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山西有座千年塔,地震不塌,炮轰不毁!关键还没人看得懂它的结构!

来源:wenwanquanzi    发布时间:2019-02-25 12:44:05


本文转自 应县老乡俱乐部

版权归原作者所有


在山西

有这么一座木塔

遭遇地震它不塌

遭受炮轰它不毁

它结构复杂多变

甚至在今天也没人

能够搞清楚它的结构原理

它就是位于山西应县的

应县木塔!



1000多年前,一堆不被历史承认的匠人,聚集在一起,奉辽王之命,用10万块木构件,像搭积木一样,建了一座高67.31米(20层楼高),直径为30.27米(7个篮球场大小)的纯木结构的木塔。遭受7天大震,遭受200多发炮弹攻击,周围房屋全部倒塌,而这座木塔至今岿然不动,屹立千年。

它就是应县木塔(佛宫寺释迦塔)。



在今天山西晋北雁门关附近的应县,存留着一座由辽代兴建的木塔,至今已伫立近千年。相比于其他地方不断出土的地下文物,这种地上文物显得格外不同寻常。

试想一下,一个纯木建筑克服火灾、雷击、兵燹、虫蛀以及风吹雨淋,屹立1000年到现在,这本身就是个奇迹。

作为世界上最古老的地上建筑,应县木塔做到了。

元大德九年四月,大同路发生6.5级强烈地震,有声如雷,波及木塔;

元顺帝时,应州大地震七日,塔旁舍宇皆倒塌,唯木塔屹然不动;

350年前明王朝时,山西灵丘一带曾发生烈度为9级的强震,房屋倒坍,人死几千,而木塔无损;




1926年,山西军阀混战,对塔炮击200余发,塔身弹痕累累,有多次击中后燃烧起火,可是很快“自行”熄灭“;

近代,邢台、唐山、大同、阳高一带的几次大地震,均波及应县,木塔大幅度摆动,风铃全部震响,持续一分多钟,过后木塔仍巍然屹立;

无情的雷击、陈年累月的塞外狂风,都曾给木塔施加淫威,兵荒马乱,战火硝烟,也仅使木塔小受皮外伤;

这就是顽强的应县木塔。



应县木塔本名叫做佛宫寺释迦塔,是中国现存最高最古老的一座木构塔式建筑,也是唯一一座木结构楼阁式塔。它始建于辽清宁二年(1056),到金明昌六年(1195),历时140年才修建完毕,达到今天的规模。

塔高67.31米,相当于今天二三十层楼的高度,底层直径30.27米,呈平面八角形,第一层立面重檐,以上各层均为单檐。共五层六檐,而每层内平座形成暗层,实际上共9层。




这座塔结构之复杂、构件之繁多、用料之多,到目前为止,中国没有1个人能够完全搞清楚它的结构。为了方便理解,我们用搭积木来简单比喻一下这座塔构造。

搭积木首先要要有各种形状的构件。当年,搭建这个木塔的构件尺寸不多,只有6种,而且,这6种在目前现代力学观点来看,竟能完美符合受力特性。往上支撑的构件主要是柱子,一共658根,其中主柱312跟,直径560mm~640mm;辅柱346根。


横着支撑的叫阑额及普拍枋(见图)一共304根

梁栿(用于连接柱子和阑额及普拍枋的构件)248根

铺作层枋子(就是我们现在说的斗拱)4800个

截面尺寸约为255mmx170mm)


栌斗(就是斗拱最下部)424个


散斗(其他重要部件))大约9000个


首先,先用柱子和阑额及普拍枋把基础框架搭起来;但是这样搭起来肯定不固定,所以就用梁栿固定住柱子和阑额及普拍枋;为了能够承受更大的重量,再把斗拱放在柱子和阑额及普拍枋交叉的地方;然后再把栌斗和散斗加上去,最后搭建木塔就是这个样子:


九层木塔结构,其中有四个结构层为平坐层,也称为“暗层”,夹在各明层之间,是一个中空的双层环状结构。在平坐层内柱子之间和内、外角柱之间架设不同方向的斜撑,形成桁架结构(TRUSS)全塔共使用400余攒不同类型的斗拱,平面则采取内、外两圈八边形立柱,内圈主柱8根,外圈主柱24根,形成内外双层套筒式的平面结构。内柱环绕的空间是佛堂,内外柱之间的空间称为外槽,是供朝拜礼佛活动的通道,称为外槽。外槽外面是各层出挑的平坐,外槽内由扶梯可供上下。


说起来好像很简单,但是要知道应县木塔光斗拱就60多种,我们用数学方法计算一下就知道构件之间的组合会有多复杂了。




古人解决建筑问题的智慧即使在今天看来也觉得不可思议。木塔底层回廊外檐由24根木柱支撑,在静止时下层每根柱负荷120吨,可是柱下石础根本没有巢臼,木柱断面直接平立于石础之上。因此在应县当地,有24根木柱轮流间歇的说法。



在防雷问题上,更是让人惊愕于古人的建筑科技。不受雷击和它高达10米的金属塔刹有关。塔刹全为铁件制成,有覆钵,相轮,露盘,月牙,宝珠等,略显亮光,中心有铁轴一根,插入梁架之内,周设8根铁链系紧,迄今完好无损。从20世纪70年代发展起来的一种防雷装置,现代消雷器的原理看,应县木塔的塔刹是一个很典型的“伞形离子发生器……法拉第笼上盖”。因此,可使木塔千年不受雷击。事实上也是如此,木塔四周在雷雨天常有雷击现象。仅本世纪50年代,在离塔100米左右的地方就有两次雷击,但木塔却安然无恙。




塔内明层都有塑像,头层释迦佛高大肃穆,顶部穹窿藻井给人以天高莫测的感觉。头层内槽壁面有六尊如来画像,比例适度,色彩鲜艳,六尊如来顶部两侧的飞天,更是活泼丰满,神采奕奕,是壁画中少见的佳作。




二层的坛座是方形的,上面塑有一佛、二菩萨和两身胁侍。从第二层开始,以上每层都有塑像。三层坛座是八角形,上塑四方佛。四层塑佛像和阿难、迦叶、文殊、普贤像。五层本尊为毗卢舍那如来佛,周围有八大菩萨。塑像的题材和内容相当丰富。




第三层供奉了分别朝向四面的四尊佛像,与印度或东南亚的四面佛应该具有同样的意义,表示四方佛或佛光普照的意思。应县木塔内部的空间设计完全是为了佛教祭祀,每一层的中心空间都摆放佛像,特别宽大。




辽代的优秀匠师继承了汉、唐以来重台楼阁的民族建筑形式,充分利用传统建筑技巧的同时,又对建筑传统做了一些改进,创造出如此宏伟的木构建筑。应县木塔是研究中国古代高层建筑形式与结构的宝贵实物。利用塔心无暗层的高大空间布置塑像,以增强佛像的庄严,是建筑结构与使用功能设计合理的典范。




应县木塔上的题记留名很多,其中明朝两位皇帝都留有题字。一位是明成祖朱棣于永乐四年(1406年)北征时,亲笔题写了“峻极神功”四个字,匾额挂在第五层南面的外檐。

另一位是明武宗朱厚照于正德三年(1508)到应县,登塔赏宴时,题“天下奇观”四个字,匾额挂在第四层南面的外檐。在这个匾额的两边,还各有一块竖的小匾额,左边是“金城”二字上下排列、右边是“雁塔”二字上下排列。

唐朝时设置金城县,当时应县为应州,应州下辖金城县,所以有“金城”的名称。秦汉时期,应县地处雁门郡,故应县木塔被称为“雁”。




现存的匾额中,书体较好的是第一层南面大门上的,清康熙六十一年(1722)立的“万古观瞻”匾额,以及第三层东南面清宣统三年(1911)应州知事任绪瀛写的“暧极于天”匾额。

 从文物的角度而书,价值最高的是第三层南面的“释迦塔”木牌,不仅书法漂亮,匾额上还有应县木塔几次修缮的年代记录,对考证木塔历史是相当珍贵的史料。

除了匾额以外,应县木塔上的对联同样具有很高的艺术和文物价值,其中的内容主要是对木塔的赞赏。



应县木塔的历史将近一千年,在这漫长岁月里,木料难免有些腐烂或变形,人们也曾经多次修缮过木塔。

应县木塔第三层的“释迦塔”牌匾记载,木塔曾先后在金代的明昌六年(1195)增修,元延佑七年(1320)加修,明正德三年(1508年)、清康熙六十一年(1722)、清同治五年(1866年)修缮,塔内、寺内的佛像也进行过修绘。


这座千年木塔目前面临一个非常严重的问题——它歪了。歪到什么程度呢?比比萨斜塔还要严重。





搭建木塔底部一些支撑构件受损严重,尤其是它成为了旅游景点之后。

中共建政初期,应县曾在塔内召开“万人大会”,每层都安装了喇叭,坐满了人。你可以想象一下,这座木塔要承受多大的重量。在它千年的生命中,这可能是木塔承受的最重一次压力。

后来,应县木塔名声大噪,慕名而来的游客们越来越多,登塔的游客也越来越多。很多游客来到应县木塔的主要目的就是看看这个木塔是不是真的这么结实——每登一个台阶就使劲跺一次脚。

既然歪了,那就修呗。这事儿民国政府真干过,结果后来再也没人敢修了。

1934年民国政府对木塔进行了一次“大维护”,拆除了各层间的泥夹墙和斜戗,换成了现在的门和窗,大大降低了各层的抗侧移刚度和承载能力。这次维修影响到了木塔的整体结构,留下了不少遗憾。

但是现在的应县木塔不修不行了,塔内存在柱身及柱头开裂、柱脚劈裂等300余处残损。



7位中国最顶尖院士集中在一起开会,讨论怎么修这座塔,共有4个方案:


  • “全拆了再修”:这个倒可以,但是有个问题——拆完了没有一个人会组合呀!

  • “建造一个新的结构去支撑”:相当于给木塔做一个脚手架,但是这个工程量不亚于再建一座木塔……而且最重要的,是会极大影响木塔的整个景观。

  • “把完好三到五层吊起来,修底下受损部分”。 这个方案倒是可行,但是这个可能会破坏木塔的原有结构。

  • “小补小修,现状加固”:在不改变木塔整体结构的前提下,纠正木塔残损最严重的部位。

最后的结论是:不修,这塔还能再坚持一段时间。

直到现在,也没有人敢接修缮应县木塔这个烫手山芋,因为,没有一个人敢负这样的责任。它实在太珍贵了。

目前能做的,就是赶紧去看看这个国宝。



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