故宫经百次地震不倒，良好的抗震性能基础是什么？

　　紫禁城古建筑群建造于明永乐十八年（1420）。近600百年来，它们历经了200多次地震而基本无恙，体现了良好的抗震性能，亦为古代工匠智慧的反映。紫禁城古建筑的智慧体现的一个重要方面，就是合理有效的基础做法。下面古建中国对紫禁城古建筑的做法进行简要解读。

　　一、一块玉基础

　　“一块玉”基础是指基础做法为一个整体，专业上称为“满堂红”基础。这种基础的做法特征为：原有地基被全部挖去，然后重新由人工回填基础。人工回填土的具体做法为：一层三七灰土、一层碎砖，反复交替。如图1所示造办处南侧遗址基础，基础深度2.2米，最上面是厚0.8米的杂填土，接下来是三七灰土层(每层约0.12米厚)与碎砖层(每层约0.1米厚)交错分布，共露出7层。当人工处理的灰土与碎砖层由地面向下延伸到2.4米左右时，下部即为原始土层，即未受扰动的土层。以下是三点说明。

　　其一，为什么紫禁城古建筑所有的基础都是人工处理的“满堂红”基础，而不是利用原始土层的基础呢？其实这与中国古代朝代更迭密切相关。我们知道，现存紫禁城是明朝永乐皇帝朱棣建造的。他建造的紫禁城，是在元朝紫禁城的基础上建立的。也就是说，在明朝之前，紫禁城这个位置是元朝皇宫所在地。在中国古代有一个不成文的规定，就是任何一个朝代取代前朝时，都会灭前朝的“王气”，其做法之一，就是把前朝的建筑从底到顶都给毁了，包括基础，尔后从头再来盖自己的宫殿。因此，明朝建立紫禁城时，把元朝所有的建筑连根毁掉，这样一来，明紫禁城的基础都得重新再做一遍，这就是紫禁城古建筑基础为“满堂红”做法的主要原因。

　　其二，古建基础的黄土中掺入（生）石灰的意义。紫禁城古建筑的基础一般为三七灰土基础。三七灰土是一种以生石灰、粘土按3:7的质量比例配制而成具有较高强度的的建筑材料，在我国有悠久历史。比如南北朝公元6世纪时，南京西善桥的南朝大墓封门前地面即是灰土夯成的。这种灰土基础的优点在于，生石灰遇水生成熟石灰，强度增大，也就是说，这种基础的吸水性很强，有利于在潮湿的环境中使用。灰土基础本身的粘结强度比较高，适合于承受上部建筑传来的重量，而不会产生土体松散。另石灰是一种易于获得的建筑材料，我国在公元前7世纪开始使用石灰。《本草图经》有：“石灰，今所在近山处皆有之，此烧青石为灰也。又名石锻，有两种：风化、水化。”由此可知，生石灰取材方便，加工加单，使用效果好，因而在古建筑基础中大量使用。

　　其三，为什么紫禁城古建筑的基础不是全部做灰土分层，而非得要“一层灰土、一层碎砖交替”呢？其实这反映了古代工匠的智慧。我们知道，基础做的均匀，那么就可以避免建筑物不均匀的下沉。但灰土材料一般比较松软，其柔性强就意味着硬度低。当上部建筑的重量较大时，尽管建筑在自重作用下会均匀下沉，但下沉量过大会影响建筑的有效使用。相比而言，碎砖的硬度远大于灰土，且大部分属于烧窑或砌墙用的残余料。当它们过筛子后尺寸相近，用于代替完全的灰土层，做成“一层灰土一层碎砖”的形式，不仅有效使用了建筑材料，而且减小了古建筑的沉降量。

　　二、“糯米”基础

　　故宫古建基础中是否含有糯米成分？日本学者武田寿一的著作《建筑物隔震、防震与控振》中有这么一段关于故宫古建筑基础成分的描述：“1975年开始的三年中，在建造设备管道工程时，以紫禁城中心向下约5-6米的地方挖出一种稍粘有气味的物质。研究结果表明似乎是‘煮过的糯米和石灰的混合物’。主要的建筑全部在百色大理石的高台上建造，其下部则为柔软的有阻尼的糯米层。”刘大可先生在《明、清古建筑土作技术(二》（见《古建园林技术》1988年第1期）认为，古建基础中有灌江米汁(糯米浆)的做法。这是将煮好的糯米汁掺上水和白矾以后，泼洒在打好的灰土上。江米和白矾的用量为：每平方丈(10.24平方米)用江米225克，白矾18.75克。而清代官方对小夯灰土的做法有这样的描述：“第二步须在此步上趁湿打流星拐眼一次，泼江米汁(糯米汁)一层。水先七成为好掺江米汁，再洒水三成，为之催江米汁下行，再上虚，为之第二步土，其打法同前”（见王其亨：《清代陵寝建筑工程小夯灰土做法》，《故宫博物院院刊》1993年第2期）。此外，张秉坚等学者对西安明代城墙灰浆进行了试验，证明了其中含有糯米成分。尽管西安城墙与故宫古建筑基础无直接联系，但其施工工艺均为古建传统做法。以上充分说明：故宫古建基础中含有糯米成分是可信的。

　　紫禁城古建筑基础中掺入糯米是有利于基础的防震的。糯米具有很好的粘性，掺入灰土基础中，可使得基础有很好的整体性和柔韧性，类似于硬度较高的均匀面糊团。地震发生时，基础产生整体均匀变形，延长建筑的晃动周期，错开地震波的峰值，减小了基础及上部建筑的破坏。糯米基础抵抗地震的这种方式，我们称为“隔震”。

　　三、地下水的处理

　　对于有淤泥层或地下水的地基层，古人则考虑在填土层之下埋设木桩。木桩可穿透淤泥层，并使得桩尖抵达坚硬的岩石层，木桩之上再为分层夯土。这样一来，就可以避免基础的不均匀沉降。如慈宁花园东侧遗址的基础，其由上到下的分层做法特点为：灰土层与碎砖层交替向下延伸(即一层灰土一层碎砖)，每层各厚0.1米，共分18层；尔后为0.16米厚青石板一层；再往下分别为水平桩和竖桩。在这里，竖桩支撑青石板传来的上部重量并将该重量传给坚硬的岩石层，青石板则为上部分层夯土提供一个支撑平台。另木桩表面刷有桐油（桐籽熬成的油），在水中可起到防腐作用。