10级大地震不倒,我国这座建筑结构原理惊艳世界,老外直呼奇迹

哈喽大家好。英国第4电视台曾推出过一系列中国纪录片,其中一集专门讲述了紫禁城的秘密,为英国网友详细讲解了紫禁城原理,也让无数老外看傻了眼。

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紫禁城就是现代的北京故宫,位于北京中轴线中心,共有大小宫殿70座,房间9000余间,也是世界上现存规模最大保存最完整的木质结构古建筑之一。故宫的占地面积为72万平方米,与前段时间刚建成的北京新机场航站楼面积相当。我们都知道,新机场航站楼在建设时,使用了大量钢结构,还采用了科学手段设计,最高抗震等级可以达到9级。而纯木结构的故宫,却比北京新机场抗震等级还要高,这究竟是怎么回事?

在英国拍摄的纪录片中,其中一个项目就是为紫禁城做抗震试验。节目组专门请了专业木匠,搭建了一个紫禁城结构模型,为了尽可能达到精准,木匠采用了传统工具和方式,按照1比5比例进行制作,最终复制出一栋微缩紫禁城,并对其进行地震模拟测试。

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最开始节目组以4级地震进行挑战测试。开始后模型开始轻微晃动,斗拱结构也开始受到拉扯,然而并没有倒塌迹象。随后节目组开始加大地震等级,到7.5级时左右,两边墙开始倒塌,不过整体结构依然非常稳固。最后他们开始终极测试,地震强度加大到9.5级,这也是有史以来记载的最高地震等级,相当于200万吨TNT炸药的量,紫禁城模型开始剧烈摇晃。当地震升到10.1级时,所有墙体已经倒塌成一片废墟,然而模拟依然稳稳地树立在面前,只是发生了轻微位移。节目组万万没有想到,一座木质建筑居然比现代所有建筑物抗震等级都要高。

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其实,紫禁城在历史上曾遭遇过不少地震。1976年7月28日,唐山大地震将河北唐山夷为平地。地震烈度达到7.8级。而距离震中150多公里的北京也发生了剧烈晃动,只有紫禁城在短暂的波动后毫发无伤。

数据统计则建成建成的600多年里,一共经历过200场大大小小的地震,但每一次都能全身而退,在风雨中屹立不倒。而这座建筑其中的关键所在就是斗拱。斗拱是与中国建筑特有的一种结构,主要有拱形和方形木块组成,而且在组合中不需要一根铁钉以及胶水,就可以让两块木头完美贴合,组合好的斗拱,每层都拥有可灵活松动的空间,可以起到变形消能的作用,从而大大减少建筑破损度,在地震中和起到了类似汽车减震器的作用。

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斗拱结构除了在故宫中广泛采用外,在中国整个建筑史上也是常用的结构。例如我们常见的四合院、木塔、宝殿、庙宇等。此外中国还是世界上最早将隔振理念运用到建筑中的国家。故宫在建造中充分考虑了抗震需求,采用了多项隔振技术,最终达到强震不倒,墙倒屋不倒的效果。

除了斗拱外,他们还发现了故宫的另一个秘密,那就是看起来平常如期的柱子,故宫柱子与一般建筑有很大不同,传统建筑柱子一般型深埋到地基中,如果遇到强大的震动,很容易导致柱子断裂。此外常年受地下湿气和虫子侵蚀,最终导致柱子非常脆弱。

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而故宫柱子专门建造了柱桩,也就是我们俗称的石墩子,由于柱子没埋在地下,在地震时可以承受一定摇摆空间,防止断裂导致整体建筑倒塌的风险。此外故宫中的内饰也起到减震作用,例如用长铁钩垂钓着的宫灯,当屋顶摇晃时,铁钩由于反作用力会向相反方向摇晃,最终使左右晃动力量相互抵消。

英国节目组在评价故宫时以柔韧灵活著称,正是这种柔中带刚的客源特点,最终造就了六百年屹立不倒的奇迹,也证明了中国传统建筑的奇妙之处。

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此外故宫背后的建设史更是惊呆无数网友。据资料记载,故宫建设一共经历了整整14年,工人达到上百万,以及全国各地10万名木匠,光是通过京杭大运河北上进京运送的粮食每年就达到4.2亿升。故宫建设所使用的材料都是来自全国各地,10万多根楠木来自1800公里外的西南地区,铺地板的地砖来自1000公里外的南方,8000万块石板来自南京等等。

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古人们用自己的智慧和勤劳建造出这座至今无法超越的奇观。


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