五、闽南建筑艺术是中国建筑文化、建筑科技和世界文化遗产的瑰宝

1、闽南古厝“双坡曲”具有抗风科学道理

古厝双坡曲设计抗风能力强

泉州五中高一二班学生张嘉?j，通过科学实验证实了闽南传统“皇宫起”即“双坡曲”屋顶，比其它形制建筑具有更好的抗风性、耐受力，“皇宫起”建筑冬暖夏凉。

为此，他的《闽南古大厝“皇宫起”大屋顶探秘》荣获第十七届泉州市青少年科技创新大赛科技创新项目一等奖。

张嘉?j在学校组织参观闽南古大厝的研学旅行活动中，他独辟蹊径，思考“皇宫起”建筑为何在多台风的闽南地区能屹立数百年不倒等问题，通过实地观测、请教建筑专家、大胆作出科学猜想、进行系列实验验证等方式，论证出闽南传统“皇宫起”建筑 “双坡曲”屋顶比其它形制建筑具有更好的抗风性。同时，对“双坡曲”屋顶为何更有耐受力、“皇宫起”建筑为何冬暖夏凉等问题进行了思考探索。

古人修建“皇宫起”多为就地取材，不过是红土、砂石、蚵壳灰等寻常材料，为何能在台风频袭的闽南地区屹立上百年而不倒？屋顶上薄薄的几层瓦片，为何能承受人踩踏行走而不破损？只有单层高度的低矮房间，为何冬暖夏凉宜于居住……。这个造型奇特的大屋顶，究竟隐藏着什么样的科学奥秘？张嘉?j走访了数位从事仿古建筑工程的老师傅和园林设计院的专家。原来，他眼中的那“人”字型屋顶，学名为“双坡曲”，正是闽南古民居有别于国内外其他民居建筑的最大特点。

古人一定在“双坡曲”里埋下了防风的“密码”！找到线索的张嘉?j倍感兴奋。这个几代闽南人摸索出来的神奇屋顶，用到了什么样的科学原理？一天在夏令营活动中玩过的无人机，浮现在他的脑海中。无人机的螺旋桨凸面向上，使得它得以运用物理学中的“伯努利原理”，摆脱地球吸引飞向天空；“皇宫起”屋顶的“人”字形截面形状，正好与无人机螺旋桨方向相反——凸面向下。如果按照“伯努利原理”进行逆向思维，此时气流对屋面的压力是向下的，风力越大，向下的作用力也就越大，意味着屋顶就越不容易被大风掀起！

找到了“钥匙”的张嘉?j，开始了“开锁”的尝试。首先是设计制作合适的实验模型，“皇宫起”建筑往往有好几进，什么样的模型才是最相似的？在对建筑实物进行进一步观察分析后，张嘉?j发现大屋顶最“吃风”（闽南语中承受风力的意思）的位置是主体建筑的中厅部位。

张嘉?j找到市区几处“皇宫起”建筑实地勘测了主体建筑的外形尺寸，比如中厅屋顶的最高、低点尺寸，地面投影长、宽等，再按30比1的比例设计出一个缩小的中厅模型。接着，就是采用控制变量等方法进行系列的实验验证。他借用了学校保卫科的强力风扇，向物理实验室借来电子秤和手持式风速仪，初步的实验证实了原来的猜想：木制中厅模型在无风静态下对电子秤压力约为866克力，而在7m/s左右的水平风力作用下，电子秤读数为875克力左右，说明“双坡曲”屋顶受到的气流作用力是向下的。