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扛得住10級地震?傳承7000年的黑科技,為何今天的科技無法複製?

人類在不斷的繁衍中,學會了應對各種災害的能力。面對自然災害,人類雖不能完全阻止它的發生,但是也建立了一套完整的應對措施。地震,這一極具破壞性的自然災害,常常打的我們措手不及。

在現代,人們為了防止地震災害做了不少努力,但是以我們現在的技術水平,只能做到在地震波到達的前幾秒時進行預警。與我們隔海相望的日本,經常遭受地震災害,所以日本的對地震災害的應對措施也是全世界最為先進的。

但就算如此,日本每年仍舊有成百上千的人死於地震災害。然而在現在科技都束手無策的今天,在我國古代卻有這麼一個地方,它有著一種獨特的技術,能抗住10級地震。這個地方就是故宮。

為什麼說故宮可以抗震?這其中運用了怎樣的技術?為什麼不能用於現代建築抗震?故宮扛得住10級地震,傳承了7000年的黑科技,為何今天的科技無法複製?

抗震的故宮

1976年7月28日,一場唐山大地震將還在睡夢中的人們打了個措手不及。而距離震央只有150公里的故宮卻毫髮無損。自故宮建成以來,在600多年的時間裡,經歷了大大小小兩百多次地震。而故宮卻在一次次的地震央巍然不動。

不過在我們目前的資料中,尚未有10級地震的記錄,那故宮可以抗住10級地震的說法從何而來呢?這不得不說到一場模擬抗震實驗。

當時,一名外國木工以1:5的比例復原故宮的建築,並利用機器進行模擬地震測試。在最開始的4.5級地震測試中,模型搖晃得很厲害。但在後續不斷地抬高震級的過程中,模型除了搖晃,一點要倒塌的跡象都沒有。直至震級調到10級,模型也不過是發生了輕微的位移。

技術玄機

面對10級地震依然屹立不倒,連許多現代建築都做不到,故宮的建築又是怎麼做到的呢?這就要提到我國古代的一項偉大的技術成就——榫卯結構。榫卯,是我國古代傳統建築和家具的主要結構方式,是中式傳統建築的靈魂。

它是利用兩個部件的凹凸部分進行連接的方式。凸出部分叫榫,凹進部分叫卯。它最大的特點就是不用釘子就能將兩個構件牢牢嵌套在一起。

而榫卯不僅僅只是將凹凸的兩個部件結合起來那麼簡單,它的結合類型多達幾十種,而故宮所用到的榫卯結構也有十幾種,包括箍頭榫、饅頭榫、半榫、透榫等。

可為什麼榫卯結構就能抗住地震的晃動呢?榫卯結構在將部件結合在一起時,構件之間互相留有一定的空隙。而這樣的空隙可以在建築晃動時留有一地的晃動空間,這樣就不會使建築因為材料之間的相互摩擦而攔腰斬斷。

這就類似於太極中以柔克剛的打法。以柔軟緩慢的力道,將外來的強力慢慢卸掉,從而減輕外力的衝擊。榫卯結構可以很好地將地震的衝擊力削弱,從而使建築屹立不倒。

除此之外,榫卯結構的抗壓能力也很強。有人在榫卯結構的建築上做實驗,發現其可以承受上百噸的重量。在故宮如此大體量的建築上,其榫卯結構的承重能力更上一層樓。

除了榫卯結構,另外一種建築結構也起了很大的作用,那就是斗拱。這也是中國古建築的特有結構,供是在立柱頂、額枋和檐檁間或構架間,探出的一層弓形承重結構,拱與拱之間墊的方形木頭叫鬥,並稱為斗拱。

斗拱是大型建築柱子與屋頂的過渡結構,它主要承受著上方延伸出去的屋檐,將重力集中到下方的柱子上。這樣做的好處,是使得看起來頭重腳輕的建築可以很好地穩定。雖然建築上方看起來很重,但是斗拱結構將上方的力都集中到下方的柱子上,建築在遭遇地震時就不會因為上方複雜的結構而倒塌。

並且斗拱結構的多種部件在地震時相互摩擦,相當於一個減震器,能很好地將地震帶來的力分散出去。這柱子的擺放也是有講究的。在安放承重的柱子時,並不是簡單地挖洞將柱子放進去。

在做地基時,放柱子的地方都會適當拓寬,預留一部分多餘的空間。這樣柱子在地震央就有一定的活動空間,從而避免了折斷。

無法複製的黑科技

為什麼這樣好用的技術在如今的抗震技術中沒有廣泛地運用呢?首先是技術傳承的問題。中國的建築結構不單單只有榫卯和斗拱,還有其他許許多多的建築結構,這些設計精妙的建築結構來源已久,其歷史可以追溯到春秋戰國時期。

由於歷史的傳承的問題,導致許多的技術並沒有流傳下來,在時間的洪流中失傳了。除了失傳的技術,榫卯和斗拱技術的建造是極為複雜的,在古代想要建造這樣的建築需要耗費許多的人力,哪怕是在技術發達的現代,造價成本也極高的。

雖然現在有簡化的斗拱和榫卯結構,但是這種簡化的結構並不能承受住大地震的衝擊,其簡化的主要目的是為了方便和節省成本。

並且,雖然有故宮這樣的抗震建築,但並不能代表所有使用榫卯和斗拱結構的建築都是抗震的。故宮是不可複製的奇蹟,不是每一代人都可以造出故宮。榫卯和斗拱結構能否真正運用到抗震技術中,還需要我們進一步探索。

任重道遠

世界上,每年都有成百上千的人因為地震災害死去。抗震這一技術難點也一直是科學家們想要攻克的。我們可以借鑑古人的智慧,從中吸取一些優秀的經驗,並運用到現代建築當中去。

我們也要拓寬思維,新時代的抗震技術,還需要新時代的建築師來不斷創造。相信在未來的某一天,我們一定會探索出堅實耐用抗震的建築來。

責任編輯: 王和  來源:你好科普 轉載請註明作者、出處並保持完整。

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