故宮抗震能力

先來(lái)看一下這個(gè)實(shí)驗(yàn)吧。

一次模擬持續(xù)30秒，隨著強(qiáng)度上升，明顯看到斗拱結(jié)構(gòu)開(kāi)始受到拉扯。

到了7.5級(jí)烈度， 在強(qiáng)烈的搖晃中，墻體完全倒塌了。

實(shí)驗(yàn)強(qiáng)度進(jìn)入10.1級(jí)，搖晃更加劇烈，但木構(gòu)架依然聳立不倒。

一位外國(guó)工作人員感慨：這是一個(gè)極好的例子，證明了中國(guó)傳統(tǒng)建筑的天才所在。

雖然有人開(kāi)玩笑說(shuō)，不要讓外國(guó)人知道了我們老祖宗的秘密。不過(guò)還是很多熱心網(wǎng)友總結(jié)了故宮抗震的秘密。

首先，建筑中的斗拱是抗震的關(guān)鍵，在地震時(shí)它像汽車(chē)的減震器一樣起著變形消能的作用。斗拱是由若干斗形的木塊和弓形的短枋木相互交接組合而成的構(gòu)件，用在柱頭頂或額枋之上，起著承托梁架和出挑屋檐的作用。當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生時(shí)，屋頂與柱之間的若干組內(nèi)外檐斗拱像彈簧層一樣起著變形消能的作用，從而大大減少了建筑物的破壞程度。

▲ 斗拱

其次，柱礎(chǔ)，也就是我們看到的大柱子下面的石墩子，由于沒(méi)有埋在土里，也降低了地震中折斷的可能性。

▲御花園柱礎(chǔ)

此外，內(nèi)飾也是有抗震設(shè)計(jì)的，比如用長(zhǎng)長(zhǎng)的鐵鉤鉤垂吊著的宮燈。

據(jù)中老年時(shí)報(bào)報(bào)道，地震研究所的專(zhuān)家表示：“這鐵鉤上接屋頂上的鐵環(huán)，下接著宮燈鐵環(huán)。屋頂搖晃，鐵鉤由于反作用力會(huì)向相反方向搖晃，宮燈又會(huì)向鐵鉤反方向搖晃，左晃右晃，力量相互抵消，不會(huì)有大的搖擺。可見(jiàn)我們的祖先為了防風(fēng)而設(shè)置的方法，在抗震中也會(huì)有巨大作用。”

故宮設(shè)計(jì)師

▲明代紫禁城

1402年，明成祖朱棣從侄兒建文帝手里奪得皇位后，就一心想回到自己居住多年的根據(jù)地北京。一場(chǎng)浩大的工程于是拉開(kāi)了序幕。

朱棣派出人員，奔赴全國(guó)各地去開(kāi)采名貴的木材和石料，然后運(yùn)送到北京。光是準(zhǔn)備工作，就持續(xù)了11年。

珍貴的楠木多生長(zhǎng)在崇山峻嶺里，百姓冒險(xiǎn)進(jìn)山采木，很多人為此丟了性命。后世留下了“入山一千，出山五百”來(lái)形容采木所付出的生命代價(jià)。

開(kāi)采修建宮殿的石料，同樣艱辛。現(xiàn)在保和殿后那塊最大的丹陛石，重200多噸，開(kāi)采于北京西南的房山。

為了把它運(yùn)到紫禁城，數(shù)萬(wàn)名勞工在道路兩旁每隔一里左右掘一口井，到了寒冬臘月氣溫足夠低時(shí)，就從井里汲水潑成冰道。用了28天的時(shí)間，才送到了宮里。

永樂(lè)十五年，朱棣開(kāi)始從南方調(diào)集大量能工巧匠，大興土木，興建宮城。那么這片宏偉的建筑群，到底是由誰(shuí)來(lái)負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)的?

▲朱棣

據(jù)目前流傳最廣的說(shuō)法，故宮的設(shè)計(jì)者是明代一位杰出的匠師，姓蒯(“kuǎi”)名祥。他生于洪武三十一年，卒于成化十七年，蘇州吳縣香山人。當(dāng)時(shí)，進(jìn)京的工匠中有一個(gè)香山幫，都是吳縣香山人或其門(mén)徒。他們往往擅長(zhǎng)木工，其中又不乏出色的泥水匠、漆匠、石匠、堆灰匠、雕塑匠、彩繪匠，而蒯祥是香山幫匠人的頭領(lǐng)。

蒯祥很聰明，營(yíng)建宮殿樓閣時(shí)，他只需略加計(jì)算，便能畫(huà)出設(shè)計(jì)圖來(lái)，待施工完畢后，建筑與圖樣大小尺寸分毫不差。蒯祥的建筑造詣，得到極高評(píng)價(jià)，皇帝“每每以蒯魯班稱(chēng)之”。

1420年故宮建成，僅僅9個(gè)月后就因雷擊而失火，直到正統(tǒng)年間，朝廷才重新修繕，此次負(fù)責(zé)的仍是蒯祥。蒯祥后來(lái)?yè)?dān)任了工部左侍郎。過(guò)去北京曾有一條蒯侍郎胡同，據(jù)說(shuō)他就曾在那里住過(guò)。

不過(guò)故宮初建時(shí)，蒯祥還不到20歲，不太可能設(shè)計(jì)整個(gè)工程。故而有專(zhuān)家認(rèn)為蒯祥的貢獻(xiàn)應(yīng)主要體現(xiàn)在正統(tǒng)年間那次重建工作，而真正的設(shè)計(jì)者是名不見(jiàn)經(jīng)傳的蔡信。

據(jù)民間流傳的說(shuō)法，當(dāng)時(shí)朱棣將建造宮殿的任務(wù)交給了工部尚書(shū)宋禮。宋禮就找到了蔡信，讓他設(shè)計(jì)圖紙。蔡信交出的設(shè)計(jì)圖，讓宋禮非常滿(mǎn)意：新皇城比元朝時(shí)略向南遷；各大宮殿，依中軸線(xiàn)，左祖右社，十分規(guī)整;又開(kāi)鑿南海，堆砌景山。整個(gè)設(shè)計(jì)方方正正，穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)，象征大明長(zhǎng)治久安。

也有專(zhuān)家提出，故宮的設(shè)計(jì)人應(yīng)該是楊青。但他留下的資料更少，只知道是一名瓦工，據(jù)說(shuō)連楊青這個(gè)名字都是朱棣賜的。

建筑家的智慧

不論設(shè)計(jì)者是誰(shuí)，故宮能夠建城，大批工匠、百姓為此付出了極大心血，甚至犧牲了無(wú)數(shù)人的生命。可以說(shuō)，故宮是幾百年前這些建筑者們的集體智慧結(jié)晶。

以抗震能力來(lái)說(shuō)，其實(shí)，“墻倒屋不塌”本就是古建行當(dāng)通行的諺語(yǔ)，意思是說(shuō)在遭遇強(qiáng)烈地震的時(shí)候，古建筑的墻壁倒塌了，但木構(gòu)屋架依然屹立。

斗拱當(dāng)然是關(guān)鍵因素之一。歷史上，很多帶斗拱的建筑都能抵御強(qiáng)烈地震。斗拱不是故宮設(shè)計(jì)者的發(fā)明，漢代開(kāi)始，斗拱已經(jīng)普遍使用。斗是斗形木墊塊，拱是弓形的短木。拱架在斗上，向外挑出，拱端之上再安斗，這樣逐層縱橫交錯(cuò)疊加，形成上大下小的托架。

▲天津薊縣獨(dú)樂(lè)寺

在保存至今的眾多古代木結(jié)構(gòu)建筑中，天津薊縣的獨(dú)樂(lè)寺和山西應(yīng)縣木塔在抗震方面的表現(xiàn)尤其突出。

獨(dú)樂(lè)寺位于天津薊縣盤(pán)山腳下，始建于唐代，寺內(nèi)的觀(guān)音閣和山門(mén)重建于遼代。自重建以后千余年來(lái)，獨(dú)樂(lè)寺曾經(jīng)歷了28次地震，其中清康熙十八年(1679年)三河、平谷發(fā)生8級(jí)以上強(qiáng)震，“薊縣城官廨民舍無(wú)一幸存，觀(guān)音閣獨(dú)不圮。”1976年唐山大地震，薊縣城內(nèi)房屋倒塌不少，觀(guān)音閣及山門(mén)的木柱略有搖擺，觀(guān)音像胸部的鐵條被拉斷，但整個(gè)大木構(gòu)架安然無(wú)恙。

▲ 山西應(yīng)縣木塔

應(yīng)縣木塔位于山西省應(yīng)縣城西北佛宮寺內(nèi)，建于遼清寧二年(1056年)，應(yīng)縣木塔處于大同盆地地震帶，建成近千年來(lái)，經(jīng)歷過(guò)多次大地震的考驗(yàn)。據(jù)史書(shū)記載，在木塔建成200多年之時(shí)，當(dāng)?shù)卦l(fā)生過(guò)6.5級(jí)大地震，余震連續(xù)7天，木塔附近的房屋全部倒塌，只有木塔巋然不動(dòng)。上世紀(jì)初軍閥混戰(zhàn)的時(shí)候，木塔曾被200多發(fā)炮彈擊中，除打斷了兩根柱子外，別無(wú)損傷。

此外中國(guó)古建筑特有的榫卯結(jié)構(gòu)，也是最為重要和不可代替的因素。榫卯是極為精巧的發(fā)明，我們祖先早在7000年前就開(kāi)始使用，這種不用釘子的構(gòu)件連接方式，使得中國(guó)傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu)成為超越了當(dāng)代建筑排架、框架或者剛架的特殊柔性結(jié)構(gòu)體，不但可以承受較大的荷載，而且允許產(chǎn)生一定的變形，在地震荷載下通過(guò)變形吸收一定的地震能量，減小結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)。

整座建筑不需要用一根釘子，所有結(jié)構(gòu)都是木頭與木頭相互鉚碶而成。這是我們老祖宗的智慧對(duì)抗大自然的成果。這些智慧在經(jīng)歷了漫長(zhǎng)的歲月最終保留在歷史遺跡中流傳至今，將這份寶藏真正地繼承下來(lái)，也是我們的責(zé)任。