山西应县木塔屹立千年的秘密
最近,一个意大利研究团队想要解决斜塔的谜团,他们提出斜塔经历了至少四次强烈的地震,但仍然站着,因为斜塔结构和软土的配合改变了地震的共振频率。事实上,像斜塔这样的强塔并不是意大利独有的,我国也有一座。
1000多年前,中国工匠花了140年时间建造了一座相当于20层楼高的木塔,就像积木一样。这是山西省朔州市应县佛寺释迦牟尼塔,俗称应县木塔。
山西省社会科学院旅游中心前主任杨晓国说:应县木塔不需要钉子,3000吨木构件,相互咬合形成塔体。几千年来,经过地震雷击和枪击,它仍然屹立不倒。确实有很多未解之谜。
神奇木塔历经磨难屹立不倒
元大德9年4月,距木塔80公里的大同发生6.5级强烈地震;元顺帝时,应州大地震,塔旁的房屋倒塌,但木塔静止不动;350年前明朝,山西灵丘发生9级强震,房屋倒塌,120公里外的木塔无损;近代,邢台、唐山、大同地区的几次大地震都影响了应县。木塔大幅摆动,风铃全部起,但强震过后依然屹立不倒。
除了自然灾害,应县的木塔也多次受到战争灾害的干扰。根据应县木塔的历史记载,1926年,冯玉祥的军队与阎锡山的军队进行了战争。在这场战争中,木塔有200多枚中弹,造成了巨大的创伤。1948年解放应县时,守城国民党军队以木塔为制高点设立了机枪阵地,木塔被12枚炮弹击中。奇怪的是,所有的炮弹都穿过塔,没有在塔里爆炸。
据说应县还在塔内召开了万人大会,每层都安装了喇叭,挤满了人。可想而知,这座木塔重量。
木塔虽然遭遇地震、战火、大承重,但至今安然无恙。
巧妙地承受地震取决于结构?
据杨晓国介绍,木塔的塔基是由石头制成的,仅深入地下部分就达到2米,总厚度超过6.4米,相当于3-4人的身高。塔基的地上部分为上下两层,上层为八边形,下层为正方形,四面伸出平台,形成稳定的大交叉结构,塔基表面预留多个柱基础承担木柱。
32根木柱分为3圈,放置在柱的基础上,形成一个最高可达9米的八角形柱网。柱与柱之间通过方和梁水平连接,从建筑的顶部俯瞰,共同形成气缸,大大提高了建筑的稳定性。此外,柱网周围还有一堵2米厚的土墙,它紧紧地包裹着木柱,使它更坚固。
英县木塔共使用54种和480种斗拱,是中国最现存的古建筑。斗拱由多个小木块铺成,可连接各层柱、梁、方,也可悬挂屋檐。当强风和地震来临时,斗拱就像一个松紧的弹簧,可以吸收动能,保护主体结构不受侵犯。
此外,应县木塔的每一层都有一个由支撑木组成的环形结构,被屋檐遮挡,从外面看不到,形成暗层。四个暗层,如四个金箍,能有效约束塔体,防止位移变形。也许正是因为这种结构,应县木塔承受了巨大的地震冲击。
不被虫蛀全靠麻燕守护?
木结构怕虫蛀。为什么应县木塔站了几千年却没有虫蛀?
许多游客去应县木塔可以看到一道景观:每年清明前后和秋初后几天,木塔周围都会有成群的麻燕。
当地人亲切地称这些麻燕为木塔的守护神。原来应县木塔的木材里会有一种虫子,正好是麻燕的最爱。麻燕是一种比燕子大一点的候鸟。清明前后北方,秋初后飞回南方。
但有人指出,这种解释并不完美。为什么木塔底部和内部没有虫蛀?山西古建筑保护研究所所长任一敏表示,木塔使用的木材主要是油松,不易被昆虫吃掉。此外,这也可能与当地干燥气候不利于昆虫的生长有关。
有避雷装置躲避雷击?
中国古代建造了数千座木塔,但到目前为止,大多数木塔都被火灾摧毁,雷击是火灾的重要原因。
那么,应县木塔为什么能避免这千年来的大大小小的雷击呢?上帝是否特别关心它,以至于它从未遇到过雷击?事实并非如此。雷雨天木塔周围经常发生雷击。仅在20世纪50年代,离塔约100米的地方就有两次雷击,但木塔是安全的。
原来,一般的避雷装置由三部分组成:闪光器、引线和接地体。木塔上有10米高的金属塔制动器。塔制动器都是由铁制成的。中心有一个铁轴,插入梁架,就像避雷针(闪光器)一样。周围有8根电缆,即引雷线。一些专家说,10米以上的塔制动器是法拉第笼的上盖,是典型的现代避雷器,起着避雷的作用。
20世纪80年代,经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研究小组反复研究实验得出结论:应县木塔存在绝缘避雷机制。
但任一敏认为,塔顶虽然有铁塔刹车,但没有金属连接到地面,不能成为避雷设施。因此,木塔避雷的真正原因尚未得到令人信服的解释,似乎应县木塔的神秘仍有待解决。