五、閩南建筑藝術(shù)是中國(guó)建筑文化、建筑科技和世界文化遺產(chǎn)的瑰寶
1、閩南古厝“雙坡曲”具有抗風(fēng)科學(xué)道理
古厝雙坡曲設(shè)計(jì)抗風(fēng)能力強(qiáng)
泉州五中高一二班學(xué)生張嘉焜，通過(guò)科學(xué)實(shí)驗(yàn)證實(shí)了閩南傳統(tǒng)“皇宮起”即“雙坡曲”屋頂，比其它形制建筑具有更好的抗風(fēng)性、耐受力，“皇宮起”建筑冬暖夏涼。
為此，他的《閩南古大厝“皇宮起”大屋頂探秘》榮獲第十七屆泉州市青少年科技創(chuàng)新大賽科技創(chuàng)新項(xiàng)目一等獎(jiǎng)。
張嘉焜在學(xué)校組織參觀閩南古大厝的研學(xué)旅行活動(dòng)中，他獨(dú)辟蹊徑，思考“皇宮起”建筑為何在多臺(tái)風(fēng)的閩南地區(qū)能屹立數(shù)百年不倒等問(wèn)題，通過(guò)實(shí)地觀測(cè)、請(qǐng)教建筑專家、大膽作出科學(xué)猜想、進(jìn)行系列實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證等方式，論證出閩南傳統(tǒng)“皇宮起”建筑 “雙坡曲”屋頂比其它形制建筑具有更好的抗風(fēng)性。同時(shí)，對(duì)“雙坡曲”屋頂為何更有耐受力、“皇宮起”建筑為何冬暖夏涼等問(wèn)題進(jìn)行了思考探索。
古人修建“皇宮起”多為就地取材，不過(guò)是紅土、砂石、蚵殼灰等尋常材料，為何能在臺(tái)風(fēng)頻襲的閩南地區(qū)屹立上百年而不倒？屋頂上薄薄的幾層瓦片，為何能承受人踩踏行走而不破損？只有單層高度的低矮房間，為何冬暖夏涼宜于居住……。這個(gè)造型奇特的大屋頂，究竟隱藏著什么樣的科學(xué)奧秘？張嘉焜走訪了數(shù)位從事仿古建筑工程的老師傅和園林設(shè)計(jì)院的專家。原來(lái)，他眼中的那“人”字型屋頂，學(xué)名為“雙坡曲”，正是閩南古民居有別于國(guó)內(nèi)外其他民居建筑的最大特點(diǎn)。
古人一定在“雙坡曲”里埋下了防風(fēng)的“密碼”！找到線索的張嘉焜倍感興奮。這個(gè)幾代閩南人摸索出來(lái)的神奇屋頂，用到了什么樣的科學(xué)原理？一天在夏令營(yíng)活動(dòng)中玩過(guò)的無(wú)人機(jī)，浮現(xiàn)在他的腦海中。無(wú)人機(jī)的螺旋槳凸面向上，使得它得以運(yùn)用物理學(xué)中的“伯努利原理”，擺脫地球吸引飛向天空；“皇宮起”屋頂?shù)摹叭恕弊中谓孛嫘螤�，正好與無(wú)人機(jī)螺旋槳方向相反——凸面向下。如果按照“伯努利原理”進(jìn)行逆向思維，此時(shí)氣流對(duì)屋面的壓力是向下的，風(fēng)力越大，向下的作用力也就越大，意味著屋頂就越不容易被大風(fēng)掀起！
找到了“鑰匙”的張嘉焜，開(kāi)始了“開(kāi)鎖”的嘗試。首先是設(shè)計(jì)制作合適的實(shí)驗(yàn)?zāi)Ｐ停盎蕦m起”建筑往往有好幾進(jìn)，什么樣的模型才是最相似的？在對(duì)建筑實(shí)物進(jìn)行進(jìn)一步觀察分析后，張嘉焜發(fā)現(xiàn)大屋頂最“吃風(fēng)”（閩南語(yǔ)中承受風(fēng)力的意思）的位置是主體建筑的中廳部位。
張嘉焜找到市區(qū)幾處“皇宮起”建筑實(shí)地勘測(cè)了主體建筑的外形尺寸，比如中廳屋頂?shù)淖罡摺⒌忘c(diǎn)尺寸，地面投影長(zhǎng)、寬等，再按30比1的比例設(shè)計(jì)出一個(gè)縮小的中廳模型。接著，就是采用控制變量等方法進(jìn)行系列的實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證。他借用了學(xué)校保衛(wèi)科的強(qiáng)力風(fēng)扇，向物理實(shí)驗(yàn)室借來(lái)電子秤和手持式風(fēng)速儀，初步的實(shí)驗(yàn)證實(shí)了原來(lái)的猜想：木制中廳模型在無(wú)風(fēng)靜態(tài)下對(duì)電子秤壓力約為866克力，而在7m/s左右的水平風(fēng)力作用下，電子秤讀數(shù)為875克力左右，說(shuō)明“雙坡曲”屋頂受到的氣流作用力是向下的。
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