山西的應縣木塔,這座千年不倒的古建筑,因為成了《黑神話:悟空》的重要取景地,在熱搜里小火了一把。
還好,它不僅是古代塔建筑的“應(硬)”氣擔當,還有專業(yè)防“火”。
這座1056 年建造的木塔,高達67.31 米,相當于二十多層樓。它和意大利比薩斜塔、埃菲爾鐵塔并稱“世界三大奇塔”,但跟那兩位大理石和鋼鐵兄弟相比,咱這位可是靠著純木結構扛過了這么多年。
為了讓建筑抗震、不倒塌,人們往往會把結構做得越結實越好??墒沁@種方法一旦遇到了大災害,就會有風險:墻越做越厚,材料越用越多,建筑的質量變大了,一旦超過承載范圍,造成的破壞也越大。還有什么辦法可以抗震呢?
應縣木塔,就體現(xiàn)了古代抗震的神奇科技。
1.比樂高還牢固的抗震神器——榫卯
名字聽起來有點玄,你可以把它理解為立體版的拼圖——簡單說,榫是凸出的部分,卯是木器上的孔眼,榫卯結構,就是在木配件上挖孔,和凸出的榫頭拼接在一起。別說釘子了,牢固得連膠水都不需要,非常環(huán)保。聽起來,怎么有點像拼樂高?
材料的選擇也有門道:木頭本身比磚石更有柔韌性,一旦地震,木結構可以吸收一部分沖擊力。榫卯之間微小的間隙,就像彈簧一樣,允許微小的滑動和變形,來把能量分散掉,而不是直接斷裂。
2. 不光好看,還能“扛事兒”的斗栱
梁思成先生曾經(jīng)把應縣木塔叫做“斗栱博物館”,可見斗栱在其中的分量。斗栱,是由許多個不同形狀的木頭小塊兒一層層咬合、鋪疊而成的,就像一朵蓮花。這些“蓮花”一般“開”在柱子和屋頂之間,把承受的重量均勻地往下分攤,使木塔的受力均勻,更加牢固。應縣木塔有五十多種、將近五百朵不同形式和功能的斗栱,古人說“遠看擎天柱,近似百尺蓮”。一層一層的斗栱,同樣容納了變形的空間,更有彈性,遇到地震的時候,小部件之間不會僵硬地互相對抗,而是輕微擺動、摩擦、傳遞荷載,可以緩沖、分散受力,不容易散架。
3. 天命人的“緊箍咒”
應縣木塔看起來好像只有5層,其實有9層——五明四暗。其中4個暗層被屋檐遮擋著,它們非常堅固,就像四道“緊箍”,支撐上面的明層,讓塔身在風吹雨打中也不變形。
選用木頭材質加上巧妙構造,確實可以抗震,但是木頭怕火,遇到閃電打雷怎么辦?別擔心,除了抗震,避雷也有黑科技。
你看,塔頂上的部分,叫做塔剎,是鐵做的,中間的鐵軸就像避雷針,周圍八根鐵鏈把雷向下引,就像是“法拉第籠”的上蓋,撐起一把巨型避雷傘。
就像梁思成先生夸贊:“真是個獨一無二的偉大作品,好到令人叫絕,喘不出一口氣來半天!”這座神奇的寶塔,剛柔并濟,用柔韌的材料和靈活的結構,實現(xiàn)了千年如一日的穩(wěn)穩(wěn)屹立。所以,即使是年代久遠的古建筑,也有滿滿的科技元素。
作者:希卡石板修復組
審核:北京交通大學建筑與藝術學院 副教授 劉捷
出品:中國科協(xié)科普部
監(jiān)制:中國科學技術出版社有限公司、北京中科星河文化傳媒有限公司