那威哥
2017年,故宮博物院工程師周乾接到一通跨洋電話,來電者是英國一家電視臺,他們聽說中國古代木建筑抗震能力很強,于是找到周乾,希望答應他們的拍攝請求:復刻一個太和殿來震一震,看看中國古建筑到底有多抗震。
太和殿太大,于是他們換成壽康宮,用傳統的工具和技法,將立柱、外墻、斗拱一一還原,照原樣復制了一座1/5大小的壽康宮。
怎么測試抗震性能呢?
英國導演說,我們英國沒有地震,對地震的了解只知道“震級”,那我們就把模型放到測試用的地震臺上,一級一級加,加到散架為止。于是,一場簡單粗暴的實驗開始了。
周乾帶著外國木匠理查德站在儀器旁,緊盯著儀器上不斷升高的數值。5級,壽康宮已經瘋狂搖擺。8級,兩邊的墻體轟然倒塌,但主體的木結構還只是搖搖晃晃,沒有要“投降”的意思。震級9.5級,這是1960年智利大地震的震級,是人類經歷過的最高的震級了。
當地震臺的震級顯示,達到10.1級,壽康宮在地震臺上瘋狂起舞,但就是死活不散架。理查德又是驚奇又是興奮,想要再加碼,可地震臺已經快要冒煙了!
理查德說:“我們想震塌這個建筑,但是我們做不到。”
后來,周乾分享了他們研究發現的“紫禁城的秘密”。最大的秘密,就藏在屋頂上:榫卯結構拼合而成的斗拱。榫卯,中國古代木質建筑的主要結構,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固性。
地震開始,斗拱通過摩擦、旋轉,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。實驗前,工程師們本以為立柱會受損嚴重,實驗結束,木架完好無缺,但他們發現模型產生了輕微位移。沒錯,建筑整體移動了,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,反而會因為消解不了地震的能量而斷裂。
立柱的角度也有看不見的講究。我們肉眼看到立柱,以為是平行向上的,但其實是有輕微的傾斜,向內收攏,和屋頂一起形成了一個穩固的三角形,無疑也為建筑又上了一層保險。
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、屋頂重等設計,也對建筑物本身起到了很好的保護作用。一系列的工程技術,讓小型的壽康宮在這次實驗中成功立住。
除了紫禁城,在中國還有年代更久遠的抗震木建筑,它們均體現了榫卯結構的良好應用,作為“世界三大奇塔”之一的應縣木塔,傳說中地震不倒、戰火不毀、雷擊不焚,它的構造體現了斗拱的精妙,是中國建筑史上最具價值的坐標。
純木建造的萬榮飛云樓,被譽為“中華第一木樓”,無論大小接口,均為榫卯嵌套,它和應縣木塔一起,被譽為“南樓北塔”。
而壽康宮,只是故宮的小小縮影,類似的木構古建筑,整個故宮有1200座,成為世界上現存規模最大、保存最完整的古代木構建筑群。
我們用現代實驗總結出故宮抗震的原理,而其中所蘊含的智慧,早已經受住無數實際考驗。
其實,北京位于地震活躍帶,這條危險的斷層帶長達1000公里。但正是因為這些經年積累的技藝,讓紫禁城挺過了大大小小200多次地震。
(田龍華摘自《快樂作文》2021年第4期)