多年前完工的紫禁城有很多颠覆你认知的秘密,比如大多数宫殿的柱子不是插到地里的,而是直挺挺的放到地面上,这样做竟然是为了防地震。又比如神奇地暖系统,可以让处于历史低温期的明清两朝帝王温暖过冬。除此之外,故宫的排水、消防和报警系统也都是一应俱全的。
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镇群,从建成到现在,多年里经历了多次大小地震。年在距离北京公里的唐山发生了7.8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,唐石地基地上立柱,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。半年不倒,夯氏地基是第一步。明成祖朱棣派百万居民修建这座占地72万平方米的紫禁城,总共花了14年的时间,但光打地基就用了11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15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,再往下是六米的软石和碎砖交地层,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。核爆之墓生于毫末,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。嘿?这怎么防震呢?不会一晃就倒吗?专家们一开始也想不通,所以他们做了一个食物实验。在震动平台上按照5:1的比例造了一个缩小版的长寿工模型,所有建筑材料和建造技法全都尽可能还原。骨质实验开始模拟地震,震级逐渐增加到7.5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9.5级地震时,模型依然挺立。最后实验以10.01级震级结束,供电模型依然不倒。
科学家们在实验过程中发现了供电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。供电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,平常时超过吨的房梁屋顶牢牢压住各大立柱,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,你百分百会倒地,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年不倒的核心原因。
多年前完工的紫禁城拥有多么神奇的取暖、消防和报警系统。明清时期是中国历史上的寒冷的时期,北京城的冬季超过五个月以上,气温最低可以达到零下二三十度。没暖气没空调的古代帝王是怎么安然过冬的?你在电视剧里最常看到的取暖方式试探,卢桂芬们手上还会经常抱着暖手壶,那也是烧炭的。但这东西有两个大问题,一氧化碳和火灾风险。清朝嘉庆年间,乾清宫炭炉着火,最后连带着闻泰殿、坤宁宫一起烧了,所以如果全都是炭火取暖的话,那这么多年紫禁城早烧没了。事实上,真正高效且安全的地暖系统才是明清帝王们温暖过冬的保障。以售空举例,配电门外有一块木板,木板之下就是地暖工作抗太监们会在这里烧炭火,然后炭火热气会通过密密麻麻的烟道充满整个室内,最后烟再从公电台帮处的古钱币小孔排出,对,这就是东北大火炕的加强升级版。另外,像宫殿也会针对冬天晒太阳。
坐北朝南是基础的出现,一般就是立柱高度的1/3,所谓柱高一丈,出言三尺。北京地区夏至正午太阳高度角76度,冬至是27度,这个设计夏天遮荫挡烈日,冬天却可以让阳光直射进宫殿内。而且每年冬至正午12点时,阳光都会刚好直射近前金工特定的位置,再经过地面金砖反射,把正大光明牌匾照的大放金光,如同神光天降,这就是每年晴天的冬至,很多摄影爱好者齐聚乾清宫门前的原因。接着再说说消防系统,木质结构的宫殿最大的噩梦就是火灾,虽然木材都是经过防火处理的,但火真的来了,其实也顶不了多久。所以古人想了很多办法,第一个是意念防火,宫殿的名字里直接带上水,文渊阁、文汇阁之类的着火不说,着火说走水等等,不过这类方法主要还是求个心安,真正防火还得靠科学,这就要讲到第二个点了,水利系统,紫禁城内有一条内金水河,从玉泉山儿来自西北角。
向南经过武英殿、太和门,绕过文华殿、文渊阁,最后从东南角流入护城河。这条河蜿蜒曲折,几乎贯通到了紫禁城的每一处,万一发生火灾,就地取水很方便。而且为了更高效取水救火,重要宫殿的院子里都会摆着一口放满水的大缸,他的名字叫门海,也叫吉祥。刚隆冬时通常还需要给他围上棉外套,底座下的空心处再烧点木炭,主要就是为了保证缸里的水不结冰。
水源有了,但光靠提桶泼水也很难救火呀。所以就要讲到第三个点,消防器材除了云梯之外,最重要的就是喷水用的几统一拉一推水柱能射20多米高。对,这是你小时候玩水用的注射器的放大版。好了,最后再讲讲报警系统,你去故宫游玩的时候都不一定会注意到这些石柱,他们的名字叫做识别啦,一旦出现火情入侵或者任何紧急情况,值班侍卫就会立刻跑到最近的识别啦钱,拿出随身携带的牛角喇叭,插进圆孔,开始吹其他岗哨。
立刻听到哨声,这就好像是没有狼烟的烽火台一样,从午门发出警报到神武门收到信号,整个流程一分钟以内就能走完。清朝嘉庆18年天理教打进紫禁城时,就是靠着识别啦救了命。多年的紫禁城还有很多黑科技,排水系统,储冰地窖,连夏天的空调设备都有。有知道的朋友可以在评论区分享一下,看完这期文章再去故宫的时候,你会发现那些建筑突然变得熟悉而有温度,这就是文化的力量。
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