宮殿はマグニチュード10の地震にも耐えられる、その秘密はどこにあるのでしょうか?

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この建築上の驚異は、明王朝と清王朝の有名な宮殿群である故宮、別名皇宮です。紫禁城は1406年から1420年にかけて建設されました。中国の北京の中心部に位置する巨大な建造物です。 720,000平方メートルの面積を誇る紫禁城には、建物、大きな宮殿、ハーレム、王宮など、8,700以上の部屋があります。

科学者にとって紫禁城の魅力の一つはその建築です。

紫禁城は、時の厳しさだけでなく、地震などの自然災害にも耐えられるよう、優れた工学技術で建てられました。

実際、過去 600 年間で、故宮は 200 回を超える大小の地震を経験しています。しかし、この壮麗な宮殿群は今もなお存在しています。 1976年に唐山市（中国河北省）をほぼ壊滅させた超巨大地震でさえ、その震源地は故宮からわずか150キロの地点でしたが、この巨大建造物は被害を受けませんでした。

宮殿はマグニチュード10の地震にも耐えられる、その秘密はどこにあるのだろうか？ - 1 — 紫禁城のユニークな建築は、現代の専門家や建築家を驚嘆させます。

紫禁城の耐震性

この秘密を明らかにするために、2017年に英国の専門家と大工のグループが、紫禁城の建物と同じ構造のモデルハウスを1：5のシミュレーション比率で建てました。最も正確な模型を作るために、専門家は伝統的な中国の木工技術と道具を使用しました。特に、専門家は地震の力を再現するために振動台の上に家を建てた。

その後、専門家と地質学者は地震シミュレーションシステムを使用して、故宮の建物の建築をテストしました。その結果、30秒後には、シミュレーションされた家がリヒタースケールでマグニチュード9.5の地震の衝撃に耐えることができたのは驚くべきことでした。これは歴史上記録された中で最も強い地震でした。

さらに、震度を最大震度10.1に調整した際も、故宮の特殊な建築様式を模した家屋は無傷のまま残った。

外国人の専門家や建築家もついに納得した。しかし、彼らは、釘や接着剤を一本も使っていない脆弱な木造の建物が、どのようにしてマグニチュード10の地震に耐えられるのかと驚き、困惑した。

宮殿はマグニチュード10の地震にも耐えられる、その秘密はどこにあるのだろうか？ - 2 — 紫禁城は明王朝と清王朝の宮殿群です。

では、紫禁城の秘密はどこにあるのでしょうか?

故宮の建物が地震に耐えられる秘密は、屋根と柱の下の特殊な建築構造にあることが判明しました。

実際、今日では、家を建てるときには、まずしっかりとした基礎を築き、しっかりとした柱を建て、次に壁を建て、梁を建て、最後にコンクリートの天井を打たなければなりません。しかし、このタイプの家には、硬すぎるという欠点があります。昔の人は「木は硬すぎると簡単に壊れる」ということわざがありますが、家を建てるのも同じです。

現代の建物の柱は常に地中深くに鋳造または打ち込まれています。最初は非常に安定しているように見えます。しかし、大地震が発生すると、95%以上の建物が上から下まで倒壊してしまうのが現実です。

一方、古代の建物の最大の違いは、柱が地面に直接埋め込まれておらず、より複雑な構造になっていることです。たとえば、故宮のタイホア宮殿がその一例です。この木造宮殿の 72 本の高い柱は、地面に埋め込むように設計されておらず、石の土台の上に自由に立つようになっています。これらの柱は、タイホア宮殿の 4 トンを超える重量を支えるように設計されています。地震の際、柱は壊れたり倒れたりすることなく、基礎の周りを回転範囲内で動くことができます。

しかし、紫禁城の建物が地震に対して「特別に耐性がある」理由はこれだけではありません。むしろ、ユニークな木製の屋根のデザインこそが、これらの建物が多くの大小の地震に耐えられるよう助ける決定的な建築的特徴なのです。

宮殿はマグニチュード10の地震にも耐えられる、その秘密はどこにあるのだろうか？ - 3 — 紫禁城のタイホア宮殿にある龍の台座。

研究専門家は、春秋時代（紀元前770年頃～紀元前446年）以降、中国のこの時代の建築家は、多数の長方形の木枠を備えた一種の耐震屋根構造を採用していたと指摘している。この構造は「竪宮」と呼ばれます。具体的には、重ね梁技術を用いた木造屋根構造の一種です。梁はポーチエリアを拡張するだけでなく、優れた耐荷重性も備えているため、地震が建物に及ぼす大きな影響を軽減します。

さらに、このユニークな木製の屋根構造は、紫禁城の巨大な宮殿の装飾的なディテールとも考えられています。

延長されたポーチと屋根を支えるために、梁は複雑に接合されています。これらは通常、大きな梁に配置され、高い柱によって支えられています。接着剤やモルタルは使用されていませんが、木製の棒は常に正しい型に従って設置され、スムーズに組み合わされています。そのため、地震が発生すると揺れはあるものの、補強された構造により屋根や骨組みは常に安定しており、倒壊することはありません。

海外の専門家や建築家が最も感銘を受けるのは、家の動き方とその柔軟性です。実際、何も損傷はなく、家はリヒタースケールで最大10.1の地震にも耐えることができました。これは、中国人の独特の伝統的な建築の素晴らしい証拠でもあります。

（出典：Fatherland）

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