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2017年8月8日21時19分 在四川阿壩州九寨溝縣 （北緯33.20度，東經(jīng)103.82度） 發(fā)生7.0級地震 震源深度20千米
九寨溝縣遭遇地震 當(dāng)?shù)匾唤ㄖ覂?nèi)墻上出現(xiàn)裂痕 還有天花板直接整個砸下來的 現(xiàn)場一片狼藉
截止2017年8月9日 早上9點30分 九寨溝7.0級地震 已造成13人死亡，175人受傷 讓我們一起 為九寨溝祈福 自2008“5·12”汶川大地震 到如今九寨溝地震 大量現(xiàn)代建筑的倒塌 將受災(zāi)人員困在廢墟中 或者建筑材料掉落 直接將人砸死等報道 刺激著我們的感官細胞 中國是世界上地震災(zāi)害程度 最嚴(yán)重的國家之一 如何提高建筑抗震性能 面對這些突如其來的災(zāi)害呢? 中國有這樣一座千年木塔 完美的解答了這一問題：
這座歷經(jīng)千年風(fēng)雨而不倒 數(shù)十次地震而不塌的木塔 就是位于山西朔州應(yīng)縣的 應(yīng)縣木塔 ↓↓↓
這座建筑的全名為佛宮寺釋迦塔 建于公元1056年 它是中國現(xiàn)存最高最古老的 純木結(jié)構(gòu)樓閣式建筑 2016年9月27日 被世界吉尼斯認(rèn)定為世界上 現(xiàn)存最高的純木結(jié)構(gòu)建筑 與比薩斜塔、埃菲爾鐵塔并稱“世界三大奇塔”
木塔全部用純木建成的 塔身整體架構(gòu) 沒有一根鐵釘 數(shù)以萬計的構(gòu)件 全靠榫卯互相咬合 固定在一起 塔高67.31米 相當(dāng)于今天三十層樓的高度 耗材紅松木料 3000立方米、2600多噸 梁思成曾經(jīng)說道 “今天正式去拜見 佛宮寺塔（應(yīng)縣木塔） 絕對的Overwhelming(勢不可擋) 好到令人叫絕，喘不出一口氣來半天!”
即便是在現(xiàn)代 在不使用現(xiàn)代工具的情況下、 搭建20多層的樓房 也是難上加難 郭教授大發(fā)感慨： "真讓人難以想象當(dāng)年的工匠是怎樣做的。" 此塔是"當(dāng)之無愧的世界建筑史奇跡" 在建成的近千年的歲月中 應(yīng)縣木塔曾遭受了多次 極具破壞性的地震 但每一次都能全身而退 僅強度五級以上的地震 就高達十幾次之多 在風(fēng)雨之中屹立不倒 那應(yīng)縣木塔到底有什么神奇之處 可矗立千年而不倒呢？ 最近英國第4電視臺 推出一系列中國紀(jì)錄片 揭露了這一偉大建筑奇跡的秘密 讓一眾外國吃瓜觀眾們?nèi)伎瓷盗搜?/p> 為解開其中秘密 故宮專家?guī)е鈬窘?/p> 一起做了個實驗 按照1:5的比例 以中國古建筑榫卯和斗拱的結(jié)構(gòu) 復(fù)制出一棟微縮古建筑模型 并對它進行地震模擬測試
模型依次挑戰(zhàn) 4級、4.5級以及5級地震 每次持續(xù)30秒 斗拱結(jié)構(gòu)只是受到拉扯 整個模型輕微晃動
實驗員接著測驗 7.5級的地震強度 左右兩面的墻 明顯已經(jīng)支撐不住，轟然倒塌
實驗強度進入 9.5級的地震強度 這種地震的威力 相當(dāng)于200萬噸TNT炸藥
搖晃愈加劇烈 但是木結(jié)構(gòu)的建筑模型 也只是晃晃 接下來就是見證奇跡的時刻 在10.1級的地震強度時 建筑模型簡直是岌岌可危 可是盡管經(jīng)歷了如此持續(xù) 而又劇烈的晃動 模型卻仍穩(wěn)穩(wěn)當(dāng)當(dāng)?shù)亓⒃谠?/p>
紅色標(biāo)記為柱子原先位置 即使經(jīng)歷了10.1級的地震 建筑主體木結(jié)構(gòu)依舊完好無損 只有柱子有輕微的移動
這就是木建筑抗震的第一個秘密—— 柱子 一般國外建筑的柱子 都是深扎在地基里 一遇到強震就會直接從中折斷
而中國應(yīng)縣木塔的柱子 高度與柱子的橫斷面之比 用現(xiàn)代方法復(fù)核 這一精巧的比例 完全符合現(xiàn)代科學(xué)對 木質(zhì)壓桿的要求 有一定的移動空間 這就避免了因折斷而造成的整棟倒塌 哪怕遇到強烈的震動 只會稍微發(fā)生一點位移 第二個秘密就是建筑本身的材料—— 木頭 我們先來看一張圖片 ↓↓↓
這是2016年 在靜安寺廣場的 一個木質(zhì)建筑裝置 它很好的展現(xiàn)了 木材很強的可塑性 其柔軟的性質(zhì) 使得它具有相當(dāng)?shù)膹椥?/p> 自我恢復(fù)能力 中華民族 自文明伊始就睿智地選擇了 木材作為結(jié)構(gòu)主材 木材本身就具有彈性、柔性 能夠彎曲出各種柔軟的樣子 當(dāng)?shù)卣鸢l(fā)生的時候 木材在地震力的沖擊下 產(chǎn)生一定的變形 能夠很好的削弱地震的沖擊 如果木質(zhì)建筑物倒塌了 會留出很大的生存空間 而且，木質(zhì)材料重量最小 磚塊和水泥會破碎掉落 造成人員受傷 而木質(zhì)材料就不會
圖：破碎的混凝土
圖：地震后碎裂的混凝土 而由木材的使用 衍生出來的榫卯和斗拱 更是精巧的發(fā)明 我們的祖先早在七千年前就開始使用 這種不用釘子的構(gòu)件連接方式 使得中國傳統(tǒng)的木結(jié)構(gòu) 超越了當(dāng)代的建筑排架
榫卯鏈接形成了“柔性連接” 所有的榫卯的接頭 都是交叉在一起的 本身沒有釘死 有一定的靈活性 當(dāng)?shù)卣饋砼R 地震的振動帶動斗拱共振 木結(jié)構(gòu)就不會損壞 這跟斗拱的作業(yè)原理相似
斗拱這一結(jié)構(gòu)精巧的支架 由拱形和方斗形木塊 層層交錯疊加而成 不用一顆釘子、一滴粘合劑 只靠著羅列本身 就能牢固地組裝在一起
圖：應(yīng)縣木塔上的斗拱 斗拱不僅異常堅固 能承受很大重力 甚至支撐起巨大的屋頂 還因其結(jié)構(gòu)本身的特點 極富靈活性
斗拱結(jié)構(gòu) 就相當(dāng)于汽車?yán)锏臏p震器 木塊像十指交叉一樣牢固結(jié)合 每層又有松動的空間 零件的摩擦和轉(zhuǎn)動 有效抵消了地震產(chǎn)生的沖擊力 說起來好像很簡單 但是應(yīng)縣木塔光斗拱就60多種 還不算之前的榫卯節(jié)點 中國古代工匠的智慧 不容小覷
圖：應(yīng)縣木塔平面圖 應(yīng)縣木塔建筑平面為八角形 采用均衡對稱的柱網(wǎng)平面 形成一個具有一定柔性的 整體框架結(jié)構(gòu)體系 比正方形的建筑減少5%風(fēng)壓 有利于建筑降低風(fēng)的阻力 內(nèi)、外兩圈八邊形立柱 內(nèi)圈主柱8根 外圈主柱24根 內(nèi)柱環(huán)繞的空間是佛堂 內(nèi)外柱之間的空間 是通道和樓梯 形成一個中空的雙層套筒結(jié)構(gòu)
據(jù)清華大學(xué)建筑學(xué)院 教授郭黛恒介紹 木塔采用的雙層套筒結(jié)構(gòu)十分先進 與現(xiàn)代高層建筑所采用的 "內(nèi)外筒體加水平桁架" 的結(jié)構(gòu)體系極為相似 因此郭教授稱其為 "現(xiàn)代高層建筑筒體結(jié)構(gòu)之先驅(qū)" 應(yīng)縣木塔一共九層 其中有四個結(jié)構(gòu)暗層 夾在五個明層之間 建筑的結(jié)構(gòu)暗層 增加了斜向的支撐 將上下的斗拱層和直立的柱子 整個連接成一個整體 形成剛性層
圖：剛性層內(nèi)部照片 這樣的剛性層一共有4個 牢牢地將建筑箍在一起 與現(xiàn)代建筑中的“圈梁”近似 具有很強的抗震性能 就好像竹子的竹節(jié)一樣 在脆弱的節(jié)點進行加固 這樣建筑的抗震性能 就會直線上升
對木塔頗有研究的應(yīng)縣文管所 原所長馬良先生說 木塔之所以能抗這么大的地震 現(xiàn)代科學(xué)已找到答案 這是因為木塔明層夾暗層 形成了剛體結(jié)構(gòu)和柔體結(jié)構(gòu)的有機結(jié)合 每遇大地震 這種結(jié)構(gòu)便會將巨大的沖擊釋放掉 足見其整體結(jié)構(gòu)的科學(xué)合理 中國歷史上還出現(xiàn)過 整個木結(jié)構(gòu)被地震 震得飛出去 但是建筑主體毫發(fā)無傷的情況 證實了古代木建筑 “墻倒屋不塌”的功效
圖：梁思成 當(dāng)年中國對于應(yīng)縣木塔 最先研究的人是 建筑大師梁思成 他見到應(yīng)縣木塔后 不由感嘆道：
在看過英國第4電視臺 推出一系列中國紀(jì)錄片之后 外國小伙伴們 一個個看得目瞪口呆 被神秘古老的東方智慧 深深震撼
哇！我們的先人真是偉大的工程師。
宮殿頂部的支撐結(jié)構(gòu)真有意思，我從來沒見過。我猜它們能分散壓力增加靈活性。
古代人可以建成抗震建筑，說不定將來我們可以建成防火建筑。 中國網(wǎng)友們更是激動不已 民族自豪感爆棚
古人解決建筑問題的智慧 即使在今天看來也覺得不可思議 尋找“木塔千年不倒之謎” 的過程充滿了懸念 但是終極奧義是 包含在中國古代木建筑中的 中華民族的哲學(xué)智慧—— 以柔克剛 中國古代建筑 尤其是木結(jié)構(gòu)建筑 在抗震方面的表現(xiàn)尤為杰出 我國許多古代建筑的木結(jié)構(gòu) 都成功地經(jīng)受過大地震的考驗 遼寧義縣奉國寺大殿 天津薊縣獨樂寺觀音閣 云南通海聚奎閣等等建筑 還有蛋蛋姐本次解析的應(yīng)縣木塔 千百年來均經(jīng)歷過多次地震 仍然傲然屹立……
這些主體為木結(jié)構(gòu)的建筑 之所以具有較好的抗震性能 其一在于木材的選用 先天地賦予了它以一定的抗震能力 更重要的是 我們的祖先在一次次成功與失敗中 總結(jié)并創(chuàng)造出了 一個個充滿智慧和技巧的構(gòu)造措施 這些措施有機地結(jié)合成了 一個“以柔克剛”的整體 整個建筑和諧共生 像大樹一樣從土地里生長出來 用一個一個令外國結(jié)構(gòu)學(xué)家 瞠目結(jié)舌的超靜定姿態(tài) 來有效地消減地震波的沖擊
當(dāng)現(xiàn)代建筑設(shè)計 將9級地震輕度列為終極目標(biāo)時 我國古代杰出哲匠們 創(chuàng)造的木結(jié)構(gòu) 卻在無為之中 達到了這個苛刻要求 有人說 西方建筑史是“石頭的歷史” 中國建筑史是“木頭的歷史” 西方磚石結(jié)構(gòu)是剛性結(jié)構(gòu)建筑體系 中國土木結(jié)構(gòu)是柔性結(jié)構(gòu)建筑體系 西方人以剛性的磚石結(jié)構(gòu)抵抗自然災(zāi)害 中國人以柔性的土木結(jié)構(gòu)防御地震破壞 前者是“以剛克剛” 后者是“以柔克剛” 而中國木建筑抗震的代價 遠遠小于西方的“剛” 不能不讓人嘆服“柔”的力量 |
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