600多年来,故宫经历了200余次地震,为什么它可以屹立不倒?

故宫,作为世界上最大的木制建筑群与古代宫殿群,在中国这片土地上已屹立了超过600年的时光。


在这600多年间,故宫先后经历了200多场破坏性的地震,但却始终岿然不动。


600多年来,故宫经历了200余次地震,为什么它可以屹立不倒?


故宫到底可以承受多少级地震?智慧的古人在建造故宫之际都用了哪些黑科技?


抗10.1级地震强度的故宫


一个英国摄制组为试验中国古建筑,曾为故宫做了一次抗震实验。制作组请到了故宫博物院研究馆员周乾博士,制作了一个标准的故宫建筑模型。


起初,在体验3级到4级地震时(地震烈度约为5—6度),模型只是在试验台上轻微晃动。


随着地震烈度的不断增加,模型晃动的幅度增大,两侧的砖石墙体出现垮塌。


加码到10.1级地震强度时,地震波烈度的峰值已超过历史地震的最大值,振动台加载装置也已达到工作极限。


然而,在如此剧烈的地震作用下,试验模型仍然保持稳定摇晃,并在震后基本能够恢复到初始状态,建筑整体屹立不倒,立柱只是发生了轻微的位移。


600多年来,故宫经历了200余次地震,为什么它可以屹立不倒?



故宫的黑科技


01 榫卯结构

故宫的建筑结构利用了我国的第五大发明榫卯结构


故宫古建筑的梁与柱采用榫卯连接,一端做成榫头形式插入事先设计好大小的卯口中,地震发生时榫头会与卯口不断地脱离又连接,形成拔榫现象,即榫头从卯口拔出。


但是它们两个没有脱离控制,因为榫头始终搭在卯口的位置,整个建筑的建构没有发生变化,这就是故宫建筑利用摩擦减震的方法。


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02 宫灯

屋子里面天花板上吊着许多沉重的宫灯,它们在地震发生时像摆球一样来回晃动,方向永远和建筑物晃动的方向相反,这样一来就减小了建筑的运动。


再加上厚重的屋顶在外力作用下也会晃晃悠悠地往复摇摆,它和前面提到的榫卯结构联手起到了很好的隔震效果


600多年来,故宫经历了200余次地震,为什么它可以屹立不倒?


03 柱子

宫柱之所以能在地震发生时只产生轻微位移,是因为柱根根本没有插入地底下,而是直接摆在了柱顶石里,就是柱子底下那块圆形石槽。


在地震作用下柱根在柱顶石里往复运动,产生的摩擦力也可以削弱地震的力量。


同时,我们肉眼看到立柱以为它是垂直地面向上的,但其实是每根立柱都有轻微的倾斜;


总体呈现向内收拢的形式和屋顶一起形成了一个稳固的三角形,无疑也是给建筑上了一层保险。


600多年来,故宫经历了200余次地震,为什么它可以屹立不倒?


04 京砖

故宫的地面经历了这么多次地震没有发生大规模损坏,是因为故宫每一块京砖下都有15层


要知道一块京砖从取土到制作完成足足需要七百二十天时间,也就是差不多两年


而整个故宫用了整整八千块京砖足足铺了十五层,抵抗地震的效果可想而知。


而且在这层层京砖底下是一层沙土一层碎石的地基,层层沙土会一点一点地削弱地震的威力,这简直就是一块吸收地震冲击波的海绵。


600多年来,故宫经历了200余次地震,为什么它可以屹立不倒?



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页面更新:2024-03-13

标签:故宫   沙土   地震烈度   榫头   宫灯   位移   立柱   柱子   中国   轻微   屋顶   模型   发生   结构   建筑

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