山西的应县木塔,这座千年不倒的古建筑,因为成了《黑神话:悟空》的重要取景地,在热搜里小火了一把。
还好,它不仅是古代塔建筑的“应(硬)”气担当,还有专业防“火”。
这座1056 年建造的木塔,高达67.31 米,相当于二十多层楼。它和意大利比萨斜塔、埃菲尔铁塔并称“世界三大奇塔”,但跟那两位大理石和钢铁兄弟相比,咱这位可是靠着纯木结构扛过了这么多年。
为了让建筑抗震、不倒塌,人们往往会把结构做得越结实越好。可是这种方法一旦遇到了大灾害,就会有风险:墙越做越厚,材料越用越多,建筑的质量变大了,一旦超过承载范围,造成的破坏也越大。还有什么办法可以抗震呢?
应县木塔,就体现了古代抗震的神奇科技。
1.比乐高还牢固的抗震神器——榫卯
名字听起来有点玄,你可以把它理解为立体版的拼图——简单说,榫是凸出的部分,卯是木器上的孔眼,榫卯结构,就是在木配件上挖孔,和凸出的榫头拼接在一起。别说钉子了,牢固得连胶水都不需要,非常环保。听起来,怎么有点像拼乐高?
材料的选择也有门道:木头本身比砖石更有柔韧性,一旦地震,木结构可以吸收一部分冲击力。榫卯之间微小的间隙,就像弹簧一样,允许微小的滑动和变形,来把能量分散掉,而不是直接断裂。
2. 不光好看,还能“扛事儿”的斗栱
梁思成先生曾经把应县木塔叫做“斗栱博物馆”,可见斗栱在其中的分量。斗栱,是由许多个不同形状的木头小块儿一层层咬合、铺叠而成的,就像一朵莲花。这些“莲花”一般“开”在柱子和屋顶之间,把承受的重量均匀地往下分摊,使木塔的受力均匀,更加牢固。应县木塔有五十多种、将近五百朵不同形式和功能的斗栱,古人说“远看擎天柱,近似百尺莲”。一层一层的斗栱,同样容纳了变形的空间,更有弹性,遇到地震的时候,小部件之间不会僵硬地互相对抗,而是轻微摆动、摩擦、传递荷载,可以缓冲、分散受力,不容易散架。
3. 天命人的“紧箍咒”
应县木塔看起来好像只有5层,其实有9层——五明四暗。其中4个暗层被屋檐遮挡着,它们非常坚固,就像四道“紧箍”,支撑上面的明层,让塔身在风吹雨打中也不变形。
选用木头材质加上巧妙构造,确实可以抗震,但是木头怕火,遇到闪电打雷怎么办?别担心,除了抗震,避雷也有黑科技。
你看,塔顶上的部分,叫做塔刹,是铁做的,中间的铁轴就像避雷针,周围八根铁链把雷向下引,就像是“法拉第笼”的上盖,撑起一把巨型避雷伞。
就像梁思成先生夸赞:“真是个独一无二的伟大作品,好到令人叫绝,喘不出一口气来半天!”这座神奇的宝塔,刚柔并济,用柔韧的材料和灵活的结构,实现了千年如一日的稳稳屹立。所以,即使是年代久远的古建筑,也有满满的科技元素。
作者:希卡石板修复组
审核:北京交通大学建筑与艺术学院 副教授 刘捷
出品:中国科协科普部
监制:中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司