視頻「10 級地震中，故宮模型巋然不倒」的抗震驗證方法是否正確？
如何評價人民日報所發的《厲害了！這是我們老祖宗的智慧：10級地震中，故宮模型巋然不倒》,視頻中模擬10級地震是否正確？10級地震中故宮真的不會倒？微博下面一片厲害了的評價，是否真的有這麼厲害？視頻素材來源於英國電視台第4頻道拍攝的紀錄片《紫禁城的秘密.2017》.Ch4中的片段：Sina Visitor System
從視頻來看，不太正確，至少是有誤導的。鄙人不才，讀碩士時候和振動台打過很多交道，對振動台比起很多同行熟悉那麼一點點，所以說兩句我覺得有問題的地方，用中午休息時間，先佔個坑，後面有空再仔細完善一下。
先不討論基礎形式對不對、木結構性能如何，以及試驗時候報震級這些問題，做振動台試驗用縮尺模型的話，一個比較突出的問題是模型結構自身地震作用比真實結構小，而且不是小一點的問題。
為了討論問題簡單，我們用最簡單的模型——單自由度模型，如果你不知道這是什麼，你就可以想像成一把砸牆的大鎚子，杵在地上，就是這樣。
地震會在結構內產生慣性力，這種力和重力類似，是一種體力，當模型長寬高縮小為原來的1/n，體積縮小為原來的(1/n)^3，在材料不變的情況下，重力、慣性力也會縮小(1/n)^3，由於是 單自由度體系，質量集中在上面，對基礎底面的傾覆彎矩會縮小的程度是（慣性力）x（高度），也就是(1/n)^4
a.重力 (1/n)^3
b.慣性力 (1/n)^3c.傾覆彎矩 (1/n)^4然後我們來看看承受這些力的構件抗力的變化
a.重力
柱子承受重力，極限承載能力和材料強度和單自由度體系的柱子截面積有關，材料如果不變，那麼只和柱子截面積有關，截面積的變化是(1/n)^2。b.慣性力
地震是xyz三向都有加速度的，不過一般只考慮xy，也就是水平向，水平向的地震在結構內引起的慣性力主要靠柱的抗剪能力承受，也和柱子的截面積有關，和重力一樣(1/n)^2c.傾覆彎矩
還是只考慮那個砸牆大鎚，抗彎能力和截面的抗彎截面係數有關，對於矩形截面，公式是（bh^2/6），其他的截面也是類似的，也就是說隨著縮尺比例，這個抗彎承載力的變化是(1/n)^3
對比一下作用力和抗力，不難發現，所有作用力的縮小係數都比抗力的縮小係數高一階，這樣導致的問題就是模型縮小過程中作用力和抗力會迅速拉開差距，如果不改變材料，縮小的結構非常難以被破壞。
所以這個模型試驗並不能得出「故宮三大殿能經受10級地震」這樣一個結論，當然這個結論的表述本身就有一點問題。
不過，科普嗎，宣傳嗎，為了科普和宣傳效果，犧牲一些科學性和合理性也是可以理解的，不吹毛求疵。
既然題主你問了，我就從一個點告訴你，這個方法不是很合適，有一些工作沒有做，正兒八經做振動台試驗時候為了解決這個突出問題，要做很多工作
- 地震作用力不是小了嗎，那就增加額外的力，給模型掛上鉛塊，鋼塊，由於這些塊之間是有間隙的，並不產生額外剛度強度，所以可以彌補地震作用的過度減小，重新把地震作用拉回和抗力同一水平。一般來說縮尺1/n，就要補充n-1倍的質量，才能讓地震作用和抗力之間重新平衡。還有一條路是增加地地面運動的加速度，但是這個受限於載入設備。所以可以兩者聯合。
- 有時候縮得很厲害，1/20，1/50，想要補充20倍、50倍的地震作用很難做到，那就改材料，把材料的強度降低，讓抗力縮小。
- 對於多自由度體系——其實絕大部分結構都是多自由度體系，視頻里的木構模型反而是比較少見的接近單自由度體系的結構——還需要考慮動力特性的相似性。振動台試驗的動力相似性這個問題到今天都還有人很多人寫文章，很多不同的試驗，要對結構動力特性、地震作用真實性、抗力真實性等等不同方面進行取捨，有得必有失，還沒有什麼能兼顧的好方法。
從視頻看，好像沒有增加負重，縮小比例也不小，肯定超過設備的補償能力的，木材似乎也沒有特別選材，這就不太嚴謹了，不過就是個宣傳片，所以可以理解。我很遺憾的是這個攝製組沒找我們同濟，15年時候我們做了一個木塔試驗，是正兒八經試驗，對傳統結構抗震性能的展示還是很到位的。
當然，我這裡要提醒大家一句，故宮、廟宇木塔在中國古代的地位是非比尋常的，不是民宅可比，拿故宮、木塔的抗震能力去推想民宅的抗震能力是極為不妥的。
考慮到是新聞宣傳，醉翁之意不在酒，在乎山水之間。完全可以理解，不過分，效果也不錯。
但是震不倒這事說厲害也不厲害，說不厲害吧也確實不能小看。第一，要糾正一下，10級應該是地震烈度，不是震級，這幾乎是他們記者100%報道這類新聞都會反的錯誤。片子里實驗室的人還還喊了一句「10.1級地震開始！」說的怪蹊蹺，做這行的一般習慣應該說的是烈度，從來不是指震級。地震台震出10級大地震？開玩笑的吧，用炸藥包模擬我覺得還差不多。
第二，木結構本身就是一種不錯的不錯的結構體系，尤其節點連接的位置延性確實很好，平時正常使用的時候是固接，地震時變成鉸接，形散而神不散的感覺，這樣導致結構本來也「吃」不到那麼多地震力，地震能量不會全部傳上來，而傳上來的那部分地震能量又會被木結構吱扭吱扭的消耗掉。總之，抗震首先還是得看用什麼結構體系，像木結構這種，屬於註定天生麗質難自棄的類型。震不塌不奇怪。第三，注意到他們實驗的時候，柱腳不是固定的，能移動。我就很不理解這個，難道木結構都是這樣，不嵌入地基里做個蹲兒？（好吧如果就是淺埋就算了，不過凡事必有代價）。這個不固定的柱腳還是很關鍵的，上部結構能在地上來回滑動，這抗震哪能有差的。說白了，又給木結構加了一道隔震支座，工程師的抗震大招被用在本身抗震性能就不錯的木結構上。老兄都點作弊嫌疑啊。。說偏激點的，給柱腳裝四個輪子吧，是男人能扛100級，體系任選。第四，一個小問題，這是一個縮比模型，但是材料性能是有尺寸效應的。1米長的鋼筋硬梆梆，100米的鋼筋軟的跟麵條一樣。縮小了的整體模型也有尺寸效應，按理說需要一個換算等代處理。如果不做處理，那這個實驗就唬人了，不如再把尺寸縮小一倍，我保證12級地震也沒問題。以上就是當時看完視頻想到的。我不是說老祖宗不聰明，不厲害。而是覺得從工科的角度，這一切都是可以被解釋的，所以太陽底下沒有新鮮事，也就少了很多震驚的感覺。但是不是這個專業的人看了確實會很興奮，完全可以理解。其實我最想說的還不是這個。木結構抗震這麼牛逼，為啥現存的木結構這麼少？當然不是震塌的，都是燒掉的，爛掉的。木結構防火不行，防潮也不行，蓋不了高樓大廈，還得砍伐樹木。這些都是實際問題，你一輩子也遇不上汶川地震，但遇上火災，遇上颳風下雨，遇上螞蟻的概率可是大多了。看著花里胡哨的東西，未必是大家真正需要的和實用的。木結構再怎麼牛逼，故宮也就一個，剩下99個木結構房子早就消失了，這不是偶然的，只不過塌了的房子不會說話，大家也看不到。正好看過這個視頻，可以說這個試驗證明了古代木結構設計有良好的抗震性能，但是說能抵抗10級地震就過分了啊，或者說這種說法太不專業！
試驗為縮尺試驗，存在很多問題：1.貌似沒有經過嚴格的相似設計。簡單推導了一下結構動力試驗的相似比，若是要滿足質量相似關係需要添加附加質量，而在試驗中沒有見到。2.縮尺試驗本身存在缺陷，比如隨著構件尺寸的減小，荷載速率增加，材料強度將提高。3.測試僅為水平向地震動，實際地震動有六個自由度分量（三個平動，三個扭轉）。
抵抗10級地震這個說法不太專業。地震級僅為衡量地震能量的一個定性標準，用地震動引起地面位移來衡量，不同類型地震有著不同的分級標準。而在實際抗震設計中採用抗震設防烈度來指導結構設計。
如果說按照輸入能量相同來模擬的10級地震動，結構抗住了地震，就能說明結構具有抵抗所有地震能力么？也不對啊！地震作用是一個動力問題，結構在頻譜不同的地震動輸入下結構響應也會不同。就算是在同等量級（地震輸入能量）地震作用下，結構響應相差個幾倍也很正常。
最後再聊聊傳統木結構。古代木結構的基礎連接、斗拱和卯榫連接是其抗震性能良好的主要原因，其基本原理可以用隔震作用來解釋。柱與基礎採用了浮擺平面接觸，當柱底部剪力超過啟滑摩擦力時，木結構產生整體移動，一方面減小結構上部地震作用，另一方面通過摩擦耗散了地震能量，與現代隔震結構（如下圖）相似。同樣地，斗拱的鋪作層在地震作用下也會有明顯滑移，也會產生隔震作用。
（圖片來自百度）
1.如果要討論故宮建築群的抗震性能，可以從歷史上來找答案。
——蔣博光·《故宮古建築歷經地震狀況及防震措施》，載1983年2月故宮博物院院刊
2.古代建築不僅僅只是木結構的問題，木結構下面還有台基、地基等結構，從視頻看模型屋柱低下似乎是青磚結構，這和故宮建築的台基結構還是有一定差異的。再有就是材料問題，模型的木料和故宮的實際木料還是有一定差別的。
3.地震復現和其他領域的問題參考其他知友的答案吧，我認為視頻有一定參考價值，還是還算不上「學術嚴謹」。
多大的模型？？抗震性也和建築本身大小相關的。一比一的模型和一比三，三比一的抗震性完全不同
瀉藥。
瀏覽了大部分所有的回答，從結構工程與地震工程專業角度上看，試驗方法、地震作用的表述、木結構的體系優勢、節點傳力等等各方面都涵蓋了。作為一名魔都某985高校土木狗，能看到振動台試驗能做到10度的（檯面加速度1.2g @張祥義，加速度的縮比係數是2吧，10度對應峰值加速度是0.6g吧 ），我感覺確實是不多見，也是厲害。
E-Defense振動台做了不少足尺振動台試驗，我還有分析過，鄙人不才，有一篇SCI文章是關於這方面的，Use of residual drift for post-earthquake damage ...。試驗里足尺四層框架-剪力牆結構，輸入激勵為阪神地震Kobe波峰值加速度近0.6g（也是天朝10度大概吧），結構也沒多少很嚴重的損傷啊。但也不能說我中華大地的古人智慧和小日本的智慧等同吧？？！！我們有信心，我們也能做到。
和地震工程打交道的時間不是很長，但有一句話總是一直觸動著我：
You always get to be prepared, but you never know for what...
作為工程師，我們雖然會竭盡全力在自己所知範圍內做到最好，但地震每一次都會刷新我們的認知，就像去年的日本熊本地震，連續2次的里氏6級以上地震，傻眼了吧。
盡人事，聽天命，還是有所敬畏吧。。
瀉藥。
這個模型確實經受住了某個相當強的地震波而沒有連續倒塌，但是因為這個就開始發一些今不如古的感概，就太過分了。
1.也不需要你學過結構工程，你也能看出這個小模型跟故宮之間的巨大區別吧？故宮哪個殿只有三四米的跨度，和三米的層高了？說實話，就以這種跨度，這種層高，隨便搭一個鋼結構的架子放振動台上，九成也能經受住同樣的地震波。
2.我實在不知道所謂的「經受了10級地震」是個什麼意思，似乎一開始視頻里的幾個人還在談論烈度，接著就突然變成了「歷史上最大的10級地震」，我記得不是特別清楚，但是歷史上最大的地震的「震級」確實是10級，但地震是幾級和建築受到多大的衝擊之間沒有必然的關係，震級和烈度之間的區別我覺得各路科普人士已經講了幾百萬次了，真的不想再廢話。對建築抗震方面真正關鍵的
「烈度」，10度並不是所謂歷史上最大的，8度的汶川地震在北川造成的烈度就大約是11度。在10這麼巨大的烈度下，即使房子本身的結構能抗住，也可能因為房子後面的那面山直接塌下來把房子壓垮/房子下面的地基液化成流沙一樣房子就沉了下去/地面直接往上抬5米什麼房子都要塌。3.也就是說，在極高的烈度下，地震對房子的作用除了水平晃動之外還有很多，既然要模擬10度的地震，只做了單方向的平動就得出結論是不合適的。
4.所謂的榫卯木結構有他天生的有點也有他天生的缺點，這種傳統木結構無法進行大規模加工，柱子的尺寸只能是原木的尺寸，所以太和殿那麼大的柱子不可能廣泛使用——哪來那麼多樹？還有，榫卯違背現代結構工程的一個關鍵性原則「強節點弱構件」，在樑柱連接的地方開了很多口子，一旦要塌會從梁和柱子連接的地方先斷開，一塌塌一片。【現代的木結構建築跟這種木結構的做法完全不同。】
5.也就是說，這個模型沒塌不代表故宮真的能經受住同等水平的地震。但是我退一步講，就算故宮真的能經受住這樣的地震，你家的房子經受不住，也不代表什麼現在的房子還不如老祖宗的房子。難道放在明清朝你真的就能住故宮了不成？難道故宮不會建得比明清朝的民宅結實得多得多得多？如果現在我們要建造一棟重要性相當於明清的故宮的建築，結構工程師有足夠的手段【地基處理/花式阻尼器/隔震支座/花式支撐/超高強度材料】建造得比故宮高大得多也安全得多。【據北京市設計院的人說，301醫院裡有某一棟樓的抗震能力是「無論北京發生什麼地震都不會有問題」】當然，對普通的你我居住的建築，請相信他也有在明清時最優秀的工匠看來也是魔法般的抗震能力。
總的來說，從故宮興建的明朝初年的個把個工匠的智慧和經驗，怎麼可能和現在系統化的結構工程理論系統相比？老祖宗是有智慧，但是老祖宗畢竟是四百年前的古人。
就拿其中通過釋放柱腳位移約束來實現地震能量的耗散為例，此類做法也就只有對視頻中的矮胖的結構有效。層高或者建築高度一上去，做成像塔一樣的高聳結構的話，這類柱腳不固定的結構怕是堅持不了多久的。
作為一個獨立的結構來做縮尺模型試驗驗證破壞過程是沒有什麼問題的，然而通過一個模型的情況來得出什麼老祖宗智慧之類的結論就是誇大其辭了。這分明是用血淚篩選下來的經驗。
地震不常有，古代一個造房子的工匠熬了一輩子也未必能體驗。
難道現代人忘了什麼叫「一將功成萬骨枯」？
參與拍攝的人來說一下吧……現場拍攝照片若干對……我就是視頻中的小哥！！！也就是喊震級的那個！！說明一下吧，這個是在北工大3m*3m的振動台上拍的。當時導演組要求我們喊出震級，這裡的震級是地震烈度！一開始拍的時候並不是喊震級，也就是上面回答者說的加速度峰值！所謂的10.1級，當時檯面輸出大約為1.2g加速度峰值。實驗的模型實際是一個縮尺模型，這個只是用來宣傳中華民族的文化的，是一個紀錄片
禁止轉載，禁止轉載
謝邀。簡單回答一下。
振動台試驗是目前檢驗結構抗震性能的最先進的試驗手段之一，如果是足尺模型（1:1）則能夠完全反映出結構的性能。限於實際情況，足尺的振動台實驗很難見到（可搜索E-defense），縮尺的小模型在小地震作用下（結構基本保持彈性）根據動力相似理論可以認為能完全反映出結構的抗震性能，但劇烈地震作用下（結構進入彈塑性階段）縮尺模型能否代表原型結構就說不清楚了，只能作為一個定性的參考。視頻作為綜藝節目可以認為此驗證方法是合理的，如果作為學術研究就要打一個問號了。
關於地震輸入的逐步增大，視頻中用「X級地震」來表述，與業內習慣不太符（一般用設防烈度對應的加速度峰值來描述地震動的強烈程度），但作為科普片這樣的說法是更形象，容易理解的，而且估計試驗所使用地震波都是天然記錄，即「X級地震」的意思可能是試驗地震波是來自於某次真實的「X級地震」。
其實視頻中所示的木結構當中體現了許多當今地震工程的新理念和研究熱點：柱底不是固定在地上而是直接放置在石基上，既能滑動又能轉動，這就是傳說中的「滑移隔震」和「搖擺柱」；斗拱連接開始沒有變形後來來回錯動，這就是「耗能節點」和「摩擦阻尼器」；填充牆雖然倒了，但其在倒塌前也耗散了部分地震能量，也是主體結構能撐到最後的一個因素。從這個角度，我們可以高呼「厲害了，我的故宮」，但同時我們也應該反思一下：
為什麼我們的祖先造出了耐震的結構卻沒有總結出抗震設計的思想和理念呢？
為什麼我們只有「勾三股四弦五」而沒有更通用的「勾股定理」（「畢達哥拉斯定理」）呢？為什麼我們知道「每加物一石,則張一尺」（漢·鄭玄）卻未能提煉出「胡克定律」呢？
畢竟不是學結構專業的，可能有一些年輕，一些單純。
每當看節目的時候，我都會想起幼兒園老師說的，小朋友們有什麼問題嗎？
言歸正傳，稍有常識的人就能看出，蓋出來一個能抵抗10級地震的樓，可不是只靠結構工程師。
1. 原視頻里說了只說了震級，按「歷史上發生過做嚴重地震是10級」，估摸著應該是說里氏吧？那震源深度和離震源距離？震度？
反例：日本地震，北京可以立硬幣。
2. 手機看的視頻所以沒看出來縱波的模擬，可能實驗人員確實做了但是沒說，然而，縱波，簡單來說上下晃而非前後晃，按視頻里說的結構特點，先來的縱波先做一波原地起跳沒埋著的柱子。
那個什麼上部重所以對產生反作用力保持穩定的結論仔細推敲一下，縱波來的時候造成的暫時失重怎麼算？3. 就說那個柱子沒有埋起來，那地震的時候會不會有土地強度的減弱？實驗室水泥地板再晃強度還是那樣，然而實際上會不會下陷，那跟埋起來有什麼區別？下雨之後情況可能會更糟。
反例：
地震之後主體沒什麼大損害建築肯定也是有的，別問我在哪，不知道。
4. 上重下輕所以穩定這種定性分析的結論，本質上和重心越低越穩定一樣，基本等於沒說。
反例：立個棒棒糖？5. 木頭立幾百年沒有強度減弱？會不會變形？熱脹冷縮的程度？材料工程師表示很受傷。
6. 尺度效應。不發車！去幼兒園！
把木質結構那個房頂做成樂高大小，空中轉體720度砸在水泥地上都不一定有事。一扇玻璃窗安起來不難，Apple Store一年玻璃牆換普通玻璃窗的玻璃試試？7. 故宮建築跟地接觸的只有柱子沒有磚瓦結構的牆嗎？（可能真沒有，我不知道）但是有磚牆的話不管是家徒四壁還是故宮，大地震來了都差不多吧。
我也不是說傳統木結構一無是處，傢具呀，工藝品呀都挺有意思，沒有CAD都能搞出來榫卯這麼複雜精妙的古人多麼厲害，還有朱由校軼事，不比搞個「故宮能抵禦十級地震」標題強？
我認為一個正確的工程價值觀應該是如何少花錢達到最好的效果，而非像練葵花神功一樣，把現代工程學自宮掉，然後去練幾百年前就遇到瓶頸的神功。我很反感一副幾百年前的東西都比現在強的論調，這種充滿陰險的暗喻，和著這幾百年光開倒車了？
以上謝邀！看了視頻，感覺做的還不錯，對於宣傳和解釋木結構抗震效果有用。但身為岩土工程與結構抗震方向的學生。對於視頻中存在的一些說法，我有一些不同意見：1、視頻中既說震級，又說烈度，顯然對概念不清楚。震級是指地震釋放能量的多少，而烈度表示建築結構的破壞狀態。一次地震只會有一個震級，而烈度則可有多個，不同區域建築的破壞程度不同。2、無論結構試驗還是岩土試驗，我們都是用峰值加速度（PGA）來標示不同情況，除了輸入端的PGA要記錄，檯面的加速度也要觀測，最終用檯面的加速度進行記錄，處理數據。3、振動台因為承載能力，一般不會使用足尺模型進行試驗，基本都是縮尺試驗。無法避免尺寸效應。4、觀察其試驗，首先是地基問題，試驗坐落在剛性地基上。其二，尺寸效應過於明顯。第三，縮尺試驗只可定型，不可定量，因此說木結構能抗10級地震有失偏頗。個人一點愚見，還請各位批評指正！
很巧的是，昨天在機場候機時發現了這個視頻，還與師弟討論了一番。實驗本身是很典型的結構的振動台實驗，兩向震動（北工大這個檯子視頻看起來性能不錯的），對於斗拱結構抗震能力的實驗本身我們覺得沒什麼驚嘆的，畢竟從概念來分析就能得出類似的結論———那是真的好！
文中載入工況...實驗強度加至9.5級及更高烈度……個人表示我在做振動台實驗時候還是喜歡用地震峰值加速度（PGA）來區分工況。9.5級是震級表示地震釋放的能量，烈度表示地表及建築物破壞情況，概念問題！可能是因為電視台在錄像為了方便群眾理解或者他們實驗室就這麼約定俗成了，不妄加評論了，反正觀眾知道，哦，越來越大了就得了。
如果這麼發文章的話，哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈哈。
我們兩個倒是發現了另外一個問題，也許是主要討論上部結構的抗震性能，實驗並未明確交代其建築物基礎類型。我們對該結構的是如何與地基土相連接的有一點疑問。從後面視頻紅線與解說看來，只說了樁柱不宜打入基岩會折斷，但是直接坐落在地面上只怕還是不妥，對於實驗中這種重心較低的建構其抗傾覆能力發揮淋漓，但如果是應縣木塔的話，只怕不要地震，一場強風都可能會倒掉。
故宮古建築的基礎是怎麼設計的？實驗中又是如何考慮的？從實驗截圖看，蓋房屋柱腳處變形不小，不知可有人能給予解答？
看一看樂一樂增強民族自豪感…
斗拱確實能抵消一部分地震帶來的晃動，而且木頭輕，要不應縣木塔、薊縣獨樂寺也不會歷經數次大地震不倒。不過現在減隔震技術可比這好使啦～伸縮縫、阻尼減震、隔振墊啥的都有大量應用了～個人覺得，現代的減震技術是受到了古建築的啟發…回應一下問為啥設定首都發生大地震的回答，1679年（康熙十八年）三河-平谷發生過一次8級地震，造成北京、河北、山西、陝西、遼寧、山東、河南六省200餘州縣受災，損失巨大。這是北京周邊在歷史上發生的最大地震，前震活動明顯，故宮被損。 據統計地震造成三河、平谷兩縣死亡1萬餘人。 so…要有憂患意識啊親～ps.昨天（7月25日）是1668年郯城8(1/2)級地震發生的日期，連帶著八卦了一下康熙，在位61年，發生了7次7級以上的大地震，其中一次還在北京附近（就是剛才提到的三河平谷地震啦），real心疼……
我覺得那斗拱也太大了吧。。。
謝邀。看看崇拜一下激蕩愛國情懷就好啦。視頻不是完全正確的。
抗震一般只說烈度
表述不對，抗震應該用烈度。
就這個問題今天在國家圖書館的文津講壇特地問了本實驗實驗者（就是紀錄片里戴安全帽的中國人）周乾先生，看看周先生是如何作答的。
有關單位的有關部門的有關主任說：假的，雖說不到10級，但是撐到9級沒準兒有可能
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