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2017年8月8日21时19分 在四川阿坝州九寨沟县 （北纬33.20度，东经103.82度） 发生7.0级地震 震源深度20千米
九寨沟县遭遇地震 当地一建筑室内墙上出现裂痕 还有天花板直接整个砸下来的 现场一片狼藉
截止2017年8月9日 早上9点30分 九寨沟7.0级地震 已造成13人死亡，175人受伤 让我们一起 为九寨沟祈福 自2008“5·12”汶川大地震 到如今九寨沟地震 大量现代建筑的倒塌 将受灾人员困在废墟中 或者建筑材料掉落 直接将人砸死等报道 刺激着我们的感官细胞 中国是世界上地震灾害程度 最严重的国家之一 如何提高建筑抗震性能 面对这些突如其来的灾害呢? 中国有这样一座千年木塔 完美的解答了这一问题：
这座历经千年风雨而不倒 数十次地震而不塌的木塔 就是位于山西朔州应县的 应县木塔 ↓↓↓
这座建筑的全名为佛宫寺释迦塔 建于公元1056年 它是中国现存最高最古老的 纯木结构楼阁式建筑 2016年9月27日 被世界吉尼斯认定为世界上 现存最高的纯木结构建筑 与比萨斜塔、埃菲尔铁塔并称“世界三大奇塔”
木塔全部用纯木建成的 塔身整体架构 没有一根铁钉 数以万计的构件 全靠榫卯互相咬合 固定在一起 塔高67.31米 相当于今天三十层楼的高度 耗材红松木料 3000立方米、2600多吨 梁思成曾经说道 “今天正式去拜见 佛宫寺塔（应县木塔） 绝对的Overwhelming(势不可挡) 好到令人叫绝，喘不出一口气来半天!”
即便是在现代 在不使用现代工具的情况下、 搭建20多层的楼房 也是难上加难 郭教授大发感慨： "真让人难以想象当年的工匠是怎样做的。" 此塔是"当之无愧的世界建筑史奇迹" 在建成的近千年的岁月中 应县木塔曾遭受了多次 极具破坏性的地震 但每一次都能全身而退 仅强度五级以上的地震 就高达十几次之多 在风雨之中屹立不倒 那应县木塔到底有什么神奇之处 可矗立千年而不倒呢？ 最近英国第4电视台 推出一系列中国纪录片 揭露了这一伟大建筑奇迹的秘密 让一众外国吃瓜观众们全都看傻了眼 为解开其中秘密 故宫专家带着外国木匠 一起做了个实验 按照1:5的比例 以中国古建筑榫卯和斗拱的结构 复制出一栋微缩古建筑模型 并对它进行地震模拟测试
模型依次挑战 4级、4.5级以及5级地震 每次持续30秒 斗拱结构只是受到拉扯 整个模型轻微晃动
实验员接着测验 7.5级的地震强度 左右两面的墙 明显已经支撑不住，轰然倒塌
实验强度进入 9.5级的地震强度 这种地震的威力 相当于200万吨TNT炸药
摇晃愈加剧烈 但是木结构的建筑模型 也只是晃晃 接下来就是见证奇迹的时刻 在10.1级的地震强度时 建筑模型简直是岌岌可危 可是尽管经历了如此持续 而又剧烈的晃动 模型却仍稳稳当当地立在原地
红色标记为柱子原先位置 即使经历了10.1级的地震 建筑主体木结构依旧完好无损 只有柱子有轻微的移动
这就是木建筑抗震的第一个秘密—— 柱子 一般国外建筑的柱子 都是深扎在地基里 一遇到强震就会直接从中折断
而中国应县木塔的柱子 高度与柱子的横断面之比 用现代方法复核 这一精巧的比例 完全符合现代科学对 木质压杆的要求 有一定的移动空间 这就避免了因折断而造成的整栋倒塌 哪怕遇到强烈的震动 只会稍微发生一点位移 第二个秘密就是建筑本身的材料—— 木头 我们先来看一张图片 ↓↓↓
这是2016年 在静安寺广场的 一个木质建筑装置 它很好的展现了 木材很强的可塑性 其柔软的性质 使得它具有相当的弹性 自我恢复能力 中华民族 自文明伊始就睿智地选择了 木材作为结构主材 木材本身就具有弹性、柔性 能够弯曲出各种柔软的样子 当地震发生的时候 木材在地震力的冲击下 产生一定的变形 能够很好的削弱地震的冲击 如果木质建筑物倒塌了 会留出很大的生存空间 而且，木质材料重量最小 砖块和水泥会破碎掉落 造成人员受伤 而木质材料就不会
图：破碎的混凝土
图：地震后碎裂的混凝土 而由木材的使用 衍生出来的榫卯和斗拱 更是精巧的发明 我们的祖先早在七千年前就开始使用 这种不用钉子的构件连接方式 使得中国传统的木结构 超越了当代的建筑排架
榫卯链接形成了“柔性连接” 所有的榫卯的接头 都是交叉在一起的 本身没有钉死 有一定的灵活性 当地震来临 地震的振动带动斗拱共振 木结构就不会损坏 这跟斗拱的作业原理相似
斗拱这一结构精巧的支架 由拱形和方斗形木块 层层交错叠加而成 不用一颗钉子、一滴粘合剂 只靠着罗列本身 就能牢固地组装在一起
图：应县木塔上的斗拱 斗拱不仅异常坚固 能承受很大重力 甚至支撑起巨大的屋顶 还因其结构本身的特点 极富灵活性
斗拱结构 就相当于汽车里的减震器 木块像十指交叉一样牢固结合 每层又有松动的空间 零件的摩擦和转动 有效抵消了地震产生的冲击力 说起来好像很简单 但是应县木塔光斗拱就60多种 还不算之前的榫卯节点 中国古代工匠的智慧 不容小觑
图：应县木塔平面图 应县木塔建筑平面为八角形 采用均衡对称的柱网平面 形成一个具有一定柔性的 整体框架结构体系 比正方形的建筑减少5%风压 有利于建筑降低风的阻力 内、外两圈八边形立柱 内圈主柱8根 外圈主柱24根 内柱环绕的空间是佛堂 内外柱之间的空间 是通道和楼梯 形成一个中空的双层套筒结构
据清华大学建筑学院 教授郭黛恒介绍 木塔采用的双层套筒结构十分先进 与现代高层建筑所采用的 "内外筒体加水平桁架" 的结构体系极为相似 因此郭教授称其为 "现代高层建筑筒体结构之先驱" 应县木塔一共九层 其中有四个结构暗层 夹在五个明层之间 建筑的结构暗层 增加了斜向的支撑 将上下的斗拱层和直立的柱子 整个连接成一个整体 形成刚性层
图：刚性层内部照片 这样的刚性层一共有4个 牢牢地将建筑箍在一起 与现代建筑中的“圈梁”近似 具有很强的抗震性能 就好像竹子的竹节一样 在脆弱的节点进行加固 这样建筑的抗震性能 就会直线上升
对木塔颇有研究的应县文管所 原所长马良先生说 木塔之所以能抗这么大的地震 现代科学已找到答案 这是因为木塔明层夹暗层 形成了刚体结构和柔体结构的有机结合 每遇大地震 这种结构便会将巨大的冲击释放掉 足见其整体结构的科学合理 中国历史上还出现过 整个木结构被地震 震得飞出去 但是建筑主体毫发无伤的情况 证实了古代木建筑 “墙倒屋不塌”的功效
图：梁思成 当年中国对于应县木塔 最先研究的人是 建筑大师梁思成 他见到应县木塔后 不由感叹道：
在看过英国第4电视台 推出一系列中国纪录片之后 外国小伙伴们 一个个看得目瞪口呆 被神秘古老的东方智慧 深深震撼
哇！我们的先人真是伟大的工程师。
宫殿顶部的支撑结构真有意思，我从来没见过。我猜它们能分散压力增加灵活性。
古代人可以建成抗震建筑，说不定将来我们可以建成防火建筑。 中国网友们更是激动不已 民族自豪感爆棚
古人解决建筑问题的智慧 即使在今天看来也觉得不可思议 寻找“木塔千年不倒之谜” 的过程充满了悬念 但是终极奥义是 包含在中国古代木建筑中的 中华民族的哲学智慧—— 以柔克刚 中国古代建筑 尤其是木结构建筑 在抗震方面的表现尤为杰出 我国许多古代建筑的木结构 都成功地经受过大地震的考验 辽宁义县奉国寺大殿 天津蓟县独乐寺观音阁 云南通海聚奎阁等等建筑 还有蛋蛋姐本次解析的应县木塔 千百年来均经历过多次地震 仍然傲然屹立……
这些主体为木结构的建筑 之所以具有较好的抗震性能 其一在于木材的选用 先天地赋予了它以一定的抗震能力 更重要的是 我们的祖先在一次次成功与失败中 总结并创造出了 一个个充满智慧和技巧的构造措施 这些措施有机地结合成了 一个“以柔克刚”的整体 整个建筑和谐共生 像大树一样从土地里生长出来 用一个一个令外国结构学家 瞠目结舌的超静定姿态 来有效地消减地震波的冲击
当现代建筑设计 将9级地震轻度列为终极目标时 我国古代杰出哲匠们 创造的木结构 却在无为之中 达到了这个苛刻要求 有人说 西方建筑史是“石头的历史” 中国建筑史是“木头的历史” 西方砖石结构是刚性结构建筑体系 中国土木结构是柔性结构建筑体系 西方人以刚性的砖石结构抵抗自然灾害 中国人以柔性的土木结构防御地震破坏 前者是“以刚克刚” 后者是“以柔克刚” 而中国木建筑抗震的代价 远远小于西方的“刚” 不能不让人叹服“柔”的力量 |
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