在北京中轴线北端，钟楼和鼓楼静静并肩而立。它们曾是帝都的心跳，从黎明到夜幕，全城的时间都由这里发出。

可要让时间的声音传得更远，就得让声音更洪亮。

钟要更重，鼓要更大。

于是，对时间精准度的需求，带动了结构科技的进步。

声音有多重？

钟楼顶层悬着一口63 吨的铜钟，相当于四十辆汽车挂在木楼顶上。鼓楼里，则放着能震得屋梁发颤的大鼓。

它们是古代北京城的闹钟，每天清晨与傍晚，钟鸣鼓响，指导着全城人的作息。

但问题也来了：怎么让一座全木结构的楼，承受住这场每天都在上演的“小型地震”？

让楼稳住的“木骨系统”

鼓楼采用塔式木结构，重心低，能够抵抗侧倾。而钟楼则是砖石结构，没有木梁，靠石拱券来受力。一层是四面敞开、十字相交的大拱洞，通过可以仰望大钟的天井通往二层，二层继续用拱和券托起空间，中空的内部让声音能共鸣、回响。坚固耐火，又能承受大钟的重量，兼顾了建筑结构、共鸣和传声。榫卯结构更是其中的秘密武器，就像无数个柔性关节，在震动时轻轻让步、吸收能量。

当钟声轰鸣、空气震颤时，震动沿着梁柱层层传导，被木头“吃”掉，就像一场来自古代的结构力学实验。

木头比金属更聪明

金属震久了会疲劳断裂，木头却能靠弹性形变，自我缓冲。木结构楼在风雨和共振中微微呼吸，反而更稳。

古人还懂得给木头上防护膜，在梁柱表面刷桐油，防潮、防虫，堪比纳米涂层。

时间和结构的共振

说起钟鼓楼，大家第一反应都是报时。但很少有人想过，为了让时间的声音传得更远，古人造出了这对力学奇迹。没有计时报时的需求，就不会有六十三吨的钟；没有这样的木构系统，时间也无法被听见。它们以稳定的结构来承载声音，用洪亮的声音来掌控时间，结构力学与时间科技在这里交汇。暮鼓和晨钟，不只是报时，还是力和声、木和铜、时间和结构的共振。

本文为科普中国·创作培育计划扶持作品
作者：希卡石板修复小组
审核：北京交通大学建筑与艺术学院 副教授 刘捷
出品：中国科协科普部
监制：中国科学技术出版社有限公司、北京中科星河文化传媒有限公司

来源: 科普中国创作培育计划

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