Wie erstaunlich ist die Zapfenverbindungskonstruktion, die nicht einmal durch Erdbeben erschüttert werden kann?

Im 20. Jahrhundert gab es weltweit drei Erdbeben mit einer Stärke von 8,6 oder höher, zwei davon ereigneten sich in meinem Land. Viele antike Gebäude haben dieser Belastungsprobe jedoch standgehalten und ihre Hauptstrukturen sind dank der weit verbreiteten Verwendung von Zapfenverbindungen in antiken Gebäuden intakt geblieben. Sind Sie neugierig, warum diese mysteriöse Zapfenverbindung dem Gebäude eine so erstaunliche Erdbebensicherheit verleihen kann? Tauchen wir also ein in die Welt von „Zapfen und Schlitzen“ und finden es heraus!

1. Chinesische Weisheit, Härte und Weichheit zu kombinieren

Die Zapfenverbindung ist eine Holzverbindungskonstruktion im traditionellen chinesischen Handwerk, bei der der hervorstehende Teil als „Zapfen“ und der vertiefte Teil als „Zapfenloch“ bezeichnet wird. Nachdem wir nun die Namen herausgefunden haben, schauen wir uns an, warum sie ohne Nägel so stark sind.

Materialeigenschaften: Holzwerkstoffe weisen im Allgemeinen längs verlaufende, avantgardistische Strukturen auf. Diese Eigenschaft führt dazu, dass die Festigkeit und Zähigkeit des Materials in der Längsrichtung konzentriert sind, während sie in der Querrichtung relativ schwach sind. Die Zapfenverbindungskonstruktion basiert auf dieser Eigenschaft des Holzes, indem sie einen Teil der Querkraft in eine Längskraft umwandelt und die Längsfestigkeit und Zähigkeit zur Aufnahme der Kraft nutzt. Man kann sagen, dass dies der ultimative Weg ist, „seine Stärken zu stärken und seine Schwächen zu vermeiden“.

Zweitens sind die Zapfen- und Schlitzkonstruktionen im Gegensatz zu Gegenständen, die an den Verbindungsstellen Metallnägel haben, aus demselben Material gefertigt. Wenn sich Temperatur und Luftfeuchtigkeit der Umgebung ändern, bleiben ihre eigenen Ausdehnungs- und Kontraktionsgrade gleich. Das Holz an beiden Enden der Verbindung schrumpft oder dehnt sich gemeinsam aus, wodurch die Gesamtstruktur stabiler wird und die Situation vermieden wird, dass sich die Lebensdauer aufgrund loser Verbindungen verkürzt.

Produktionstechnik: Die Zapfenverbindung weist eine komplexe handwerkliche Verarbeitung und vielfältige Konstruktionsmethoden auf. Die konkaven und konvexen Flächen verbeißen sich ineinander, wodurch die Tragfähigkeit der Verbindung deutlich verbessert werden kann, sogar größer als beim Holzwerkstoff selbst.

2. Nachgewiesene seismische Leistung

mein Land ist ein Land mit vielen Erdbeben. Es liegt zwischen dem seismischen Gürtel des Pazifischen Ozeans und dem seismischen Gürtel Eurasiens. Erdbeben treten häufig und mit großer Intensität auf, das Epizentrum liegt flach und die Erdbeben sind weit verbreitet. Im 20. Jahrhundert gab es weltweit drei Erdbeben mit einer Stärke von 8,6 oder höher, zwei davon ereigneten sich in meinem Land. Viele alte Gebäude haben jedoch die Zeit überdauert und ihre Hauptrahmenstrukturen sind noch immer intakt. Dies ist auf die weitverbreitete Verwendung von Zapfenverbindungen in antiken Gebäuden zurückzuführen.

Das typischste Beispiel hierfür ist die hölzerne Pagode Yingxian, die auf eine fast tausendjährige Geschichte zurückblickt. Der Turm wurde im zweiten Jahr der Qingning-Dynastie in der Liao-Dynastie (1056 n. Chr.) erbaut und ist das älteste noch existierende hölzerne Turmgebäude in meinem Land. Obwohl es Erdbeben und Kriege überstanden hat, steht es noch heute stolz da. Neben seiner regelmäßigen achteckigen, ebenen Bauweise, die dem Drehmoment seismischer Wellen standhält, und seinem soliden Sockel aus Ziegeln und Steinen sind die Konsolenverbindungen zwischen den Balken und Säulen im Turm ein noch wichtigerer Grund. Die Komponenten dieser Konsolen sind durch Zapfenverbindungen miteinander verbunden.

Ausstellungen im Chinesischen Wissenschafts- und Technologiemuseum: Yingxian-Holzpagode

Relevante Daten zeigen, dass es in der Yingxian-Holzpagode nicht weniger als 62 Arten von Zapfenverbindungen und 54 Arten von Klammern gibt. Diese Zapfen- und Schlitzstrukturen versetzen die Verbindung in einen halbverfestigten und halbbeweglichen Scharnierzustand, der größeren Biegemomenten standhalten kann. Gleichzeitig können die Zapfen- und Zapfenverbindungskomponenten bei Angriffen durch vertikale Stoßwellen in seismischen Wellen durch „Abprallen“ enorme Zerstörungsenergie abgeben. Darüber hinaus verbinden die Zapfenverbindungen das gesamte Gebäude zu einer zylindrischen Rahmenstruktur, die Rotationswellen wirksam widerstehen und die Gesamtstabilität des Gebäudes erhöhen kann. Daher kann die Zapfenverbindungskonstruktion ohne Nägel oder Nieten wirklich eine „ewige Festigkeit“ erreichen.

3. Zapfenverbindung in der modernen Architektur

Da die Massenproduktion von Zapfenverbindungen durch die Herstellung einfacher Gussformen schwierig ist und hohe Arbeitskosten verursacht, sind Zapfenverbindungen in der modernen Architektur und bei Möbeln selten anzutreffen. In den letzten Jahren haben Zapfenverbindungen jedoch aufgrund ihres exquisiten Designs und ihrer stabilen Eigenschaften wieder die Aufmerksamkeit und Beliebtheit der Menschen gewonnen.

Bei der Weltausstellung 2010 in Shanghai wurden die tragenden Komponenten des im chinesischen Stil gehaltenen Nationalpavillons Chinas mithilfe der Zapfenverbindungstechnik hergestellt. Die Dachtraufen wurden freitragend verlegt und Schicht für Schicht aufeinandergestapelt, wodurch die Dachtraufenkraft gleichmäßig auf die Säulen übertragen wurde und so letztlich die traditionelle „Douguan“-Form der chinesischen Holzarchitektur entstand. Die weltberühmte „Krone des Ostens“ war geboren.

Chinesischer Nationalpavillon „Krone des Ostens“

Ebenso repräsentativ ist das neue China Science and Technology Museum, das nur einen Steinwurf vom Vogelnest entfernt liegt. Das gesamte Gebäude hat eine quadratische Form und besteht aus mehreren baukastenartig ineinandergreifenden Blöcken. Es sieht aus wie eine riesige Version des „Lu Ban Lock“, mit dem wir als Kinder gespielt haben. Es verkörpert nicht nur das traditionelle chinesische Kulturkonzept, die Kombination des Ganzen und der Teile zu betonen, sondern impliziert auch die Integration und gegenseitige Förderung verschiedener Disziplinen.

Der Einfallsreichtum der Alten ist für das moderne Design von großer Bedeutung, und die handwerkliche Kunstfertigkeit, die hinter der Zapfenverbindungskonstruktion steckt, ist für uns alle heute noch lehrreicher. Durch Verbesserung und flexible Anwendung können wir die traditionelle Kultur wieder zum Strahlen bringen.

Quellen:

„Über Zapfen- und Zapfenverbindungen und ihre erdbebensichere Funktion in antiken Gebäuden“, Global Human Geography Magazine

„Vorteile der Verwendung von Zapfenverbindungen antiker chinesischer Gebäude in Erdbebengebieten“ Moderne Dekoration (Theorie)

„Vererbung und Entwicklung der Zapfenverbindung in Holzbauten“ Forstproduktindustrie