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世界三大奇塔

2017-05-27

文理导航·趣味课堂 2017年1期
关键词:比萨斜塔塔身铁娘子

塔,是一种神奇的建筑。它们有的高大神秘、让你肃然起敬,有的背后还瓣着种种传说,让你顶礼膜拜。塔的模样更是千变万化。有傲立于山顶的佛塔,有扎根在深山老林中的墓塔,有坐落在园林里的功德塔,还有隐藏在市井中的镇妖塔……在这千碑百塔中,法国的埃菲尔铁塔,与我国山西的应县木塔,以及意大利的比萨斜塔,并称为世界三大奇塔。

长寿的“铁娘子”——埃菲尔铁塔

埃菲尔铁塔位于法国巴黎的战神广场,它于1889年建成,是一座镂(lòu)空结构铁塔。被法国人称为“铁娘子”。

埃菲尔铁塔的名字取自设计它的桥梁工程师居斯塔夫·埃菲尔。这座铁塔在19世纪已经是一件了不得的“庞然大物”了。它总高324米,总重量达到了7000多吨。现在,它已经成了法国的象征。很少有人知道,当初它的设计使用寿命只有20年!因为当年这座塔是为了装点在巴黎召开的世界博览会而修建的,并没有考虑要让它长久地伫(zhù)立下夫。

作为一种建筑材料,铁可是缺点多多:首先,铁被雨水、雪水浇湿之后,就容易生锈、腐(fǔ)蚀,时间长了,就烂成一堆铁锈啦;其次,铁有热胀冷缩的“毛病”。这么一座大高塔,在露天环境里雨淋日晒,还不得变形倒塌吗?谁料到,这位“铁娘子”还真经受住了时间的考验,至今依然屹(yì)立不倒。她的“长寿秘诀”又是什么呢?

经科学家们测量发现,埃菲尔铁塔并不总和地面保持垂直。上午,铁塔会向西倾斜100毫米,到了炎热的中午,铁塔会向西北倾斜70毫米。这些正是热胀冷缩给铁塔带来的影响。虽然整座塔上的钢铁都会随温度的变化发生变化,但由于它采用的镂空结构,塔身上各处接受阳光照射的角度和强度都不一样,因此,塔身各处的温度是有差别的。温度不同,钢铁膨胀的程度就不同,所以会出现偏斜的现象。也正是因为这种结构总体设计得十分巧妙,所以铁塔“斜而不倒”。

人们预计埃菲尔铁塔至少还会继续屹立两到三个世纪。呵呵,看来,这位一百二十多岁的“铁娘子”现在还是位年轻姑娘呢!

千年不倒的山西应县木塔

应县木塔高67.31米,原名佛宫寺释迦塔,建于辽代,距今已有950余年历史。它是世界上最高、最古老的木结构佛塔。

如果说钢铁作为建筑材料都不“达标”,那木头的毛病可就更多啦:水一泡,就涨;阴雨天还会发霉;还有白蚁、蛀虫、老鼠这些“敌人”时刻准备把它当做美餐……哼哼,咱们的应县木塔可是个特例。在近千年的岁月中,它除了要经受风霜雨雪年复一年的侵蚀外,还遭受了多次强地震袭击,仅强度在5度以上的地震就有十几次呢!

据史书记载,元顺帝时,山西应州“大震七日”,塔旁的庙宇都倒塌了,只有木塔(kuī)岿然不动。到了近代,我国邢台、唐山、大同、阳高一带的几次大地震均波及到应县。在地震中,木塔曾大幅度摆动,风铃全部震响,过后却依旧巍(wēi)然屹立。1926年当地军阀混战时,木塔曾中弹200余发,至今塔身上的弹痕还清晰可见。那么,到底是什么“功夫”让木塔有了这样“刀枪不入”的功力呢?

经中国工程院的科学家们研究,认为保证木塔千年不倒的原因首先是它的结构设计得非常科学合理。这座木塔从总体上看可分为内外两层,里面的一层像个八角形的木桶,中间供奉着佛像;外面的一层则供人攀登活动。这两层之间用木板、木梁、柱子等材料纵横相连,就构成了一个刚性很强的双层套桶式结构。这样,就大大增强了木塔的“抵抗力”。

其次,木塔外观为五层,而实际为九层。每两层之间都设有一个暗层。在历代的加固过程中,工匠们在暗层内非常科学地增加了许多木制的斜撑结构。这种设计具有较好的力学性能,因此,木塔的强度和抗震性能也就大大增强了。

此外,斗拱和卯(mǎo)榫(sǔn)都是我国古代建筑所特有的建造方式。采用这些方式建成的建筑,木材和木材之间并不是被固定得死死的。在受到大风地震等外力冲击时,木材之间会产生一定的位移和摩擦,从而吸收和损耗了外来的部分能量,起到了“自我保护”的作用。如果说前面埃菲尔铁塔的结构设计是以“刚”为主,那么应县木塔的建造方式就比较“柔”了。这一柔一刚相结合,就是咱们应县木塔练成“千年不倒”的秘诀啦!

“斜而不倒”的比萨斜塔

比萨斜塔是意大利比萨城的标志。它修建于1173年。作為比萨大教堂的钟楼,它采取了非常少见的圆形外观设计。它不是用铁,也不是用木头,而是用白色的石砖砌成的。

早在1178年,当塔建到第4层时,就发现由于地基不均匀和土层松软,导致塔身已经开始向东南方向倾斜,工程因此暂停。直到1231年才继续开工。建造者采取各种措施,想要修正塔身,于是刻意将上层搭建成向反方向倾斜。可是,这种做法的效果不佳。1278年盖到第7层的时候,人们发现塔身已经变成了一个竖起来的碗形。工程被迫再次暂停。

1360年,在停工了差不多一个世纪后,这座塔终于再次开工。1372年,塔的顶层完工。54米高的8层钟塔上还挂了7口钟。但是由于看起来这座塔时刻都有倒塌的危险,谁也不敢上去把它们撞响。而且,这座钟塔还在一直不断地倾斜下去。但奇妙的是,它一直也没有倒塌。几个世纪以来,这座神奇的斜塔始终吸引着好奇的游客,其中不乏艺术家和学者,使得比萨城成了世界闻名的旅游胜地。

科学家们对这座塔的建筑材料、结构、所处地理环境等方面都进行了充分的研究,并采用各种先进的仪器设备进行测试。他们认为,造塔用的石砖与石砖之间粘合得极为巧妙,即使倾斜,也没有发生断裂,成为斜塔斜而不倒的重要原因。但也有专家根据斜塔近几年来的倾斜速度推测,斜塔将于二百多年后彻底倒下。另一些研究者发现,比萨斜塔曾一度向东倾斜,尔后又转向南倾斜,因此,它是否会倒下恐怕还是一个未知数。

最关心斜塔命运的还是比萨的当地人,尽管他们也对斜塔的倾斜感到担忧,但更多的是为自己的故乡拥有这座斜塔而感到自豪。他们坚信它不会倒下。在当地,有这样一句俗语:“比萨塔像比萨人一样健壮结实,永远不会倒下去。”他们尤其对那些企图把斜塔重新竖直的计划深恶痛绝。因为这些做法经常是适得其反。例如在1934年,一些人打算对塔进行加固,于是在地基及四周注入了90吨水泥。没想到,塔身反而更加不稳,倾斜得更快了。

然而,为了防止塔意外倒塌给游客带来危险,从1990年到2001年,意大利政府还是对比萨斜塔进行了必要的修缮(shòn),将斜塔“扶正”了44厘米。专家认为,只要不出现不可抗拒的自然因素,经过修复的比萨斜塔,300年内将不会倒塌。当然,最保险的办法是抓紧时间,赶快去比萨游览一番。万一斜塔哪天真的倒了,可就来不及啦!

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