太和殿平擺浮擱柱底
理念先進 強震不倒靠隔震
故宮建筑模型表現出的“強震不倒”靠的是什么?周乾指出,中國是世界上最早將隔震理念應用到建筑中的國家,故宮建筑的設計建造中充分考慮了抗震的需求,采用了多項隔震技術。
所謂建筑隔震,就是在建筑基礎部位安放可運動裝置;地震發生時,通過裝置的運動來耗散、吸收部分地震能量,并錯開地震波的頻率,從而減輕地震對建筑的損害。
故宮古建筑的隔震是如何實現的呢?周乾舉例解釋道,比如建筑的柱根并非插入地底下,而是平擺浮擱在柱頂石上。地震作用下,柱根在柱頂石上往復運動,產生摩擦滑移隔震效果。
故宮古建筑的梁與柱采用榫卯節點形式連接,梁端做成榫頭形式,插入柱頂預留的卯口中。地震作用下,榫頭與卯口之間反復開合轉動,并產生小量拔榫。拔榫即榫頭從卯口拔出,但不是脫榫,榫頭始終搭在卯口位置。這種相對轉動也是摩擦減震、隔震機理的體現。
柱頂之上為斗拱。斗拱由坐、拱、翹、升等小尺寸構架由下至上層層疊加而成。地震作用下,這些細小構件之間相互擠壓、錯動,可耗散大量地震能量,并能夠延長建筑的晃動周期,產生隔震效果。地震結束后,這些小構件基本能恢復到初始位置,并保持完好。此外,厚重的屋頂猶如一個胖子,在外力作用下晃晃悠悠的往復搖擺,但始終保持穩定不倒,起到了很好的隔震效果。