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探秘为什么意大利斜塔斜而不倒 意大利斜塔

时间:2016-04-22 11:28:36分类:文史百科来源:中国历史网

探秘为什么意大利斜塔斜而不倒 意大利斜塔

意大利斜塔是意大利比萨城大教堂的独立式钟楼,位于意大利托斯卡纳省比萨城背面的奇迹广场上,修建于1173年,有著名建筑师那诺?皮萨诺主持修建。而意大利斜塔最出名的地方就是它的倾斜。那为什么探秘为什么意大利斜塔斜而不倒?

意大利斜塔从地基到塔顶高58.36米从地面到塔顶高55米,钟楼墙体在地面上的宽度是4.09米,在塔顶宽2.48米,总重约14453吨,重心在地基上方22.6米处。圆形地基面积为285平方米,对地面的平均压强为497千帕。倾斜角度3.99度,偏离地基外沿2.5米,顶层突出4.5米。

比意大利斜塔原来设计的高度是100米,但是在动工五六年后,塔身从第三层开始倾斜,一直持续到完工,在修建完成之后,塔顶已经南倾3.5米。1990年,意大利政府才将其关闭,开始进行整修。经过将近11年的时间,花费了2500万才将意大利斜塔扶正44厘米,专家称,能够保持300年不会坍塌。

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意大利斜塔是著名的历史古建筑,能够继续保持这座古建筑的完整性是非常重要的,那么意大利斜塔为何会倾斜呢?是建筑技术问题还是那块土壤的地质问题?既然倾斜了又为何不会倒呢?下面我们一起来研究意大利斜塔的神奇之处。

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意大利斜塔倾斜原因

对于意大利斜塔的建造最开始的时候并不是故意建造成倾斜的形状,而是在建造的过程中莫名的产生了倾斜。经过专家的研究发现,比萨斜塔之所以会倾斜,是由于它地基下面土层的特殊性造成的。比萨斜塔下有好几层不同材质的土层,各种软质粉土的沉淀物和非常软的粘土相间形成,而在深约一米的地方则是地下水层。这个结论是在对地基土层成份进行观测后得出的。最新的挖掘表明,钟楼建造在了古代的海岸边缘,因此土质在建造时便已经沙化和下沉。

由于倾斜程度过于危险,比萨斜塔曾在1990年1月7日停止向游客开放,经过11年的修缮,耗资约2500万,斜塔被扶正44厘米,基本达到了预期的效果。专家认为,只要不出现不可抗拒的自然因素,经过修复的意大利斜塔,300年内将不会倒塌。2001年12月15日起再次向游人开放。

由于意大利斜塔距离地中海较近,频繁的暴雨袭击让重达14500吨的塔身受损和褪色。从2001年开始,一个10人的强力修复小组开始利用激光、凿子和注射器清洗塔身,他们花费了八年零三个月的时间,清洗了24424块石头才让这座独立的八层钟楼看起来焕然一新。

据媒体报道,意大利斜塔在2001年至2013年间,倾斜程度减少了2.5厘米,看上去意大利斜塔似乎已经止住了倾斜的趋势。

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中国版意大利斜塔

在中国四川马尔康县有一座修建于清朝乾隆年间的43米高的八角碉楼,在半个多世纪的风吹日晒中已经倾斜了2.3米,经过了三次大地震依然屹立不倒,被称为中国的意大利斜塔。

这座八角碉楼已经被中国政府列入了全国重点文物保护单位。根据记录,直波碉楼可追溯到清朝乾隆年间,距今已300多年,主要是战时用来通信和防御。对于碉楼倾斜的原因,当地村民认为可能是水流侵蚀了下面的基石。

当地的村民说,解放前碉楼并没有出现很明显的倾斜,至少肉眼很难看出来,后来当地修了一个引水沟,水流经过碉楼,长时间下来,下面的基石变得松软,出现了较大的倾斜。

另外他们认为水流冲刷和自身的地基下沉也有可能造成这座中国的比萨斜塔的倾斜。

2000年,当地政府部门在直波碉楼下方修筑了挡体进行加固。

然而1838年的一次工程导致了意大利斜塔突然加速倾斜,人们不得不采取紧急维护措施。当时建筑师Alessandro della Gherardesca在原本密封的斜塔地基周围进行了挖掘,以探究地基的形态,揭示圆柱柱础和地基台阶是否与设想的相同。这一行为使得斜塔失去了原有的平衡,地基开始开裂,最严重的是发生了地下水涌入的现象。这次工程后的勘测结果表明倾斜加剧了20厘米,而此前267年的倾斜总和不过5厘米。

1838年的工程结束以后,意大利斜塔的加速倾斜又持续了几年,然后又趋于平稳,减少到每年倾斜约0.1厘米,塔身偏离“自然姿势”已有5米多。

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倾斜为何不会倒?

关于意大利斜塔为何斜而不倒,专家们研究给出了答案:第一位建筑师皮萨诺当时已了解到, 建塔的地方与整个比萨城一样, 都处於一条河谷的冲积地上, 土壤为粘土和砂土, 再下面是潜水层, 表面坚固层较薄.所以他对地基的地质结构并非一无所知, 而且他在建至三层发现倾斜时, 采取停工等待地基沉降稳定的做法已有效地解决了一些問题。

第二位建筑师续建时, 又注意到调整倾斜高度, 同时采取措施, 减轻塔身重量。

第三位建筑师建筑第七八层之间, 钟楼來个转折, 第八层倾向北面.建钟楼时, 还吸收了清真寺尖塔的一些特点, 也没设楼顶, 以此减轻塔的重量和平衡倾斜.建筑师的做法正是与在比萨城其他地方建培的做法相似。

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在意大利的另一个城市佛罗伦萨, 於1420 年建造的圣玛丽亚?德尔--斐奥雷大教堂, 选址就在一片沼泽地上, 土层更软, 下陷危险更大, 但至今几百年來丝毫没有倾斜.一些专家学者由此推测出, 比萨塔的倾斜是建筑师意料之中, 几百年來斜塔斜而不倒与设计、建筑者有关。

意大利斜塔的拯救

恢复意大利斜塔的主要方法是地基应力解除法,人们在斜塔倾斜的反方向(北侧)塔基下面掏土,利用地基的沉降,使塔体的重心后移,从而减小倾斜幅度。

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