即便10級地震,故宮為何巋然不到?

地震 故宮 建築 中國建築 奢望之旅 奢望之旅 2017-11-02

說起故宮,這座世界上最為獨特的博物館,不光中國人感到自豪,外國人聊起來也是讚歎不已。

即便10級地震,故宮為何巋然不到?

近期,英國第4電視臺推出了一系列關於中國的紀錄片,其中有一集是《紫禁城的祕密》(Secrets of China's Forbidden City),為外國觀眾仔細講述了這龐大工程在建築過程中鮮為人知的祕密。

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其中一段揭祕了故宮為何能在幾個世紀的風雨飄搖中依然屹立不倒。建成600年來,故宮經歷了200多場破壞性的地震,包括1976年那場最駭人的地震,震中就在北京以東大約150公里處。在那場地震中,唐山被夷為平地。

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為了解開故宮建築的祕密,專業木匠們按照1:5的比例,以中國古建築榫卯和斗拱的建築結構,複製出了一棟縮小的紫禁城建築模型並對它進行了地震模擬測試。

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最開始為4.5級,斗拱結構開始受到拉扯,整個模型輕微地晃動。

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接著,7.5級,左右兩面牆已經轟然倒塌。

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實驗強度進入9.5級以及更高程度,這是有記載以來最高的地震強度,相當於200萬噸TNT炸藥的當量。

10.1級!搖晃得越來越劇烈。

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然而,儘管模型晃動了很久,但仍然穩穩當當地站在原地,只是發生了輕微的位移。而這其中的關鍵,在於一個叫做“斗拱”的結構:

斗拱是一個結構複雜的支架,用於支撐巨大的屋頂。斗拱乍一看像一個精緻的裝飾物,但其獨特的設計構成了故宮建築群結構的關鍵。

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片中的外國專家費了好大勁才把一個複雜的斗拱模型組裝起來。

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斗拱由拱形和方鬥形木塊層層交錯疊加而構成,一顆釘子也沒用,這一點讓外國專家讚不絕口:

令人驚訝的是,斗拱既沒有釘子,也不用粘合劑,只靠著這種精巧的設計,牢固地組裝在一起。組裝好以後,壓一壓,可以發現它能承受很大重力。

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你可以發現它比較靈活,但也很堅固,壓一壓,它能承受巨大的重量。它能和建築的其他部分結合在一起,是中國建築中一件精美絕倫的設計。

這種結構使得木塊牢固地結合起來,同時每層又有一定的鬆動。大大提升了建築物的抗震性能。

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斗拱的功能相當於汽車裡的減震器,零件的摩擦和轉動抵消了地震產生的衝擊力。

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故宮建築的另外一個特點是,柱子沒有深深固定在地基裡,有一定的搖晃空間,這就避免了其直接從中折斷,造成整棟房屋的倒塌。

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插在地基的柱子在地震中會折斷有移動的空間,使其能安然扛過地震。

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整個測試過程中,柱子只發生了一些位移。

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紅色標記是柱子原先所在的位置

片中總結說,故宮抗震的祕密可以用一個詞來概括:flexibility(柔韌、靈活)。

正是這種“柔中帶剛”的特點,造就了故宮建成600年仍屹立不倒的奇蹟。

外國專家感慨:

這是一個極好的例子,證明了中國傳統建築的天才之處。

外國小夥伴們也被故宮建築震撼到了!

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哇!我們的先人真是偉大的工程師。

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宮殿頂部的支撐結構真有意思,我從來沒見過類似的。我猜這種結構可以分散壓力增加靈活性。

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我曾去過故宮三次,每次都讓我有新的發現,謝謝上傳的視頻。

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古代人可以建成抗震建築,說不定將來我們可以建成防火建築。

中國網友也紛紛點贊:真心佩服中國古建築文化的博大精深!

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除了故宮抗震的原因以外,該片還揭祕了很多故宮建造過程中的故事。我們也一起來看看。

材料如何運輸?

片子一開頭就介紹道:

故宮,中國最震撼人心的宮殿,它是中世紀最偉大的奇蹟,也是地球上最大的木製建築群。

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每當我們面對故宮那些氣勢磅礴的建築時,都會想到一個問題:這樣大規模的建築,所需材料都是如何運到北京的?

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明代永樂年間,明成祖朱棣決定將原在南京的都城遷往北京。然而修建宮殿需要大量材料,北京周圍已經難以解決,於是,各種材料紛紛從各地運往北京。

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為了供應這個巨大的建築工地,大量的特殊材料從全國各地運往這裡:10萬多根楠木來自1800公里外的西南,鋪地板的“金磚”來自1000多公里外的南方;8000萬塊石板,每塊都重達24公斤;金箔則來自南京。

其中,大量的木材來自四川的大山深處。古人是如何將它們運到北京的呢?

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原來,木材在四川砍伐後,會沿金沙江、長江,再通過京杭大運河北上進京,抵達後,再上岸搬運至加工廠。

一時間,京杭大運河上常常上演“漂大木,蔽塞水面”的壯觀場面。

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工程師們利用京杭大運河將大批楠木漂向北方,同時還有軍隊護送的2萬多艘船隻,也沿著大運河,每年載著4.2億升的糧食供應給故宮建築工地的民工們。

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除了珍貴的楠木,運輸修建宮殿所需石料的難度同樣也難以想象。紫禁城不全是由木材建造的。那些重要宮殿都坐落於層層大理石臺階之上。這些巨大石塊都採自京城外60公里的郊區。

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在故宮中軸線的御道,幾乎都是大塊漢白玉鋪就而成。而太和殿前的漢白玉臺階,原石材料足有300噸重。

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這樣的超大塊石料如何運到紫禁城呢?每到隆冬,北京滴水成冰,明朝史料記載了一種冰道的發明。

據史料記載,當時數萬名民工,在運送石料的道路兩旁,修路填坑。每隔一里左右掘一口井,在隆冬嚴寒滴水成冰的日子,從井裡汲水潑成冰道。

當時的民工就是利用冰道把石塊運到京城的。

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片中進行了模擬實驗:在一輛木雪橇上裝上了1噸左右的石材,並試圖拉動雪橇。結果整個冰球隊的人來拉都拉不動。

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然而,當他們按照史料中所說,在雪橇底灑上水,雪橇的阻力立刻減小許多,變得更容易推動了。水起到了潤滑作用,使得雪橇在冰上滑動起來更加容易。

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聰明的建造者們,在600年前就採用這種“旱船拖運”的辦法,在巨石下面墊上粗大的圓木,由民工趕著騾群拽拉“旱船”在冰上移動,完成了大塊漢白玉石料的運輸。

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故宮於明成祖永樂四年(1406年)開始修建,到永樂十八年(1420年)竣工,歷時14年。據統計,整個故宮的修建役使了百萬伕役和全國各地十萬能工巧匠,他們用智慧建造出了這座至今無法超越的龐大木質建築群。

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故宮是如何修復的?

對故宮而言,另一個潛在的威脅是大火。在近600年曆史中,北京規模宏大的故宮曾遭受一種反覆的劫難——火災。

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可能是不小心失火,也可能是由雷電造成的自然火災,但每一次的大火,都是給它帶來巨大的威脅。宏偉的木質建築太和殿曾多次被焚燬。

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每一次的毀滅,都伴隨著另一次的重生和不斷的修復。故宮的重建和修復仍在進行中。如今,大門、庭院、牆壁和天花板都在修復著。其中,對天花的修復格外引人關注。故宮有上千塊的金箔天花,但金子或褪色,或受到了侵蝕。

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要想讓這些天花恢復往昔金碧輝煌的色彩,可不是件容易的事兒。據修復師介紹,首先需要把褪色損壞的天花取下來,然後進行復制、描繪、上色、貼金箔等工序,每塊天花都要花費兩週的功夫。

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首先,用紙和黑碳粉把天花上的圖案完整複印下來。

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然後精確勾畫出天花上的圖案,要和原圖一模一樣。

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經過細緻的上色,就可以進入貼金箔的過程了。

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把純金塊熔化,加入一些銅,以增添一絲紅色的光澤。不過合金仍能達到98%的黃金純度。

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如今金箔都是機器壓製的,而古時候,都是由工人用錘子砸出來的。

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薄如髮絲的金箔壓好後,要夾在竹紙間保存備用。

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故宮的修復工作大約需要超過1000萬片金箔。

最後,師傅們仔細把金箔貼在畫上,一塊精緻美麗的天花就修復好了。

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最終成品是這樣子的:

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相信喜歡《我在故宮修文物》的小夥伴們也一定會喜歡這部精彩的紀錄片。

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