山西应县木塔屹立千年不倒的秘密

我要发布     发布日期:2019-06-26 11:52:55  来源:科技日报
核心提示:应县木塔全名为佛宫寺释迦塔,位于山西省朔州市应县县城内西北角的佛宫寺院内,是佛宫寺的主体建筑。建于辽清宁二年(公元1056年),金明昌六年(公元1195年)增修完毕。它是我国现存最古老最高大的纯木结构楼阁式建筑,是我国古建筑中的瑰宝,世界木结构建筑的典范。

  近日,有意大利研究团队欲破解比萨斜塔不倒之谜,他们提出,斜塔之所以经历至少4次强烈地震但仍屹立不倒,是因为斜塔结构和塔下松软土壤配合,改变了地震时的共振频率。其实像比萨斜塔这样的“塔坚强”并不是意大利独有,我们国家也有一座。


  1000多年前,我国工匠耗时140年,用10万块木构件,像搭积木一样,建了一座相当于20层楼高的木塔。这就是位于山西省朔州市应县的佛宫寺释迦塔,俗称应县木塔。


  山西省社科院旅游中心原主任杨晓国研究员说:“应县木塔不用一颗铁钉,3000吨木构件,互相咬合构成塔身,千年间历经地震雷劈、枪击炮轰,却至今屹立不倒,这其中确实有诸多未解之谜。”



  神奇木塔历经磨难屹立不倒


  元大德九年四月,距离木塔80公里的大同发生6.5级强烈地震;元顺帝时,应州大地震,塔旁舍宇皆倒塌,唯木塔屹然不动;350年前明朝时,山西灵丘一带曾发生9级强震,房屋倒坍,而120公里之外的木塔丝毫无损;近代,邢台、唐山、大同一带的几次大地震,均波及应县,木塔曾大幅度摆动,风铃全部震响,但强震过后仍巍然屹立。


  除天灾外,应县木塔还屡受战祸侵扰。据《应县木塔史话》记载,1926年,冯玉祥的军队与阎锡山的军队在此大战。此次战争中,木塔共中弹200余发,大受创伤。1948年解放应县时,守城的国民党军队以木塔为制高点设立了机枪阵地,木塔被12发炮弹击中。奇怪的是,颗颗炮弹都穿塔而过,未在塔中爆炸。


  据说,应县还曾在塔内召开“万人大会”,每层都安装了喇叭,坐满了人。可以想象,这座木塔要承受多大的重量。


  虽然遭遇地震、战火、大承重,木塔却至今安然无恙。



  扛住地震全靠结构巧妙?


  据杨晓国介绍,木塔的塔基由石料砌成,仅深入地下部分就达2米,总厚度更是超过6.4米,相当于3—4个人的身高。塔基的地上部分分为上下两层,上层为八边形、下层为正方形,四面再各伸出月台,形成一个稳定的大十字结构,塔基表面预留若干柱础,用于承接木柱。


  32根木柱分为3圈,被放置在柱础之上,形成了一张八角形的柱网,柱子最高可达9米。柱与柱之间再通过“枋”“梁”横向互连,从建筑正上方俯视,它们共同构成了一个“筒体”,大大提高了建筑的稳定性。除此之外,柱网外围还砌以2米厚的土墙,土墙将木柱紧紧包裹,使之更加坚固。


  应县木塔共使用斗栱54种、480朵,为中国现存古建筑之最。斗栱由多个小型木块铺叠而成,可以承上启下,连接各层柱、梁、枋,也可以悬挑屋檐。当大风、地震来临时,斗栱就像一个可松可紧的弹簧,可以吸收动能,保护主体结构不受侵害。


  此外,应县木塔的每一层都有由支撑木构成的环状结构,该结构被屋檐遮挡,从外部无法看出,形成暗层。4个暗层有如4道金箍,可以有效约束塔身,防止位移变形。或许正是因为这样的结构才使得应县木塔扛住了地震的巨大冲击。



  不遭虫蛀全凭麻燕守护?


  木建结构都怕虫蛀,为什么应县木塔伫立千年之久却没有虫蛀呢?


  有许多游客去应县木塔可以看到一个景观:每年清明前后以及立秋之后的几天,木塔周围都会有成群的麻燕环绕飞翔。


  当地人都亲切地称这些麻燕为木塔的守护神。原来应县木塔的木材中会生一种虫,刚好这种虫是麻燕的最爱。麻燕是一种比燕子稍微大一些的候鸟,清明前后来北方,立秋之后再飞回南方。


  但是有人指出,这一解释并不完美,在木塔底部和内部这些麻燕不能企及的地方,为啥也没有虫蛀发生呢?山西省古建筑保护研究所所长任毅敏说,木塔所用木材主要是油松,本身不易被虫蛀,另外这可能也与当地干燥的气候不利于生虫子有关。


  躲过雷击因有避雷装置?


  中国古代所建木塔数以千计,然而却鲜有保存至今,多数木塔毁于火灾,而雷击是引起火灾的一个重要原因。


  那么应县木塔因何能躲过这千年里大大小小的雷击呢?难道是老天特别眷顾,让它一次雷击都没有遭遇过吗?事实并非如此,木塔四周在雷雨天常有雷击现象。仅上世纪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。


  原来,一般的避雷装置由接闪器、引下线和接地体三部分组成。而木塔上有高达10米的金属塔刹,塔刹全为铁件制成,中心有铁轴一根,插入梁架之内,就像是避雷针(接闪器),四周设8根铁索正是引雷的引下线。有专家称,这高达10余米的塔刹为“法拉第笼”的上盖,是典型的现代避雷器,起到了避雷的作用。


  上世纪80年代,由国家自然科学基金委员会批准资助的“应县木塔避雷机制研究”课题组反复研究和试验得出结论:应县木塔存在“绝缘避雷”机制。


  但任毅敏认为,塔顶虽有铁制塔刹,但并没有金属由此连接至地面,不能成为避雷设施。因此,木塔真正的避雷原因,还没有令人信服的解释,看来关于应县木塔的不倒之谜依然待解。

 

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