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故宫古修建的防震迷信
周 乾
近日，土耳其发作两次7.8级地动，震级年夜，毁坏力强，招致千年古堡加济安乐普古堡被毁。从修建构造角度而言，加济安乐普古堡属于砌体构造，次要特性即以砖石作为修建外围资料，砖石之间经过沙浆黏结，因此当沙浆遭到地动毁坏时，易引发修建全体毁坏。相比而言，木构造修建以弹性功能精良的木料为外围资料，且领有平摆浮搁柱根、榫卯节点、斗拱等多种抗震结构，因此可以**较为激烈的地动。故宫即是此中的代表之一。
故宫古修建的立柱柱根其实不拔出公开，而是平放正在一块石头的顶面。该石头称为柱顶石，而柱根与柱顶石的衔接做法称为平摆浮搁。一方面，木料正在关闭的环境中容易糟朽，立柱柱根若拔出地底下，极可能由于空气没有畅通流畅而糟朽。另外一方面，这也是隔离地动的需求。若柱根拔出柱顶石内，正在弱小的地动力作用下，柱根很容易折断并造成古修建毁坏。而平摆浮搁的做法，使患上正在发作地动时，柱根重复正在柱顶石外表静止，不只没有会折断，并且会孕育发生“四两拨千斤”的成果。另柱根正面与柱顶石正面有肯定间距，能够保障柱根始终正在柱顶石外表往返滑动，而没有掉上去。
从地动工程学角度讲，平摆浮搁增年夜了古修建全体的自振周期，可孕育发生隔震成果。所谓自振周期，就是物体振动一个来回所用的工夫。普通古代修建的自振周期与地动波的自振周期靠近，正在地动作用下的振动幅度要放年夜，孕育发生相似共振效应，因此容易遭到毁坏。而柱根平摆浮搁的形式，使患上古修建正在地动作用下静止幅度变年夜，往复工夫变长，自振周期弘远于古代修建，因此无利于避开地动波峰值的打击，而孕育发生隔震成果。
故宫古修建的首要特色之一，即梁与柱采纳榫卯方式衔接。此中，梁端做成榫头方式，柱顶做成卯口方式。榫头拔出卯口后，构成稳定的榫卯节点。
从力学角度来说，榫卯节点属于半刚接节点。所谓半刚接节点，即节点没有是齐全固定，而是能够迁移转变，但遭到肯定限度，不克不及随便迁移转变。这类限度力源于榫头与卯口之间的挤压、咬合。半刚接节点十分无利于古修建抗震。由于榫卯节点无限的迁移转变才能，无利于减小梁柱构架的摆荡幅度。不只如斯，榫头与卯口之间的绝对滑移、旋转等静止，能够耗散局部地动能量，减小构造全体毁坏。其机理正在于，外地震能量作用于古修建时，可被转化为3个局部，即构架变形的变形能，构架毁坏的内能以及构架(榫卯、斗拱等构件)静止的动能；外地震能量、构架变形能都没有变时，榫卯节点静止孕育发生的动能越年夜，则构架的内能越小，因此遭到毁坏的水平越小。
斗拱为我国古修建独有的组成局部，是位于柱顶之上、屋檐之下的，由斗形、弓形的木构件层层叠加起来的组合木构件，其外形犹如一个个倒立的三角形。
发作地动时，斗拱的各个构件之间相互磨擦、挤压，并孕育发生往返静止，犹如一个静止的机构体系。从能量守恒角度讲，地动波的能量传到斗拱地位时，次要分红了2个局部的能量：斗拱的内能及斗拱的动能。每一个斗拱由上百个小构件组成，它们犹如机械的整机同样，正在地动作用下一直孕育发生各类静止，耗散了年夜量的地动能量，从而使患上斗拱内能的比例很小，因此斗拱正在地动作用下简直没有会孕育发生毁坏。现实上，年夜量的古建震害勘查后果标明，斗拱正在地动作用下普通保留完整。
故宫古修建优秀的抗震结构，是我国现代工匠杰出修建智慧的表现。而此中蕴含的现代迷信机理，则值患上咱们去钻研与发扬。
(作者系故宫博物院钻研馆员）
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