故宮抗震能力

先來看一下這個實驗吧。

一次模擬持續(xù)30秒，隨著強度上升，明顯看到斗拱結構開始受到拉扯。

到了7.5級烈度， 在強烈的搖晃中，墻體完全倒塌了。

實驗強度進入10.1級，搖晃更加劇烈，但木構架依然聳立不倒。

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

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

首先，建筑中的斗拱是抗震的關鍵，在地震時它像汽車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?shù)卣鸢l(fā)生時，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，也就是我們看到的大柱子下面的石墩子，由于沒有埋在土里，也降低了地震中折斷的可能性。

▲御花園柱礎

此外，內(nèi)飾也是有抗震設計的，比如用長長的鐵鉤鉤垂吊著的宮燈。

據(jù)中老年時報報道，地震研究所的專家表示：“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向相反方向搖晃，宮燈又會向鐵鉤反方向搖晃，左晃右晃，力量相互抵消，不會有大的搖擺。可見我們的祖先為了防風而設置的方法，在抗震中也會有巨大作用。”

故宮設計師

▲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。一場浩大的工程于是拉開了序幕。

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

珍貴的楠木多生長在崇山峻嶺里，百姓冒險進山采木，很多人為此丟了性命。后世留下了“入山一千，出山五百”來形容采木所付出的生命代價。

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

為了把它運到紫禁城，數(shù)萬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，就從井里汲水潑成冰道。用了28天的時間，才送到了宮里。

永樂十五年，朱棣開始從南方調(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，到底是由誰來負責設計的?

▲朱棣

據(jù)目前流傳最廣的說法，故宮的設計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。當時，進京的工匠中有一個香山幫，都是吳縣香山人或其門徒。他們往往擅長木工，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。

蒯祥很聰明，營建宮殿樓閣時，他只需略加計算，便能畫出設計圖來，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，得到極高評價，皇帝“每每以蒯魯班稱之”。

1420年故宮建成，僅僅9個月后就因雷擊而失火，直到正統(tǒng)年間，朝廷才重新修繕，此次負責的仍是蒯祥。蒯祥后來擔任了工部左侍郎。過去北京曾有一條蒯侍郎胡同，據(jù)說他就曾在那里住過。

不過故宮初建時，蒯祥還不到20歲，不太可能設計整個工程。故而有專家認為蒯祥的貢獻應主要體現(xiàn)在正統(tǒng)年間那次重建工作，而真正的設計者是名不見經(jīng)傳的蔡信。

據(jù)民間流傳的說法，當時朱棣將建造宮殿的任務交給了工部尚書宋禮。宋禮就找到了蔡信，讓他設計圖紙。蔡信交出的設計圖，讓宋禮非常滿意：新皇城比元朝時略向南遷；各大宮殿，依中軸線，左祖右社，十分規(guī)整;又開鑿南海，堆砌景山。整個設計方方正正，穩(wěn)穩(wěn)當當，象征大明長治久安。

也有專家提出，故宮的設計人應該是楊青。但他留下的資料更少，只知道是一名瓦工，據(jù)說連楊青這個名字都是朱棣賜的。

建筑家的智慧

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

以抗震能力來說，其實，“墻倒屋不塌”本就是古建行當通行的諺語，意思是說在遭遇強烈地震的時候，古建筑的墻壁倒塌了，但木構屋架依然屹立。

斗拱當然是關鍵因素之一。歷史上，很多帶斗拱的建筑都能抵御強烈地震。斗拱不是故宮設計者的發(fā)明，漢代開始，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，這樣逐層縱橫交錯疊加，形成上大下小的托架。

▲天津薊縣獨樂寺

在保存至今的眾多古代木結構建筑中，天津薊縣的獨樂寺和山西應縣木塔在抗震方面的表現(xiàn)尤其突出。

獨樂寺位于天津薊縣盤山腳下，始建于唐代，寺內(nèi)的觀音閣和山門重建于遼代。自重建以后千余年來，獨樂寺曾經(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級以上強震，“薊縣城官廨民舍無一幸存，觀音閣獨不圮。”1976年唐山大地震，薊縣城內(nèi)房屋倒塌不少，觀音閣及山門的木柱略有搖擺，觀音像胸部的鐵條被拉斷，但整個大木構架安然無恙。

▲ 山西應縣木塔

應縣木塔位于山西省應縣城西北佛宮寺內(nèi)，建于遼清寧二年(1056年)，應縣木塔處于大同盆地地震帶，建成近千年來，經(jīng)歷過多次大地震的考驗。據(jù)史書記載，在木塔建成200多年之時，當?shù)卦l(fā)生過6.5級大地震，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。上世紀初軍閥混戰(zhàn)的時候，木塔曾被200多發(fā)炮彈擊中，除打斷了兩根柱子外，別無損傷。

此外中國古建筑特有的榫卯結構，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年前就開始使用，這種不用釘子的構件連接方式，使得中國傳統(tǒng)的木結構成為超越了當代建筑排架、框架或者剛架的特殊柔性結構體，不但可以承受較大的荷載，而且允許產(chǎn)生一定的變形，在地震荷載下通過變形吸收一定的地震能量，減小結構的地震響應。

整座建筑不需要用一根釘子，所有結構都是木頭與木頭相互鉚碶而成。這是我們老祖宗的智慧對抗大自然的成果。這些智慧在經(jīng)歷了漫長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，也是我們的責任。