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2000多年前,老祖宗就发明了能抗10级地震的“神仙装置”!

 明月照书窗 2019-04-02

说起首都北京,很多人都会想起故宫,作为“世界五大宫之首”(五大宫分别为北京故宫、法国凡尔赛宫、英国白金汉宫、美国白宫、俄罗斯克里姆林宫)、“世界上现存规模最大、保存最为完整的木质结构古建筑群”,故宫每年都会吸引全球成千上万的旅客前来参观游玩,可以说是最具重量级的“网红打卡圣地”!

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不过,关于它宏伟壮阔的建筑规模我们以后再慢慢细聊,今天的文章里,我们只拿其中的几块小木料——斗拱来研究一下。

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斗拱(dǒu gǒng)是什么?

斗拱,又称枓栱、斗科、欂(bó)栌(lú)、铺作等,这是中国古建筑特有的一种结构。

目前可见的斗拱最早实例见于2000多年前战国时期中山国出土的四龙四凤铜方案。

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四龙四凤铜方案

斗拱包含了两种零件,“拱”是指立柱与横梁交接处,在柱顶起承重作用的弓形结构,斗是拱与拱之间垫的方形木块。两者合二为一,组成了中国古建筑的“秘密武器”!

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斗拱(dǒu gǒng)的原理

你一定很好奇,这么几块小木头,是怎么让故宫屹立600余年不倒的?

其实不只是你,连国际友人也想知道其中的奥秘,英国电视台就曾推出一档中国纪录片,在《紫禁城的秘密》一集中,国外团队按照1:5的比例制作了一栋中国古建筑模型,想试验一下斗拱在地震时能发挥多少极限作用。

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试验开始4级→4.5级→5级……有一些晃动,但是状态完全OK!

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7.5级墙面倒塌,模型建筑依旧坚挺

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9.5级很明显晃动幅度更大了,但是结构没有受到丝毫影响

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10.1级嗨起来!!!这下应该站不住了吧?

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不,只是稍微“顾蛹”了一下……

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实验结论:“斗拱真的是太完美了!”(破音)

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斗拱的传力本质实际上是通过过渡,将大面积的荷载力量可靠的“收缩”到梁或者柱子上来。

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虽然这种所谓的“收缩”看似一个不稳定的平衡,上大下小,实际上了解斗拱真正的构造就明白:层层的展开,横纵的相互咬合,相互限制,使得斗拱的构件组成紧紧的形成一体。

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作为节点来说,木头的承重力度不够,斗拱在力学上将单点支撑变成了多点支撑,将受力分解到木头的各个支点保证了结构上的安全。

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根据木质建筑的不同需求,斗拱还变化出丰富的结构种类。下面就请收下这份斗拱版“强迫症福利”吧!

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图片来源:中国数字科技馆

斗拱(dǒu gǒng)在现代的应用

到了现代,随着材料科学与冶炼技术的高速发展,斗拱在建筑方面起得作用越来越小,但仍有很多建筑应用到了斗拱理念,比如在2010年上海世博会上,有“东方之冠”之称的中国馆就采用了斗拱结构进行搭建,悬挑出檐,层层出挑,以恢弘大气的姿态惊艳了全世界!

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这项传承了几千年的工艺逐渐演变成了文化对外传播的符号之一,向世界展现着中华古典艺术的独特魅力……

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