意大利的比萨斜塔为什么会倾斜?

比萨斜塔建于1173年,被世界公认为建筑史上的奇迹,它之所以会倾斜,主要是由于塔的地基下面土层特殊性造成的,下面就具体的看看倾斜的原因。

比萨斜塔

关于倾斜原因,其实很多专家们对此问题一直都在争论。刚开始的时候,有学者认为,建筑师是故意把比萨斜塔建成了斜的,以显示自己的高超的建筑技艺。

到了20世纪,随着人们不断对比萨斜塔进行研究,再结合以前的一些了解,事实真相逐渐浮出水面:比萨斜塔最初的设计本该是垂直的建筑,但在建造初期就开始偏离了正确位置。

其倾斜无疑是和土质有关。因为在19世纪,著名建筑师拉德斯卡就在斜塔地基中取样,证实土壤条件是造成塔身倾斜的原因。而比萨斜塔下有好几层土层,并且材质不同,各种土层的沉淀物和松软的黏土相间形成,而在深约1米的地方则是地下水层。这个结论是在对地基土层进行成分观测后得出的。最新的挖掘取样表明,钟楼建在了古代的海岸边缘,因此在建造的时候土质就已经沙化和下沉。

但一些专家又发现:首位建筑师皮萨诺当时已知道,建塔位置和比萨城一样,都是在一条河谷的冲积地上,所以他对地基的地质结构也不是全不知晓。而且他在建到第三层发现倾斜后,立刻采取停工等待地基稳定的做法已解决了一些问题。第二位建筑师续建时,又注意到调整倾斜高度,同时采取一些措施,减轻塔身重量。第三位建筑师在建到第七八层之间,钟楼却发生变化,第八层倾向了北面。并且让建钟楼时,还有一些清真寺尖塔的特点,没有设楼顶,以此减轻塔的重量和平衡倾斜。建筑师的这些做法正和比萨城其他地方建造的做法相似。

夕阳下的比萨斜塔

意大利另一个著名城市佛罗伦萨,在1420年建造的圣玛丽亚·德尔——斐奥雷大教堂,选址就是沼泽地,土层更软,下陷危险更大,但到今天已经几百年了,丝毫没有倾斜。一些专家和学者因此推测出,比萨塔的倾斜是建筑师意料之中,几百年来能够斜而不倒与设计、建筑者有关。

此时很多人可能就有疑问了,比萨斜塔不可能一下子倾斜这么多,到底是怎么一个倾斜过程呢?

比萨塔在1173年奠基,是著名建筑师波那诺·皮萨诺建造。原设计的塔高是100米左右,但开建五六年后,到了第三层塔身开始倾斜。建筑师于是命令停工,想等地基稳了之后再复工。可是在他有生之年未能实现续建的愿望。

到了1275年,塔身已倾斜90多厘米。建筑师迪·西蒙于同年恢复建塔,并针对倾斜的问题,在施工中采取了一些措施,不仅减薄了塔壁,采用轻质材料,而且在内壁和外壁间留有30至80厘米的空腔。到1284年,塔建至第六层,倾斜仍在继续,当年,迪·西蒙死去,再度停工。

此后,著名建筑师托马索·皮萨纳继续建筑第七、八层,1350年最后完工。塔高56米,总重量1.45万吨,除了几根柱子用花岗石外,外表材料全部是白色和黑色大理石。

比萨斜塔建造过程

但斜塔完工后,倾斜还在继续。据有关统计:1829—1910年间,每年平均倾斜3.8毫米。自20世纪早期后,倾斜速度变慢。1918—1958年间,每年平均倾斜1.1毫米。1959—1969年间,每年平均倾斜1.26毫米。70年代后期至1982年间,每年平均倾斜1.2毫米,其中1982年只倾斜了1毫米。其后,每年平均倾斜1.19毫米。到目前为止,塔身偏离(即塔顶偏离垂直线)已有5米多。

其实说到比萨斜塔,大家知道它为什么如此出名吗?

让我们回到1590年的一天,这天25岁的比萨大学教授伽利略正在进行一次伟大的科学实验。学生、教师和路人都在围观。当伽利略发出指令后,一个10磅重和一个1磅重的铁球同时从塔顶降落,不一会,两个球同时落地。接着又把实验重复一次,结果还是一样。

教科书上比萨斜塔插图

这个实验验证了亚里士多德“物体降落速度和重量成正比”的说法是错误的。同时证明了自由落体定律——物体不论大小轻重,在自由下落的过程中,如果把空气阻力的影响除去,其加速度完全相同。伽利略的这个实验不仅纠正了物理学长期以来的一个谬误,也使比萨斜塔闻名世界。

比萨斜塔闻名世界,其实专家和民众都是非常关心的,都担心会不会倒下。

据比萨斜塔近年倾斜速度来看,专家盖里教授认为,如果按此倾斜率计算的花,而又没有其他原因导致其突然坍塌,250年后斜塔将因塔身的重心超出塔基外缘而倾倒。

但比萨斜塔服务局相关人员认为,按数学方式推算显然不可靠,比萨斜塔是一个综合问题。一些研究人员也发现这样的问题,比萨斜塔塔身曾一度向东倾斜,而后又转向南倾斜,认为该塔几百年斜而不倒,如果只用数学方式推算250年后倒与不倒恐怕不是那么简单的事。

奇迹广场

说到底,最关心斜塔的还是比萨人,他们那边有一句俗语,比萨斜塔和比萨人一样健壮结实,永远不会倒下。

不过话说回来,每当专家采取加固斜塔地基的一些措施时,其倾斜速度反而加快。比如1838年,对其进行加固性施工,1934年,在地基喷入九十吨水泥,实施防水工程,塔身反而更加不稳,竟然向周围移动,倾斜更快。但在1973年至1975年间,关闭了斜塔方圆3公里内私人水井和禁止取用地下水后,地下水位稳定后,倾斜速度放慢下来了。

1990年1月7日,意大利著名电视节目某主持人宣布:比萨斜塔暂停开放。市政府决定将斜塔暂时关闭,进行修理,这是比萨斜斜塔自建塔以来首次正式对公众关闭。

意大利政府斥资2500万英镑启动修复工程,包括加固地基和抽取地下水,并用钢丝和缆绳支撑塔身。修复工程2001年修复工程完成,当时立刻变直约38厘米。最新调查发现,比萨塔倾斜幅度在2001年至2013年间,减少了2.5厘米。

看到这,大家是不是对比萨斜塔有了更深的了解,她不仅是意大利著名地标之一,也是意大利人的骄傲,更是人类创造精神的杰作,同时它还被收入世界遗产名录。伟大的建筑或许真的需要一些机缘巧合,如果当时的建筑师知道地质不宜建塔,可能也看不到这个伟大建筑了,不过我们更能从中看到每位地质工程人的辛苦结晶。

为什么比萨斜塔是倾斜的?

这地基不适合这座建筑物的重量。比萨的土壤很潮湿,地基不能延伸到基岩。地基的一侧也比另一侧稍坚固,导致倾斜,而不是整个建筑均匀下沉。这座塔在施工期间开始倾斜。建筑工人试图通过把后面楼层的一侧加高一些来解决倾斜的问题。因此,建筑也有点弯曲。然而,瘦肉状况继续恶化。

这种倾斜还在继续增加。到了20世纪90年代,人们担心大楼可能会倒塌,于是采取了密集的措施来减轻瓦片的压力。从塔顶较高的一面下面移走泥土,以减少倾斜到一个更安全的角度。然而,他们故意没有把塔扶正,因为这是这座塔如此与众不同的原因。

值得一提的是,在古代,比萨被广阔的泻湖和湿地所包围,后来淤塞。然而,这对于理解土壤的不稳定性质是有用的。下面是一幅公元5世纪的比萨地图,上面还显示了现代街道的位置。蓝色区域是沼泽或泻湖。

比萨斜塔的建造始于1173年。工人们几乎立刻就遇到了建筑方面的问题。塔坐落在以粘土、细沙和贝壳为主的松软地面上。1178年第二层完工时,塔楼已经开始倾斜了。

由于结构的重量,土壤的移动使塔的基础不稳定。很快,由于比萨与热那亚、佛罗伦萨和卢卡的战争,建设不得不暂停了近100年。如果施工没有给土壤沉降时间,塔肯定会倒塌。

等到重新开始施工时,塔已经向垂直轴线以北倾斜了0.2度。当工程到达第七层时,塔已经向南倾斜了一度。由于未知的原因,工程再次暂停。

目前,这座塔离垂直高度有5米多了。建筑师和工程师尽他们最大的努力通过缩短剩下的故事来纠正错误,但这无济于事。继续学习。接下来的几层建筑在较短的一侧建得稍高一些,以弥补瘦削的部分,但增加了额外的重量,导致建筑物进一步下沉,更加瘦削。

比萨斜塔为什么是斜的?

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。

比萨斜塔在建筑的过程中就已出现倾斜,原本是一个建筑败笔,却因祸得福成为世界建筑奇观,伽利略的自由落体试验更使其蜚声世界,成为世界着名旅游观光圣地,每天都吸引着成千上万的游客,因而它也是比萨市的经济支柱。

但随着时间的推移,斜塔倾斜角度的逐渐加大,到上个世纪九十年代,已濒于倒塌。1990年1月7日意大利政府关闭对游人的开放,1992年成立比萨斜塔拯救委员会,向全球征集解决方案。

扩展资料:

比萨斜塔斜而不倒的原因

虽然意大利的比萨斜塔有5度的倾斜度,但这座58米高的斜塔自1280年以来已经经历了至少4次大地震而屹立不倒。

在研究了它的特征和建筑现象后,科学家们发现了比萨斜塔长年稳定不倒的秘密。斜塔稳定可以用与“建筑——地面”动态相互作用有关的效应来解释。研究人员认为,塔身的高度和硬度与它基座所在的地面相互作用,鉴于此,斜塔在地震时不会与地面产生共振。

英国布里斯托大学教授米罗纳基斯指出:“具有讽刺意味的是,正是迫使塔倾斜的土壤帮助塔在地震中幸存朗下来。”

参考资料:

百度百科-比萨斜塔

人民网-比萨斜塔为何长年不倒?