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“日本木塔”神奇不倒之秘

“日本木塔”神奇不倒之秘。(网络图片)

从气候上看,日本列岛位于季风带北侧边缘,每年要多次受到台风侵袭。日本的降雨是中国的两倍。另外,日本还是多地震国家,这是建筑物的主要威胁。在它的房屋以木结构为主的时代,火灾也是建筑物的大敌。

但是,让很多建筑学家惊奇不已的是,以木结构为主的日本塔,却能笑对地震、台风、火灾、降雨等威胁,在过去1,400年的漫长时间中,日本境内数百座塔只有2座在强地震中倒塌。

据《经济学人》报导,1995年的阪神大地震造成6,400人死亡,数条高速公路被损,大量高层建筑倒塌,神户遭到了毁灭性的打击。然而,在这个高达6.9级的地震中,位于京都附近河津町寺的五层高塔却完好无损,而它周围比它低很多的建筑都夷为平地。

河津町寺塔高55米(180英尺),由建筑大师喜多岛始修建于826年。尽管历经四次火灾,目前的塔自1644年以来就屹立不倒。在1968年36层的霞关大厦建造之前,这座塔一直是日本第一高建筑。比它规模略小一点的位于奈良的法隆寺塔建于607年,被认为是世界上历史最悠久的多层木结构建筑,现已被联合国教科文组织列入世界文化遗产。这些都引起了学者们极大的兴趣。

日本塔历史悠久,极富特色。从6世纪佛教传入日本,开始建造佛塔以来,日本塔就与其他亚洲国家的佛塔不同。其他国家的塔多是石结构,要么用于存放佛教圣物,要么用于登高望远。而日本塔两种功能都没有,而且是木结构。它的内部没有楼梯,建筑师上田淳说,日本塔由“眺望景色的工具转而成为景物本身。”

在日本这个多雨的国家,木匠早就懂得建造宽大的屋檐,避免雨水从建筑物侧面流下,浸湿土地,造成建筑物倾斜或倒塌。日本塔的塔檐会使塔身宽度加宽70%,而在中国,塔檐宽度不会超过20%。从远处看,日本塔总让人联想到松树。冬日里它的枝条轻轻的托着落雪。人们认为,每遇风暴,日本塔就会像松树那样,来回摇摆,以其从塔中心的立柱(日语称芯柱)获得的弹性对抗风暴。

但实际上,日本塔和松树还有根本的不同。松树的树干会支撑树木的主要重量。而芯柱不是。芯柱通常是用纹理笔直的日本丝柏做的。它很少被埋在土里,它往往是轻触地面,或悬垂在地面之上,有些塔则悬垂在二层。更惊人的是,塔的各层都不是与其上下层紧密相连,而是简单的迭放在一起,像一叠迭放的帽子。而且,各层之间的宽松接缝使各层可以独立的水平移动。把各层聚集在一起的唯一力量是重力。

那么它会不会一震就倒呢?不会,原因有两个。第一,塔顶本身就是重力在平面均匀分布的构造,塔顶覆盖的各层塔檐宽大,这种结构在晃动中就如同一根长竿的重力分布在两头一样,走钢丝的演员可以用这种方法保持平衡。两种情形的原理都是靠晃动中的“回转半径”产生的向心力保持平衡。

第二,松散叠加的各层可以前后滑动,它们会与其上下邻层做反方向运动。并在内部与像树干一样悬垂在塔中心天井里的芯柱产生摩擦,每次摩擦,都会向芯柱释放巨大动能,使之像钟摆一样摇摆。有日本学者曾经演示过自己做的五层塔模型,这些模型的芯柱有的接触地面,有的悬垂在二层,当桌面强烈震动时,所有模型都比没有芯柱的模型更有抗震性。最能减震的是芯柱接触地面的一个。

在现实生活中,强有力的芯柱会通过拖动地基上的底盘来传递塔身摇晃的多余能量,如果它是悬垂的,它也能减轻摇摆。总之,塔身就是一个巨大的减震系统。所有的伟大建筑都如同机械构造。不同的是,在机械构造中,工程师们要费尽精力确保部件之间接缝不能松垂脱落。否则机械很快就会散成一堆垃圾。而日本塔工匠们却有意令部件之间的空隙宽大,巧用这些空间分散突发的压力,1400年前,他们就能看到这一点,正如中国有句话叫“游刃有余”。

阿波罗网责任编辑:于飞 来源:大纪元 转载请注明作者、出处並保持完整。

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