科普氪|山西应县木塔,如何做到屹立千年不倒?

科普氪|山西应县木塔,如何做到屹立千年不倒?
2024年11月16日 08:00 36氪

【#科普氪#|山西应县木塔,如何做到屹立千年不倒?】

据科普中国报道,近日,各大社交平台上有座塔很火——应县木塔。作为世界上现存最古、最高的一座纯木构建筑,应县木塔可谓前无古人后无来者。应县木塔的高度达67.31米,与比萨斜塔、埃菲尔铁塔并称世界三大奇塔。那么,这么高且古老的木结构建筑到底是怎么保存下来的呢?

1、双套筒结构增强了稳定性

应县木塔采用了独特的双套筒结构,这种结构由内套筒与外套筒组成。内槽用于供奉佛像,外槽则供礼佛活动。内槽和外槽之间通过地袱、栏额、梁、枋等纵向横向相连,形成了一个非常稳定的框架梁体结构。

这种结构体系使得木塔的各个部分紧密结合在一起,整体性极强,大大增强了木塔抗倒伏的性能。并且,当木塔受到外部力量作用时,刚性层会产生拉力内收,从而进一步增强木塔的稳定性。

2、特殊的楼层设计

木塔在结构上分为明层和暗层,相互交替连接。明层是供瞻礼的佛殿层,拥有空间开敞的梁、柱间架,是结构上的柔性层;暗层里有很多斜撑,产生了很多三角形的构架,类似于现代的桁架结构,更加稳固,是结构上的刚性层。

这种刚柔相济的设计,使得木塔在面对外力时,柔性层可以起到一定的缓冲作用,而刚性层则能够提供强大的支撑力。在上部重力作用及刚性层协调下,短粗的柔性层柱子具有自复位能力,可以抵抗风或地震等侧向力,从而保证了木塔的整体稳定性。

3、斗拱结构的精妙作用

应县木塔的斗拱结构是其建筑结构的一大亮点。斗拱既可以替立柱分担重量,将巨大的屋顶重量均匀地传递到每一根立柱上,减轻了立柱的压力;又能对外来的力量起到缓冲、分散的作用。当遇到地震等外力时,斗拱的榫卯结构可以产生一定的变形,消耗掉外力的能量,从而保护木塔的主体结构。

4、建筑材料也有特殊之处

应县木塔主体使用材料为华北落叶松,斗拱则使用榆木。

华北落叶松材质坚硬、纹理直、耐腐蚀性强,具有较高的强度和韧性,非常适合用于建筑结构。榆木的材质坚硬,且具有较好的加工性能,能够满足斗拱复杂的结构和工艺要求。

同时,建造木塔的工匠们对木材进行了严格的处理,包括干燥、防腐、防虫等工序。应县地处山西省北部,气候相对干燥,降水较少,这有利于木材的保存。较少的降水减少了木材受潮、腐朽的可能性,延长了木塔的使用寿命。

不过,依据过去文献研究,虽然应县木塔结构对于地震灾害有抗震效果。但遗憾的是,经过长年累月的冲击,部分组件已经开始有损坏的趋势。

现在,这座木塔已经扭曲变形,但应县木塔的维护与修缮工作却从未停歇。很多专家正在探索更多的修缮方案,确保修缮工作万无一失,为其争取更多的时间。

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