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给故宫：体检我闻到了300多年前的灰
北京5月18日电题：给故宫“体检”，我闻到了300多年前的灰
作者周乾故宫博物院故宫学研究院研究馆员
今年国际博物馆日的主题是“博物馆：联结世界的桥梁”，这个主题强调在全球化和多元文明共存的背景下，博物馆应主动担当文化交流的使者，打破隔阂、凝聚共识。
新世纪以来，故宫博物院古建筑修复、文物典藏与保护工作取得了前所未有的发展，不断搭建开放、交流、合作、共享的平台，开展了广泛国际合作。故宫作为一座文化与智慧荟萃的“大学校”，日益成为沟通社会、联结世界的桥梁。保护好故宫的一砖一瓦、一草一木，讲述好故宫的故事，是故宫人的使命。
在太和殿“碰了一鼻子300年的灰”
2003年，我进入故宫博物院工作，从事建筑力学分析。用通俗的话说，就是给建筑物“体检”。很快，我就幸运地遇到了太和殿百年大修的重要项目，当时我是部门里唯一一位“结构力学”方向的专业人员。
自康熙年间太和殿进行了第五次重建后，300多年再无大修。第一次登上太和殿的顶棚，300余年未有人踏足的天花板上，落了足足20厘米厚的尘土，踩一脚全是灰。就是在这样的环境下，我和同事们一起，仔细勘察建筑物各个组成部分现有情况，记录出现的残损部位，测量具体数值，拍照存档后，分析相关部分的受力状态，建立计算机分析模型，评估结构的安全性能，制定和实施相应的维修加固方案，并跟进项目进展，直到最后完成修缮工作。
故宫人有着珍惜老物件的传统。当年在太和殿工地现场，有一根檩变形值过大，但没有腐烂、开裂的痕迹，我在问过老工匠了解木材特点后，又结合受力分析，认为此根檩强度足够，即使变形也能很好地承托受力，且因历时长久，不宜扰动，因此不需要大动干戈。这一建议在专家评审会上获得通过，那根弯曲的檩至今完好。
这之后，从故宫角楼、神武门、英华殿到慈宁花园临溪亭、乾隆花园建筑群、咸福宫建筑群，我和同事们从现代结构力学的角度为故宫古建筑“体检”，为大大小小39座故宫古建筑完成了安全评估。
此后，故宫博物院还与东南大学、中国建筑设计研究院、中国城市规划设计研究院等机构，共同申报了2020年度国家科学技术进步奖，并获得一等奖。这项成果通过科学评估明清官式木构古建筑的抗震机制，提出了榫卯节点加固的改进方法，建立了明清官式木构古建筑不同构造、节点及结构整体精细化有限元分析模型，提升了中国木结构文物的科学保护水平。
游客在故宫内游览。(资料图)记者李嘉娴摄国际较量见证故宫智慧
向国际社会讲述故宫的故事，是故宫人的重要使命。一次真实的国际较量，让我记忆犹新。2016年5月，我接到一个英国记者的电话。对方提出一个尖锐的质疑：西方砖石结构的文化遗产抗震性能优异，但中国以木材为核心的古建筑，能否抵御强震？“中国古建筑历来有‘墙倒屋不塌’的说法，抗震性能极为优异”，我这样告诉对方。
为了用科学数据证明中国古建的智慧，我和同行在母校北京工业大学，开展了古建筑领域罕见的振动台试验，邀请英国媒体现场见证。这场试验非常严苛：以故宫南三所为原型制作1:2缩尺模型，严格遵循清工部《工程做法则例》施工；试验强度不断升级，直至地震力无法再加为止；英国电视台的导演带领专家团队全程“监工”，确保试验的客观性。
试验过程中，当模拟7级(注：英国一家电视台定的强度标准，下同)地震时，模型中的砖墙应声倒塌，这正印证了“墙倒”的传闻。随着震级提升至8级、9级乃至10.1级的极端烈度，大木结构虽出现明显晃动，却如太极八卦中的“四两拨千斤”，凭借榫卯连接的弹性与韧性，迅速复位，几乎毫发无损，连屋顶的瓦片都未曾掉落。
我向英国团队解释说：不同于西方建筑“硬扛”地震力的思路，中国古建筑采用“以柔克刚”的隔震理念，榫卯结构的伸缩变形、柱顶石的滑动缓冲，共同消解了地震带来的巨大能量。这场试验让英国导演惊叹不已，也让世界看到了中国古代工匠的超凡智慧。
2016年作者在试验模型前的留影。作者供图要让“真科普”跑赢“伪知识”
社会公众对故宫知识的渴求、网络上关于故宫“伪知识”的传播，都让人深感准确讲好故宫智慧的重要性。故宫人在做好古建筑科学保护的同时，高度关注故宫知识的科学传播。
一些关于故宫的“伪知识”需要被正解。网上关于故宫的传言非常丰富，其中很多内容是错误的。比如网络曾盛传“故宫每年用60吨猪血驱邪”。实际上，故宫古建筑里包含了猪血，但这是古代工匠的建筑智慧。猪血主要用在木构件的地仗层。地仗则是由猪血、砖灰、面粉、桐油、麻等材料调制而成的灰浆。地仗包裹在木基层的表面，有利于避免木构件遭受日晒、雨淋、虫咬等破坏。猪血以血料的方式被科学运用到地仗中，有利于提高地仗的粘结性能、和易性及防水性能，这才是故宫古建筑用猪血的真实原因。
故宫仁祥门油饰地仗层(含猪血)。作者供图个别导游的误导也需要被纠正。比如，我有一次推着自行车由东向西穿过午门北广场时，注意到一位导游指着太和门屋脊神兽告诉游客，它们是天上的神仙变的。但故宫古建筑屋顶神兽的最初功能，实际是“套住”屋脊瓦顶部的钉子，防止其因暴露在空气中而产生锈蚀。
故宫古建筑屋顶上的神兽。作者供图古代工匠在有限的物质条件下，面对不断发生的故宫宫殿火灾，既积累了科学的防火智慧，也形成了独特的防火文化信仰。这主要体现在以故宫宫殿上的“异兽镇火”为代表的象征性装置。这些异兽既具有装饰功能，也承载着强烈的象征意义。屋脊上常见的螭吻、行什、海马等神兽被赋予了防火的功能。这些防火信仰虽然不具备实际科学效果，但作为历史文化遗存却有重要的研究价值。(完)
作者简介：
周乾。作者供图周乾，博士(后)，故宫博物院研究馆员，博士后合作导师。为故宫古建专家。曾获国家科学技术进步奖一等奖、华夏建设科学技术奖一等奖。为中国工程院咨询专家，国家自然科学基金同行评议专家、中国博士后基金评审专家，主持省部级以上课题10项，发表学术论文、文章200余篇，出版著作27种。
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