Vì sao Tử Cấm Thành ‘bất tử’ trước 200 trận động đất?

Ngoài việc không bị mối mọt, trải qua hơn 600 năm lịch sử, Tử Cấm Thành vẫn trụ vững dù từng hứng chịu hơn 200 trận động đất lớn nhỏ.

Công trình “bất tử” cùng thời gian

Tử Cấm Thành là nơi ở của Hoàng tộc từ triều đại giữa nhà Minh tới cuối nhà Thanh. Với diện tích 720.000m2 gồm 800 cung và 9999 phòng, UNESCO đã xếp Cố Cung vào loại quần thể cổ bằng gỗ lớn nhất thế giới và công nhận là Di sản Thế giới năm 1987.

Tử Cấm Thành hiện nay là địa điểm du lịch nổi tiếng Trung Quốc.

Công trình bắt đầu xây dựng vào năm 1406, phải tới 14 năm sau nó mới được hoàn thành. Từ năm 1420 tới năm 1911, đây là trung tâm quyền lực của các triều đình Trung Quốc. Ngoài các gian phòng và cung điện dùng làm nơi bàn việc chính sự, Tử Cấm Thành còn là nơi ăn ở cho các Hoàng đế Trung Quốc và chốn hậu cung. Tổng cộng có 24 vị Hoàng đế từng ở đây, 14 Hoàng đế thuộc triều nhà Minh và 10 Hoàng đế còn lại dưới thời nhà Thanh.

Tường thành dày hơn 8m, cao 6m và hoàn toàn bao bọc phần bên trong. Về cơ bản, phải cần rất nhiều vật liệu mới có thể xây được Tử Cấm Thành. Cũng giống như nhiều công trình cổ đại, quá trình xây dựng tòa thành này là một bí ẩn trong suốt hàng trăm năm.

Một trong những điều đặc biệt đó là, trải qua hơn 600 năm lịch sử, công trình này hứng chịu hơn 200 trận động đất lớn nhỏ, bao gồm cả trận đại địa chấn Đường Sơn xảy ra năm 1976. Trận động đất kinh hoàng lên tới 9,5 độ richter được các chuyên gia ví có sức công phá tương đương với 2 tỷ tấn thuốc nổ TNT, được coi mạnh nhất thế kỷ 20, nhưng Tử Cấm Thành vẫn trụ vững. Điều gì tạo nên một công trình kiên cố như “bất tử” đến vậy?

Bí mật nằm ở điểm không ai ngờ tới

Hơn hàng ngàn năm trước, khoa học xây dựng khung gỗ đã phát triển độc lập ở cả Bắc Âu và Trung Quốc. Tuy nhiên, đặc điểm địa chất ở mỗi khu vực không giống nhau nên lịch sử xây dựng gần như là khác biệt. Tại Trung Quốc, các kiến trúc thường bị tàn phá do thiên tai động đất. Chính vì thế, một bài toán khó đặt ra cho các nhà xây dựng cổ là làm thế nào để tạo ra 1 cấu trúc nhà ở kiên cố, không bị ảnh hưởng bởi sự rung chuyển của thiên tai. Sau bao tính toán, tìm tòi, các nghệ nhân cổ xưa đã đưa ra được đáp án cho bài toán xây dựng này, đó là “đấu củng” (dougoung).

Đấu củng là một loại kết cấu mái theo kỹ thuật chồng rường. Đấu củng vừa có tác dụng giúp mở rộng diện tích hiên nhà, vừa có khả năng chịu lực tốt và đồng thời cũng đóng vai trò như một chi tiết để tô điểm, trang trí cho những cung điện ở Tử Cấm Thành. Đấu củng có khả năng làm giảm tác động của các trận động đất lên các tòa nhà, làm giảm thiểu thiệt hại cho các công trình xây dựng khi bị động đất.

Đấu củng thường nằm ở vị trí dưới mái hiên và mái nhà. Dù không dùng bất cứ một loại keo dính nào nhưng việc lắp đặt các thanh gỗ theo đúng khuôn, ăn khớp nhịp nhàng nên dù động đất xảy ra, kết cấu này luôn giữ vững cố định mái và khung nhà.

Theo nhiều tư liệu nghiên cứu, đấu củng đã được tạo ra từ những năm 500 trước công nguyên. Bằng cách lắp ghép nhiều khung gỗ hình chữ nhật, đấu củng có thể chuyển trọng lượng cực kỳ lớn của mái vào các cột đỡ, và giúp kiến trúc đứng vững, không bị rung chuyển khi gặp động đất.

Khi đưa ra kết luận này, nhiều nhà nghiên cứu, kiến trúc sư đã không tin, chỉ nhờ “đấu củng” mà có thể khiến cả Tử Cấm Thành đứng vững suốt 600 năm như vậy. Họ đã tiến hành phục dựng lại “đấu củng” theo đúng cách truyền thống để thử nghiệm.

Cụ thể, các chuyên gia và những người thợ mộc đã xây dựng một mô hình nhà có kết cấu đấu củng ngay bên trên mặt của chiếc bàn rung. Để đánh giá chính xác về kiến trúc cổ này, họ đã xây dựng các chi tiết rất tỉ mỉ và theo cách truyền thống nhất, tất cả vật liệu bằng gỗ, thợ đẽo mài bằng tay.

Sau đó, hệ thống mô phỏng các trận động được tác động lên ngôi nhà để kiểm tra sự chịu lực của kiến trúc được xây theo cách truyền thống. Trên cả mong đợi, kiến trúc xây dựng có 1-0-2 này có thể chịu được cường độ của trận động đất lên tới 10,1 độ Richter (trận động đất lớn nhất đo được trong lịch sử là 9,5 độ Richter) mà không hề đổ xuống, khung và mái nhà vẫn đứng vững như chưa có gì xảy ra.

Qua đây mới thấy rằng, con người của hơn 2.500 trước đã tài trí và khéo léo vô cùng khi tìm tòi và đưa ra các giải pháp để chống chọi với thiên nhiên, thậm chí hơn hẳn những ứng dụng tiên tiến ngày nay.