今天带你看一看你不知道的紫禁城,首先你得知道北京处在华北地震带之中,周围遍布大量的断裂带和小震群,从建成到现在六百多年里经历了两百多次大小地震。一九七六年,在距离北京一百五十公里的唐山发生了七点八级大地震。短短几十秒内,唐山市被大自然摧枯拉朽般的力量完全毁灭。紫禁城是怎么硬抗地震的呢?两个关键,夯实地基,地上立柱。上古时期,永定河河水冲击造成泥沙沉积,从而形成了北京所在的平原,所以北京的地质是非常松软的,这种土质连五级地震都扛不住,会直接裂出个大地缝。所以紫禁城想要万年不倒,夯实地基是第一步。
明成祖朱棣派百万居民修建这座占地七十二万平方米的紫禁城,总共花了十四年的时间,但光打地基就用了十一年,古代一般建筑地基也就六到七米深。紫禁城太和殿的地基有足足十五米,地面往下有一米的石头层,然后是四米左右的碎砖和灰土交替层,再往下是六米的碎卵石和碎砖交替层。最后就是深度约五到六米的木桩和填土交替层,这还只是太和殿地基的一部分。完整的深度有多少?到现在都是未解之谜。
合抱之木,生于毫末,九层之台,起于垒土。这样坚固的地基是紫禁城在大小地震中屹立六百年不倒的基础。当然,光这样还是不够的,中国古人的智慧还在于大多数紫禁城宫殿的支撑立柱都是不插入地里的,就是直挺挺的立在柱顶石上。也就是说,只要你力气足够大,你是可以随时抬走这些宫殿的。这怎么防震呢?不会一晃就倒吗?专家们一开始也想不通,所以他们做了一个实物实验,在震动平台上按照五比一的比例造了一个缩小版的长寿宫模型,所有建筑材料和建造技法全都尽可能还原古制,实验开始模拟地震震级逐渐增加到七点五级时,砖土墙体完全倒塌,但建筑的木架核心结构依然安然无恙。到人类历史记录中最大的九点五级地震时,模型依然挺立。最后实验以十点零一级震级结束,宫殿模型依然不倒。
科学家们在实验过程中发现了宫殿抵抗地震的两个重要原因,第一,斗拱结构和强韧的实木吸收掉了地震能量。宫殿的横梁和柱子是用一种非常复杂的斗拱支架相连接的。地震来时,这种结构就可以起到避震器般的作用。但更关键的点是,第二个原因,支撑柱从实验前的红线处开始位移了一段距离,平常时超过一千吨的房梁,屋顶牢牢压住各大力度,让他们稳如泰山。地震来时,几根立柱就能把地震能量转化为动能。打个比方,如果把立柱插到地里去,那么就好像把你的双脚粘在一辆公交车上。随着公交车的加速减速,你百分百会倒闭。地震来时,这些柱子也一定会断掉,但如果允许你自由活动,那么你就可以通过脚部的左右腾挪来缓冲掉势能。而这就是紫禁城宫殿可以在地震中屹立六百年不倒的核心原因。