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故宫模型抗震测试 可抗10级地震

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英国电视台“第四频道”(Channel4)2017年7月9日播放一部题为《紫禁城的秘密(2017)》(Secrets of China’s Forbidden City)的记录片,其中有一段关于“故宫模型抗震测试”的片段,显示故宫模型在十级地震模拟测试下依然屹立不倒,让外界大为震惊。

记录片介绍了故宫的规模、历史以及功能等,并讲述了作为世界上最大的木质结构建筑,故宫在历史上是如何抵御住多次地震灾害。片中介绍,北京位于地震活跃带附近,因此,古代工匠在建造故宫时,采取了很多抗震措施。在过去的600多年里,故宫经受了200多次地震考验,其中包括1976年发生的里氏7.8级唐山大地震。

为了研究故宫时如何从多次地震中保存下来,工程师们进行了一组“故宫模型抗震测试”。他们按照一定比例复制了一个故宫建筑结构的模型,并放置在一个模拟地震的震动台上,对故宫模型进行抗震测试。每次地震模拟持续30秒,测试震级从3级一直上升到10级。

测试之初,故宫模型斗拱结构开始受到拉扯,整个模型轻微晃动。从4级地震、4.5级地震一直到7.5级地震时,墙体已经全部倒塌,但木构架依然耸立。

当测试强度进入到9.5级乃至10.1级地震——有记载以来最高的地震强度,相当于200万吨TNT炸药的当量——模型下方地面的震动已经十分明显,整个故宫模型也跟着出现较大幅度晃动。但测试结束后,木构架依然完好无损,只是出现少量位移。

测试得出结论,支撑故宫屹立数百年不倒的原因就是它的灵活性(flexible)。屋顶错落有序的斗拱结构就如同汽车的减震器,起到了缓冲的作用。上面重重的屋顶则提供了一个反作用力,通过向下传压,帮助下面的灵活组件立于震动之上。

看完实验后,节目主持人惊讶的说,“这是一个极好的例子,证明了中国传统建筑的天才所在。”

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