比薩斜塔·地標(biāo)·世界著名建筑

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2018-6-19 青野豐隆

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比薩斜塔建造于1173年8月，是意大利比薩城大教堂的獨(dú)立式鐘樓，位于意大利托斯卡納省比薩城北面的奇跡廣場上。

奇跡廣場的大片草坪上散布著一組宗教建筑，它們是大教堂(建造于1063年-13世紀(jì))、洗禮堂(建造于1153年-14世紀(jì))、鐘樓(即比薩斜塔)和墓園(建造于1174年)，它們的外墻面均為乳白色大理石砌成，各自相對獨(dú)立但又形成統(tǒng)一羅馬式建筑風(fēng)格。比薩斜塔位于比薩大教堂的后面。

比薩斜塔從地基到塔頂高58.36米，從地面到塔頂高55米，鐘樓墻體在地面上的寬度是4.09米，在塔頂寬2.48米，總重約14453噸，重心在地基上方22.6米處。圓形地基面積為285平方米，對地面的平均壓強(qiáng)為497千帕。傾斜角度3.99度，偏離地基外沿2.5米，頂層突出4.5米。1174年首次發(fā)現(xiàn)傾斜。

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一、比薩斜塔的建造歷史

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意大利比薩斜塔修建于1173年，它由著名建筑師那諾·皮薩諾主持修建。它位于羅馬式大教堂后面右側(cè)，是比薩城的標(biāo)志。

開始時(shí)，塔高設(shè)計(jì)為100米左右，但動工五六年后，塔身從三層開始傾斜，直到完工還在持續(xù)傾斜，在其關(guān)閉之前，塔頂已南傾(即塔頂偏離垂直線)3.5米。1990年，意大利政府將其關(guān)閉，開始進(jìn)行整修工作。

在實(shí)際工作中，許多有關(guān)專家對比薩斜塔的全部歷史以及塔的建筑材料、結(jié)構(gòu)、地質(zhì)、水源等方面進(jìn)行充分的研究，并采用各種先進(jìn)的儀器設(shè)備進(jìn)行測試。

比薩中古史學(xué)家皮洛迪教授研究后認(rèn)為，建造塔身的每一塊石磚都是一塊石雕佳品，石磚與石磚間的粘合極為巧妙，有效地防止了塔身傾斜引起的斷裂，成為斜塔斜而不倒的一個(gè)因素。但他仍強(qiáng)調(diào)指出，當(dāng)務(wù)之急是弄清比薩斜塔斜而不倒的奧妙。

從事觀測該塔的專家蓋里教授根據(jù)比薩斜塔近幾年來傾斜的速度推測出，斜塔將于250年后因塔身的重心超出塔基外緣而傾倒。但是公共事務(wù)部比薩斜塔服務(wù)局的有關(guān)人員，針對蓋里教授的看法提出了反駁，認(rèn)為只按數(shù)學(xué)方式推算是不可靠的，比薩斜塔是"一個(gè)由多種事實(shí)交織成的綜合性問題"。

另一些研究者調(diào)查發(fā)現(xiàn)比薩斜塔塔身曾一度向東傾斜，爾后又轉(zhuǎn)向南傾斜，他們同樣認(rèn)為該塔在過去幾百年間斜而不倒，250年后倒與不倒恐怕不能局限于簡單的假設(shè)和預(yù)測。

當(dāng)然，最關(guān)心斜塔命運(yùn)的自然是比薩人，盡管他們也對斜塔的傾斜感到擔(dān)憂，但更多的是驕傲和自豪，為自己的故鄉(xiāng)擁有一個(gè)自認(rèn)為可與世界上著名建筑媲美的斜塔而感到自豪。他們堅(jiān)信它不會倒下，他們有這樣一句俗語，比薩塔像比薩人一樣健壯結(jié)實(shí)，永遠(yuǎn)不會倒下去。

他們對那些把斜塔重新糾正豎直的建議最為深惡痛絕。如1934年，在地基及四周噴入90噸水泥，實(shí)施基礎(chǔ)防水工程，塔身反而更加不穩(wěn)，向周圍移動，傾斜得更快。比薩大教堂鐘樓的建造開始于1173年8月，設(shè)計(jì)為垂直建造，但是在工程開始后不久(1178)，便由于地基不均勻和土層松軟而傾斜，1372年完工，塔身傾斜向東南。

工程曾間斷了兩次很長的時(shí)間，歷經(jīng)約二百年才完工。它的設(shè)計(jì)者是那諾·皮薩諾。

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二、比薩斜塔的建筑風(fēng)格

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比薩斜塔毫無疑問是建筑史上的一座重要建筑。在發(fā)生嚴(yán)重的傾斜之前，它大膽的圓形建筑設(shè)計(jì)已經(jīng)向世人展現(xiàn)了它的獨(dú)創(chuàng)性。

雖然在更早年代的意大利鐘樓中，采用圓形地基的設(shè)計(jì)并不少見，類似的例子可以在拉文納、托斯卡納和翁布里亞找到，但是，比薩鐘樓被認(rèn)為是獨(dú)立于這些原型，在更大程度上，它是在借鑒前人建筑經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上，獨(dú)立設(shè)計(jì)并對圓形建筑加以了發(fā)展，形成了獨(dú)特的比薩風(fēng)格。

比如，鐘樓的圓形設(shè)計(jì)被認(rèn)為是為了同一旁的大教堂建筑形成反射而相對應(yīng)，因此有意地模仿教堂半圓形后殿的曲線設(shè)計(jì)。更重要的是，鐘樓與廣場上對圓形結(jié)構(gòu)的強(qiáng)調(diào)是相一致的，尤其是在宏偉的、同樣是圓形的洗禮堂奠基以后，整個(gè)廣場更像是有意設(shè)計(jì)成耶路撒冷復(fù)活教堂(Anastasis)的現(xiàn)代版本。這種的設(shè)計(jì)正來源于經(jīng)典的古代建筑。

鐘樓的裝飾格調(diào)繼承了大教堂和洗禮堂的經(jīng)典之作，墻面用大理石或石灰石砌成深淺兩種白色帶，半露方柱的拱門、拱廊中的雕刻大門、長菱形的花格平頂、拱廊上方的墻面對陽光的照射形成光亮面和遮蔭面的強(qiáng)烈反差，給人以鐘樓內(nèi)的圓柱相當(dāng)沉重的假象。

大教堂、洗禮堂和鐘樓之間形成了視覺上的連續(xù)性。

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三、比薩斜塔的傾斜原因

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過去人們曾一度認(rèn)為鐘樓是故意被設(shè)計(jì)成傾斜的，但是事實(shí)并非如此。

作為比薩大教堂的鐘樓，1173年8月9日開始建造時(shí)的設(shè)計(jì)是垂直豎立的，原設(shè)計(jì)為8層，高54.8米，它獨(dú)特的白色閃光的中世紀(jì)風(fēng)格建筑物，即使后來沒有傾斜，也將會是歐洲最值得注意的鐘樓之一。

比薩斜塔 為什么會傾斜，專家們曾為此爭論不休。尤其是在14世紀(jì)，人們在兩種論調(diào)中徘徊，比薩斜塔究竟是建造過程中無法預(yù)料和避免的地面下沉累積效應(yīng)的結(jié)果，還是建筑師有意而為之。

進(jìn)入20世紀(jì)，隨著對比薩斜塔越來越精確的測量、使用各種先進(jìn)設(shè)備對地基土層進(jìn)行的深入勘測，以及對歷史檔案的研究，一些事實(shí)逐漸浮出水面:比薩斜塔在最初的設(shè)計(jì)中本應(yīng)是垂直的建筑，但是在建造初期就開始偏離了正確位置。

在1178年，當(dāng)鐘樓興建到第4層時(shí)發(fā)現(xiàn)由于地基不均勻和土層松軟，導(dǎo)致鐘樓已經(jīng)傾斜偏向東南方，工程因此暫停。

期間的1198年，記載了鐘樓內(nèi)撞鐘的存在，這標(biāo)志著鐘樓雖然傾斜，但至少懸掛了一個(gè)撞鐘，實(shí)現(xiàn)了它作為鐘樓的初衷。

1231年，工程繼續(xù)，第一次有記載鐘樓使用了大理石。建造者采取各種措施修正傾斜，刻意將鐘樓上層搭建成反方向的傾斜，以便補(bǔ)償已經(jīng)發(fā)生的重心偏離。

1278年進(jìn)展到第7層的時(shí)候，塔身不再呈直線，而是為凹形。工程再次暫停。

1292年，Giovanni Pisano用鉛垂線測量了鐘樓的傾斜度。

根據(jù)現(xiàn)有的文字記載，比薩斜塔在幾個(gè)世紀(jì)以來的傾斜是緩慢的，它和它地基下方的土層實(shí)際上達(dá)到了某種程度上的平衡。

在建造的第一階段第3層結(jié)束時(shí)，鐘塔向北傾斜約1/4°。在第二階段由于糾偏過度，1278年第7層完成時(shí)反而向南傾斜約0.6。1360年建造頂層鐘房時(shí)增加到1.6°。1817年，兩位英國學(xué)者Cresy和Taylor用鉛垂線測量傾斜，那時(shí)的結(jié)果是5°。

1550年Giorgio Vasari的勘測與1817年Cresy和Taylor的勘測之間相隔267年，傾斜僅增加了5厘米。因此人們也沒有對斜塔進(jìn)行特意的維修。1360年，在停滯了差不多一個(gè)世紀(jì)后鐘樓向完工開始最后一個(gè)沖刺，并作了最后一次重要的修正。

1372年擺放鐘的頂層完工。54米高的8層鐘樓共有7口鐘，但是由于鐘樓時(shí)刻都有倒塌的危險(xiǎn)而沒有撞響過。而且一直不斷地向下傾斜。

比薩斜塔之所以會傾斜，是由于它地基下面土層的特殊性造成的。比薩斜塔下有好幾層不同材質(zhì)的土層，各種軟質(zhì)粉土的沉淀物和非常軟的粘土相間形成，而在深約一米的地方則是地下水層。這個(gè)結(jié)論是在對地基土層成份進(jìn)行觀測后得出的。最新的挖掘表明，鐘樓建造在了古代的海岸邊緣，因此土質(zhì)在建造時(shí)便已經(jīng)沙化和下沉。

然而1838年的一次工程導(dǎo)致了比薩斜塔突然加速傾斜，人們不得不采取緊急維護(hù)措施。當(dāng)時(shí)建筑師Alessandro della Gherardesca在原本密封的斜塔地基周圍進(jìn)行了挖掘，以探究地基的形態(tài)，揭示圓柱柱礎(chǔ)和地基臺階是否與設(shè)想的相同。這一行為使得斜塔失去了原有的平衡，地基開始開裂，最嚴(yán)重的是發(fā)生了地下水涌入的現(xiàn)象。這次工程后的勘測結(jié)果表明傾斜加劇了20厘米，而此前267年的傾斜總和不過5厘米。

1838年的工程結(jié)束以后，比薩斜塔的加速傾斜又持續(xù)了幾年，然后又趨于平穩(wěn)，減少到每年傾斜約0.1厘米，塔身偏離"自然姿勢"已有5米多。

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四、比薩斜塔的歷史文化

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伽利略的自由落體實(shí)驗(yàn)，傳說1590年，出生在比薩城的意大利物理學(xué)家伽利略，曾在比薩斜塔上做自由落體實(shí)驗(yàn)，將兩個(gè)重量不同的球體從相同的高度同時(shí)扔下，結(jié)果兩個(gè)鉛球幾乎同時(shí)落地，由此發(fā)現(xiàn)了自由落體定律，推翻了此前亞里士多德認(rèn)為的重的物體會先到達(dá)地面，落體的速度同它的質(zhì)量成正比的觀點(diǎn)。

但是，伽利略的兩個(gè)球體并非像傳說中的一樣一起落下，即使重力加速度不變，兩個(gè)球體受到空氣阻力影響，是不會一起落下的。這也就是為什么鵝毛和鉛球不會一起降落的原因。由于受到空氣阻力，兩個(gè)球體不能看作自由落體。但是伽利略的實(shí)驗(yàn)理論是正確的，在真空中，無論多重的物體，都遵循自由落體定律。

伽利略在比薩斜塔做自由落體實(shí)驗(yàn)的故事，記載在他的學(xué)生維維安尼(Vincenzo Viviani，1622年-1703年)在1654年寫的《伽利略生平的歷史故事》(1717年出版)一書中，但伽利略、比薩大學(xué)和同時(shí)代的其他人都沒有關(guān)于這次實(shí)驗(yàn)的的記載。對于伽利略是否在比薩斜塔做過自由落體實(shí)驗(yàn)，歷史上一直存在著支持和反對兩種不同的看法。

另據(jù)記載，1612年有一個(gè)人在比薩斜塔上做過這樣的實(shí)驗(yàn)，但他是為了反駁伽利略而作這個(gè)實(shí)驗(yàn)的，結(jié)果是兩球并沒有同時(shí)到達(dá)地面。

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五、比薩斜塔的拯救和保護(hù)

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地基應(yīng)力解除法:比薩斜塔在建筑的過程中就已出現(xiàn)傾斜，原本是一個(gè)建筑敗筆，卻因禍得福成為世界建筑奇觀，伽利略的自由落體試驗(yàn)更使其蜚聲世界，成為世界著名旅游觀光圣地，每天都吸引著成千上萬的游客，因而它也是比薩市的經(jīng)濟(jì)支柱。但隨著時(shí)間的推移，斜塔傾斜角度的逐漸加大，到上個(gè)世紀(jì)九十年代，已瀕于倒塌。1990年1月7日意大利政府關(guān)閉對游人的開放，1992年成立比薩斜塔拯救委員會，向全球征集解決方案。

斜塔的拯救，歷經(jīng)的很多的方案，但都未見效。最終拯救比薩斜塔的，是一項(xiàng)看似簡單的新技術(shù)--地基應(yīng)力解除法。其原理是，在斜塔傾斜的反方向(北側(cè))塔基下面掏土，利用地基的沉降，使塔體的重心后移，從而減小傾斜幅度。該方法于1962 年，由意大利工程師Terracina針對比薩斜塔的傾斜惡化問題提出，當(dāng)時(shí)稱為"掏土法"，由于顯得不夠深?yuàn)W而遭長期擱置，直到該法在墨西哥城主教堂的糾偏中成功應(yīng)用，又被重新得到認(rèn)識和采納。比薩斜塔拯救工程于1999年10月開始，采用斜向鉆孔方式，從斜塔北側(cè)的地基下緩慢向外抽取土壤，使北側(cè)地基高度下降，斜塔重心在重力的作用下逐漸向北側(cè)移動。2001年6月，傾斜角度回到安全范圍之內(nèi)，關(guān)閉了十年的比薩斜塔又重新開放。