验模型依旧坚持稳定摇晃，并在震后基本能够恢复到初始状态，建筑整体耸立不倒，立柱只是发作了细微的位移，充沛表示了中国传统木构古建在地震作用下“墙倒屋不塌”的特性。 “理查德曾向我描画，他在现场感遭到，在强震作用下，有一个庞大的冲击力扑向模型。模型开端摇晃，但是一直坚持稳定状态。在复位过程中，古建筑模型像揉太极球一样，把地震力往外推了进来。这很像中国太极功夫中的以柔克刚，四两拨千斤。”周乾说道。 理念先进 强震不倒靠隔震 故宫建筑模型表示出的“强震不倒”靠的是什么？周乾指出，中国是世界上最早将隔震理念应用到建筑中的国度，故宫建筑的设计建造中充沛思索了抗震的需求，采用了多项隔震技术。 所谓建筑隔震，就是在建筑基础部位安置可运动装置；地震发作时，经过装置的运动来耗散、吸收部分地震能量，并错开地震波的频率，从而减轻地震对建筑的损伤。 故宫古建筑的隔震是如何完成的呢？周乾举例解释道，好比建筑的柱根并非插入地底下，而是平摆浮搁在柱顶石上。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。 故宫古建筑的梁与柱采用榫卯节点方式衔接，梁端做成榫头方式，插入柱顶预留的卯口中。地震作用下，榫头与卯口之间重复开合转动，并产生小量拔榫。拔榫即榫头从卯口拔出，但不是脱榫，榫头一直搭在卯口位置。这种相对转动也是摩擦减震、隔震机理的表示。 柱顶之上为斗拱。斗拱由坐、拱、翘、升等小尺寸构架由下至上层层叠加而成。地震作用下，这些细小构件之间相互挤压、错动，可耗散大量地震能量，并能够延长建筑的晃动周期，产生隔震效果。地震终了后，这些小构件基本能恢复到初始位置，并坚持完好。此外，厚重的屋顶犹如一个胖子，在外力作用下晃晃悠悠的往复摇晃，但一直坚持稳定不倒，起到了很好的隔震效果。 力图真实 建造表示故宫建筑特征模型 太和殿是紫禁城内体量最大、等级最高的建筑物。按英国摄制组最初的想象，他们希望能复制太和殿的模型中止地震测试。 但受实验条件限制，建筑模型将在一个长宽均为3米的震动平台上接受地震考验，这意味着要按1∶20比例减少建造太和殿模型。“减少20倍后，太和殿模型中木柱便只需火柴棍大小，会招致实验严重失真。”周乾指出。 为了找到一个既能表示故宫建筑典型结构特征，又能满足实验请求的古建筑，周博士和摄制组导演重复论证研讨。最后，他们决议以故宫南三所大门为原型，依照清工部《工程做规律例》相关规则，对其开间尺寸中止恰当调整，加工成缩尺比例约为1∶2的实验模型。 周乾引见，模型建造过程中，瓦作、木作、石作等一切工序严厉依照清工部《工程做规律例》中止施工。《工程做规律例》是清代官方发布的建筑施工工艺规范。 在实验模型装置过程中，工人有一些不契合恢复故宫官式木构古建的施工行为，如对斗拱采用了钉子、柱顶石平面尺寸过小、木材运用了裂纹较大的资料等等。周乾都让他们逐一中止了拆改，原汁原味地再显故宫官式木构古建的施工工艺特征。 “特别是斗拱，古代斗拱构件间采用暗销及榫卯咬合，不采用钉子。我们希望能最大限度恢复眀清官式建筑结构特性。”周乾说道。 及时颐养 促进古建筑益寿延年 据统计，自紫禁城建成以来，故宫古建筑禁受了大大小小至少222次地震的考验，其中不乏像1679年北京平谷发作的8.0级地震和1976年唐山发作的7.8级大地震。 在周乾看来，故宫古建筑之所以能抵御十分稀有的地震，有个十分重要的前提是：这些古建筑在历朝历代得到了很好的维护颐养。在古代，皇帝每年都会布置大量经费用于紫禁城建筑的修缮，并有特地的部门担任修缮工作。如明代为工部营缮清吏司，清代为外务府营造司。新中国成立后，故宫博物院先后成立古建部、工程管理处、修缮技艺部来对故宫古建筑中止定期维护和修缮。 “建筑就像人一样，具有生命属性，时间长了，难免老化并呈现各种病害，如开裂、拔榫、变形、糟朽等。只需及时采取各种有效措施对它们中止维护颐养，并采取有效加固措施，才干使它们抵御包含地震在内的各种自然灾害，完成中途夭折。”周乾说道。（图片由受访者提供 记者 唐婷） 作者：唐婷 |
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