比薩 斜 塔 為什麼 是 斜 的

为什么比萨斜塔能斜而不倒?

2018-07-30 09:15 来源: 科普中国

比萨斜塔是意大利比萨大教堂的钟楼。这是一座直径为16米的圆形塔楼,共8层,每层外部都环绕着连拱廊。该塔不仅以令人瞠目的倾斜度,吸引着全世界好奇的目光,而且,还似乎在宣示,人们所熟知的静力学定律根本不适合它……

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为什么比萨斜塔能斜而不倒?有关这个话题,几个世纪以来许多人为此争论不休。有人曾经怀疑这座斜而不倒的钟楼是有意设计、建造成的。事实是否真的如此呢?19世纪,随着越来越精确的建筑测量工具和地下勘探设备的应用,专家们开始尝试使用科学的工具来揭示斜塔的奥秘。对历史档案资料的进一步研究也证实了人们的疑惑:这座钟楼可能最初设计成正常的直塔,但始料不及的是,它竟然在建造伊始就偏离了正确的位置!

原来,比萨斜塔之所以会倾斜,是因为其地基土层极其复杂:不仅被不同材质的土壤分成了若干层,而且这些土层又由各种柔软的黏土质物质和砂质淤泥相间而成。更糟糕的是,地基下的地下水位也非常浅,深度只有大约1米。最新的地质勘探发现,钟楼的选址位于古代的海岸线上,也就是说,在建造之时地基土壤就早已沙化。如此一来,比萨斜塔这个“大家伙”刚一建造就注定很快将产生不均匀沉降和倾斜。

为了防止斜塔的过度倾斜,不少人伤透了脑筋。1173年钟楼开始修建时,原计划建造8层。然而兴建到第四层时,建筑就已经明显地发生倾斜。工程停顿了近50年后才重新启动,放置铜钟的这一层直到1350年才加建。这一次,建造者在向上建楼层时故意向反方向倾斜,以补偿和修正重心的偏离。当建造到第七楼层时,塔身不再呈垂直状而变成了弧形——矫枉过正的结果是斜塔开始以更大的角度和速度向反方向倾斜。随着时间的推移,斜塔和其下方的土层似乎达到了某种程度的平衡。然而,1838年的一次勘测实验意外地破坏了斜塔和土层间的平衡,使塔顶的水平位移骤然增加了20厘米之多。1972年当地发生地震,斜塔再次受到强烈冲击,倾斜速度明显加快,到再次修复之前,塔顶已偏离设计铅垂线达4.2米的距离。1990年起,意大利政府开始了漫长的拯救斜塔工程。这一次,为了不再因沉重的设备和脚手架而造成新的麻烦,工人们像蜘蛛侠一样被悬挂在轻巧的铝制平台上工作。2007年6月,比萨斜塔的塔身被成功扶正了约45厘米。

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中世纪时期,地质勘探技术还不发达,因不均匀沉降而导致建筑倾斜在当时是难以避免的。今天,人们在设计、建造建筑物之前,都要进行地质岩层的取样和计算,通过科学的结构设计,以保证建筑的稳定。因此,现代的建筑已经很少出现这种意外倾斜的情况了。

为了探究斜塔“斜而不倒”的原因,许多专家还运用先进仪器对斜塔的制作材料和结构等进行了测试。比萨中古史学家皮洛迪教授经研究后认为,建造塔身的每一块石头都是石雕佳品,石块之间极为巧妙的咬合,有效地防止了塔身倾斜引起的断裂,这是斜塔安然屹立近千年的一个内在因素。返回搜狐,查看更多

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导语:世界有很多著名建筑都非常奇特,例如意大利的比萨斜塔,它在倾斜的情况下,竟然还是不倒塌,这是让人难以置信的,所以每年前往观看的游客旅络绎不绝,想一睹这神奇的斜塔。那么,你知道意大利比萨斜塔为什么是斜的还不倒吗?到底比萨斜塔倾斜的主要原因是什么呢?下面我们一起来了解。

意大利比萨斜塔为什么是斜的还不倒

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意大利斜塔

地基土层松软。比萨斜塔是比萨城大教堂的独立式钟楼,位于比萨大教堂的后面,是奇迹广场三大建筑之一,始建于1173年,设计为垂直建造,但是在工程开始后不久便由于地基不均匀和土层松软而倾斜,1372年完工,塔身倾斜向东南。

比萨斜塔位于意大利托斯卡纳省比萨城北面的奇迹广场上,广场的大片草坪上散布着一组宗教建筑,它们是大教堂(即比萨主教座堂,建于1063年-13世纪)、洗礼堂(即圣若望洗礼堂,建于1153年-14世纪)、钟楼(即比萨斜塔,建于1173-1350年)和洗礼堂墓园(建于1278年-15世纪),它们的外墙面均为乳白色大理石砌成,各自相对独立但又形成统一罗马式建筑风格。

建造历史:

意大利比萨斜塔修建于1173年,它由著名建筑师那诺·皮萨诺主持修建。它位于罗马式大教堂后面右侧,是比萨城的标志。开始时,塔高设计为60米左右,但动工五六年后,塔身从三层开始倾斜,直到完工还在持续倾斜,在其关闭之前,塔顶已南倾(即塔顶偏离垂直线)3.5米。1990年,意大利政府将其关闭,开始进行整修工作。在实际工作中,许多有关专家对比萨斜塔的全部历史以及塔的建筑材料、结构、地质、水源等方面进行充分的研究,并采用各种先进的仪器设备进行测试。

比萨中古史学家皮洛迪教授研究后认为,建造塔身的每一块石砖都是一块石雕佳品,石砖与石砖间的粘合极为巧妙,有效地防止了塔身倾斜引起的断裂,成为斜塔斜而不倒的一个因素。但他仍强调指出,当务之急是弄清比萨斜塔斜而不倒的奥妙。

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比萨斜塔

从事观测该塔的专家盖里教授根据比萨斜塔近几年来倾斜的速度推测出,斜塔将于250年后因塔身的重心超出塔基外缘而倾倒。但是公共事务部比萨斜塔服务局的有关人员,针对盖里教授的看法提出了反驳,认为只按数学方式推算是不可靠的,比萨斜塔是“一个由多种事实交织成的综合性问题”。

另一些研究者调查发现比萨斜塔塔身曾一度向东倾斜,尔后又转向南倾斜,他们同样认为该塔在过去几百年间斜而不倒,250年后倒与不倒恐怕不能局限于简单的假设和预测。

当然,最关心斜塔命运的自然是比萨人,尽管他们也对斜塔的倾斜感到担忧,但更多的是骄傲和自豪,为自己的故乡拥有一个自认为可与世界上著名建筑媲美的斜塔而感到自豪。他们坚信它不会倒下,他们有这样一句俗语,比萨塔像比萨人一样健壮结实,永远不会倒下去。

他们对那些把斜塔重新纠正竖直的建议最为深恶痛绝。如1934年,在地基及四周喷入90吨水泥,实施基础防水工程,塔身反而更加不稳,向周围移动,倾斜得更快。

比萨大教堂钟楼的建造开始于1173年8月,设计为垂直建造,但是在工程开始后不久(1178),便由于地基不均匀和土层松软而倾斜,1372年完工,塔身倾斜向东南。

工程曾间断了两次很长的时间,历经约二百年才完工。它的设计者是那诺·皮萨诺。

在钟楼入口右侧墙上发现的碑铭记录了钟楼开始建造的年代:“A.D. MCLXXIV. CAMPANILE HOC FUIT FUNDATUM MENSE AUGUSTI”,译为“此钟楼奠基于公元1173年8月”。

建筑风格:

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意大利比萨斜塔

比萨斜塔毫无疑问是建筑史上的一座重要建筑。在发生严重的倾斜之前,它大胆的圆形建筑设计已经向世人展现了它的独创性。

虽然在更早年代的意大利钟楼中,采用圆形地基的设计并不少见,类似的例子可以在拉文纳、托斯卡纳和翁布里亚找到,但是,比萨钟楼被认为是独立于这些原型,在更大程度上,它是在借鉴前人建筑经验的基础上,独立设计并对圆形建筑加以了发展,形成了独特的比萨风格。

比如,钟楼的圆形设计被认为是为了同一旁的大教堂建筑形成反射而相对应,因此有意地模仿教堂半圆形后殿的曲线设计。更重要的是,钟楼与广场上对圆形结构的强调是相一致的,尤其是在宏伟的、同样是圆形的洗礼堂奠基以后,整个广场更像是有意设计成耶路撒冷复活教堂(Anastasis)的现代版本。这种的设计正来源于经典的古代建筑。钟楼的装饰格调继承了大教堂和洗礼堂的经典之作,墙面用大理石或石灰石砌成深浅两种白色带,半露方柱的拱门、拱廊中的雕刻大门、长菱形的花格平顶、拱廊上方的墙面对阳光的照射形成光亮面和遮荫面的强烈反差,给人以钟楼内的圆柱相当沉重的假象。

大教堂、洗礼堂和钟楼之间形成了视觉上的连续性。

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比萨斜塔为什么是斜的

时间:2021-07-15 07:47:37 作者:本站整理 来源:网络

最近很多人对这个意大利的比萨斜塔非常的感兴趣,很多人也都问了,这个比萨斜塔为什么是斜的,这个问题也非常的有意思,也值得大家来讨论,所以到底为什么是斜的呢?下面我们一起来简单的分析揭秘看看吧。

1、比萨斜塔为什么是斜的

比萨斜塔之所以是斜的,起核心的原因就是“地基土层松软”,并不是说设计师为了突出设计美感而设计的哦,这个大家不要搞错了。

2、比萨斜塔简单简介

比萨斜塔始建于1173年8月—1350年,工程曾间断了两次很长的时间,历经约二百年才完工。其建造完全遵循了最初的设计,但它的设计者至今未知。在钟楼入口右侧墙上的碑铭记录了钟楼开始建造的年代:此钟楼奠基于公元1174年8月”(注:实为1173年8月,当时比萨使用的纪年同现在通用的公元纪年相差一年)。这个年份也多次出现在历史档案和同时代的编年史中。过去人们曾一度认为钟楼是故意被设计成倾斜的,但是现在人们清楚地知道事实并非如此。作为比萨大教堂的钟楼,1173年8月9日开始建造时的设计是垂直竖立的,原设计为8层,高54.8米,它独特的白色闪光的中世纪风格建筑物,即使后来没有倾斜,也将会是欧洲最值得注意的钟楼之一。但是1185年,当钟楼兴建到第4层时发现由于地基不均匀和土层松软,导致钟楼已经倾斜偏向东南方,工程因此暂停。期间的1198年,记载了钟楼内撞钟的存在,这标志着钟楼虽然倾斜,但至少悬挂了一个撞钟,实现了它作为钟楼的初衷。1231年,工程继续,第一次有记载钟楼使用了大理石。建造者采取各种措施修正倾斜,刻意将钟楼上层搭建成反方向的倾斜,以便补偿已经发生的重心偏离。1278年进展到第7层的时候,塔身不再呈直线,而是为凹形。工程再次暂停。1360年,在停滞了差不多一个世纪后钟楼向完工开始最后一个冲刺,并作了最后一次重要的修正。1372年摆放钟的顶层完工。54米高的8层钟楼共有7口钟,但是由于钟楼时刻都有倒塌的危险而没有撞响过。比萨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。目前的倾斜约10%,即5.5度,偏离地基外沿2.3米,顶层突出4.5米。奇迹广场上的四座建筑堪称建筑杰作,它们在空间上的设计从艺术上角度是独一无二,“代表了人类创造精神的杰作”。

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3、比萨斜塔建造历史

意大利比萨斜塔修建于1173年,它由著名建筑师那诺·皮萨诺主持修建。它位于罗马式大教堂后面右侧,是比萨城的标志。开始时,塔高设计为60米左右,但动工五六年后,塔身从三层开始倾斜,直到完工还在持续倾斜,在其关闭之前,塔顶已南倾(即塔顶偏离垂直线)3.5米。1990年,意大利政府将其关闭,开始进行整修工作。在实际工作中,许多有关专家对比萨斜塔的全部历史以及塔的建筑材料、结构、地质、水源等方面进行充分的研究,并采用各种先进的仪器设备进行测试。

比萨中古史学家皮洛迪教授研究后认为,建造塔身的每一块石砖都是一块石雕佳品,石砖与石砖间的粘合极为巧妙,有效地防止了塔身倾斜引起的断裂,成为斜塔斜而不倒的一个因素。但他仍强调指出,当务之急是弄清比萨斜塔斜而不倒的奥妙。

从事观测该塔的专家盖里教授根据比萨斜塔近几年来倾斜的速度推测出,斜塔将于250年后因塔身的重心超出塔基外缘而倾倒。但是公共事务部比萨斜塔服务局的有关人员,针对盖里教授的看法提出了反驳,认为只按数学方式推算是不可靠的,比萨斜塔是“一个由多种事实交织成的综合性问题”。

另一些研究者调查发现比萨斜塔塔身曾一度向东倾斜,尔后又转向南倾斜,他们同样认为该塔在过去几百年间斜而不倒,250年后倒与不倒恐怕不能局限于简单的假设和预测。

当然,最关心斜塔命运的自然是比萨人,尽管他们也对斜塔的倾斜感到担忧,但更多的是骄傲和自豪,为自己的故乡拥有一个自认为可与世界上著名建筑媲美的斜塔而感到自豪。他们坚信它不会倒下,他们有这样一句俗语,比萨塔像比萨人一样健壮结实,永远不会倒下去。

他们对那些把斜塔重新纠正竖直的建议最为深恶痛绝。如1934年,在地基及四周喷入90吨水泥,实施基础防水工程,塔身反而更加不稳,向周围移动,倾斜得更快。

比萨大教堂钟楼的建造开始于1173年8月,设计为垂直建造,但是在工程开始后不久(1178),便由于地基不均匀和土层松软而倾斜,1372年完工,塔身倾斜向东南。

工程曾间断了两次很长的时间,历经约二百年才完工。它的设计者是那诺·皮萨诺。

在钟楼入口右侧墙上发现的碑铭记录了钟楼开始建造的年代:“A.D. MCLXXIV. CAMPANILE HOC FUIT FUNDATUM MENSE AUGUSTI”,译为“此钟楼奠基于公元1173年8月”。

3、比萨斜塔倾斜原因

过去人们曾一度认为钟楼是故意被设计成倾斜的,但是事实并非如此。

作为比萨大教堂的钟楼,1173年8月9日开始建造时的设计是垂直竖立的,原设计为8层,高54.8米,它独特的白色闪光的中世纪风格建筑物,即使后来没有倾斜,也将会是欧洲最值得注意的钟楼之一。

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比萨斜塔为什么会倾斜,专家们曾为此争论不休。尤其是在14世纪,人们在两种论调中徘徊,比萨斜塔究竟是建造过程中无法预料和避免的地面下沉累积效应的结果,还是建筑师有意而为之。

进入20世纪,随着对比萨斜塔越来越精确的测量、使用各种先进设备对地基土层进行的深入勘测,以及对历史档案的研究,一些事实逐渐浮出水面:比萨斜塔在最初的设计中本应是垂直的建筑,但是在建造初期就开始偏离了正确位置。

在1178年,当钟楼兴建到第4层时发现由于地基不均匀和土层松软,导致钟楼已经倾斜偏向东南方,工程因此暂停。

期间的1198年,记载了钟楼内撞钟的存在,这标志着钟楼虽然倾斜,但至少悬挂了一个撞钟,实现了它作为钟楼的初衷。

1231年,工程继续,第一次有记载钟楼使用了大理石。建造者采取各种措施修正倾斜,刻意将钟楼上层搭建成反方向的倾斜,以便补偿已经发生的重心偏离。

1278年进展到第7层的时候,塔身不再呈直线,而是为凹形。工程再次暂停。

1292年,Giovanni Pisano用铅垂线测量了钟楼的倾斜度。

根据现有的文字记载,比萨斜塔在几个世纪以来的倾斜是缓慢的,它和它地基下方的土层实际上达到了某种程度上的平衡。

在建造的第一阶段第3层结束时,钟塔向北倾斜约1/4°。

在第二阶段由于纠偏过度,1278年第7层完成时反而向南倾斜约0.6°。

1360年建造顶层钟房时增加到1.6°。

1817年,两位英国学者Cresy和Taylor用铅垂线测量倾斜,那时的结果是5°。

1550年Giorgio Vasari的勘测与1817年Cresy和Taylor的勘测之间相隔267年,倾斜仅增加了5厘米。因此人们也没有对斜塔进行特意的维修。

1360年,在停滞了差不多一个世纪后钟楼向完工开始最后一个冲刺,并作了最后一次重要的修正。

1372年摆放钟的顶层完工。54米高的8层钟楼共有7口钟,但是由于钟楼时刻都有倒塌的危险而没有撞响过。而且一直不断地向下倾斜。

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。

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然而1838年的一次工程导致了比萨斜塔突然加速倾斜,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,比萨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。