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？

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この驚くべき建築物は、故宮としても知られる紫禁城です。明・清朝の有名な宮殿群です。1406年から1420年にかけて建設された紫禁城は、中国北京の中心部に位置する巨大な建造物です。72万平方メートルの敷地には、8,700以上の部屋があり、建物、大宮殿、ハーレム、王宮などが含まれます。

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、時の厳しさに耐えただけでなく、地震などの自然災害にも耐えられるよう、見事な技術で建てられました。

実際、過去600年間、故宮は大小200回以上の地震を経験してきました。しかし、この壮麗な宮殿群は今もなお揺るぎなく建っています。1976年に中国河北省唐山市をほぼ壊滅させた巨大地震でさえ、その震源地は故宮からわずか150kmしか離れていませんでしたが、この巨大な建造物に被害を与えることはできませんでした。

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？ - 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かせます。

故宮の耐震性

この秘密を解明するため、2017年、英国の専門家と大工のグループが、故宮の建物と同じ構造の模型住宅を1/5スケールで建設しました。最も正確な模型を製作するために、専門家たちは中国の伝統的な木工技術と道具を用いました。特に、地震の力を再現するため、振動台の上に家を建てました。

その後、専門家と地質学者が地震シミュレーションシステムを用いて、故宮の建築を模擬した家を試験しました。結果は驚くべきもので、30秒後には、このシミュレーション家はマグニチュード9.5の地震の衝撃に耐えることができたのです。これは歴史上記録された最強の地震です。

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

海外の専門家や建築家たちはついに納得した。しかし、釘も接着剤も一切使わず、脆い木造の骨組みで建てられた家が、マグニチュード10の地震に耐えられるのかという疑問に、彼らは驚き、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？ - 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も耐えられる秘密は、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、現代の家を建てる際には、まずしっかりとした基礎を築き、次にしっかりとした柱を立て、次に壁を建て、梁を組み、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欠点があります。それは、構造が硬すぎることです。古代には「木は硬すぎると壊れやすい」（大まかに言えば、硬すぎる木は壊れやすいという意味）ということわざがありますが、家を建てる場合も同じです。

現代の建物の柱は常に地中深くに打ち込まれています。一見すると非常に安定しているように見えますが、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ます。

一方、古代建築の最大の違いは、柱が地面に直接埋め込まれておらず、より複雑な構造をしていたことです。例えば、故宮の太和殿はその好例です。この木造宮殿の72本の高い柱は、地面に埋め込まれるのではなく、石の土台の上に自由に立ち上がるように設計されていました。これらの柱は、4トン以上にもなる太和殿の重量を支えるために設計されていました。地震が発生した場合、柱は柱の土台を中心に回転範囲内で動くため、折れたり倒れたりすることはありません。

しかし、故宮の建物が「特別な耐震性」を備えている理由はこれだけではありません。むしろ、独特な木造屋根の設計こそが、これらの建物が大小様々な地震に耐えられるよう支えてい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？ - 3 — 紫禁城のタイホア宮殿にある龍の台座。

研究専門家によると、春秋時代（紀元前770年頃～紀元前446年頃）以降、中国の建築家たちは、多数の長方形の木造フレームを用いた耐震屋根構造を採用していたという。この構造は「斗宮」と呼ばれ、梁を重ねる技法を用いた木造屋根構造の一種である。斗宮はポーチの面積を広くするだけでなく、優れた耐荷重性を備え、地震による建物への大きな影響を軽減する。

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。

根太は、延長されたポーチと屋根を支えるために、非常に複雑に組み合わされています。通常は太い梁に配置され、高い柱で支えられています。接着剤やモルタルは使用されていませんが、木の棒は常に正しい型枠に沿って設置され、滑らかに組み合わされています。そのため、地震が発生しても、根太構造が屋根と骨組みを安定させ、倒壊を防ぎます。

外国人専門家や建築家が最も感銘を受けたのは、この家の動き方、その柔軟性でした。実際、家はマグニチュード10.1の地震にも耐え、何の損傷もありませんでした。これは、中国人の独特の伝統建築の偉大な証拠でもあります。

（出典：Fatherland）

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