「日本木塔」神奇不倒之秘(圖)



「日本木塔」神奇不倒之秘。(網路圖片)

從氣候上看,日本列島位於季風帶北側邊緣,每年要多次受到颱風侵襲。日本的降雨是中國的兩倍。另外,日本還是多地震國家,這是建築物的主要威脅。在它的房屋以木結構為主的時代,火災也是建築物的大敵。

但是,讓很多建築學家驚奇不已的是,以木結構為主的日本塔,卻能笑對地震、颱風、火災、降雨等威脅,在過去1,400年的漫長時間中,日本境內數百座塔只有2座在強地震中倒塌。

據《經濟學人》報導,1995年的阪神大地震造成6,400人死亡,數條高速公路被損,大量高層建築倒塌,神戶遭到了毀滅性的打擊。然而,在這個高達6.9級的地震中,位於京都附近河津町寺的五層高塔卻完好無損,而它周圍比它低很多的建築都夷為平地。

河津町寺塔高55米(180英尺),由建築大師喜多島始修建於826 年。儘管歷經四次火災,目前的塔自1644年以來就屹立不倒。在1968年36層的霞關大廈建造之前,這座塔一直是日本第一高建築。比它規模略小一點的位於奈良的法隆寺塔建於607年,被認為是世界上歷史最悠久的多層木結構建築,現已被聯合國教科文組織列入世界文化遺產。這些都引起了學者們極大的興趣。

日本塔歷史悠久,極富特色。從6世紀佛教傳入日本,開始建造佛塔以來,日本塔就與其他亞洲國家的佛塔不同。其他國家的塔多是石結構,要麼用於存放佛教聖物,要麼用於登高望遠。而日本塔兩種功能都沒有,而且是木結構。它的內部沒有樓梯,建築師上田淳說,日本塔由「眺望景色的工具轉而成為景物本身。」

在日本這個多雨的國家,木匠早就懂得建造寬大的屋檐,避免雨水從建築物側面流下,浸濕土地,造成建築物傾斜或倒塌。日本塔的塔檐會使塔身寬度加寬70%,而在中國,塔檐寬度不會超過20%。從遠處看,日本塔總讓人聯想到松樹。冬日裡它的枝條輕輕的托著落雪。人們認為,每遇風暴,日本塔就會像松樹那樣,來回搖擺,以其從塔中心的立柱(日語稱芯柱)獲得的彈性對抗風暴。

但實際上,日本塔和松樹還有根本的不同。松樹的樹幹會支撐樹木的主要重量。而芯柱不是。芯柱通常是用紋理筆直的日本絲柏做的。它很少被埋在土裡,它往往是輕觸地面,或懸垂在地面之上,有些塔則懸垂在二層。更驚人的是,塔的各層都不是與其上下層緊密相連,而是簡單的迭放在一起,像一疊迭放的帽子。而且,各層之間的寬鬆接縫使各層可以獨立的水平移動。把各層聚集在一起的唯一力量是重力。

那麼它會不會一震就倒呢?不會,原因有兩個。第一,塔頂本身就是重力在平面均勻分布的構造,塔頂覆蓋的各層塔檐寬大,這種結構在晃動中就如同一根長竿的重力分布在兩頭一樣,走鋼絲的演員可以用這種方法保持平衡。兩種情形的原理都是靠晃動中的「回轉半徑」產生的向心力保持平衡。

第二,鬆散疊加的各層可以前後滑動,它們會與其上下鄰層做反方向運動。並在內部與像樹幹一樣懸垂在塔中心天井裡的芯柱產生摩擦,每次摩擦,都會向芯柱釋放巨大動能,使之像鐘擺一樣搖擺。有日本學者曾經演示過自己做的五層塔模型,這些模型的芯柱有的接觸地面,有的懸垂在二層,當桌面強烈震動時,所有模型都比沒有芯柱的模型更有抗震性。最能減震的是芯柱接觸地面的一個。

在現實生活中,強有力的芯柱會通過拖動地基上的底盤來傳遞塔身搖晃的多餘能量,如果它是懸垂的,它也能減輕搖擺。總之,塔身就是一個巨大的減震系統。所有的偉大建築都如同機械構造。不同的是,在機械構造中,工程師們要費盡精力確保部件之間接縫不能松垂脫落。否則機械很快就會散成一堆垃圾。而日本塔工匠們卻有意令部件之間的空隙寬大,巧用這些空間分散突發的壓力,1400年前,他們就能看到這一點,正如中國有句話叫「游刃有餘」。



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