比萨斜塔一开始就是斜的吗?它为什么是斜的呢

请问为什么比萨斜塔是斜的而又不会倒呢?它为什么是斜的?

意大利比萨斜塔修建于1173年,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100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。 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。

比萨斜塔是一个建筑界的奇迹,比萨斜塔为什么会倾斜?

这主要是因为当时的技术问题,因为比萨斜塔本身就存在相应的设计缺陷,那个时候的设计条件也难以修复比萨斜塔

比萨斜塔是意大利比萨城市的标志。它位于比萨城东南方向。建成于公元5世纪,是比萨斜塔的三座塔中最早建成的一座,高135.3米,是意大利早期2最高的建筑物。最初比萨斜塔是用一根横木支撑它向南倾斜4度,后来比萨斜塔开始向上倾斜, 比萨斜塔因为长期向南倾斜而产生一系列问题。

比萨斜塔有相应的结构特点。

比萨斜塔的结构很特别,它的主体部分是一个普通的正方形,上面有一个小的圆锥,而且整个建筑物是由石头和砖块组成的。这个建筑物的倾斜是由于它的地理位置造成的,因为它位于一个高耸的山坡上,所以在这里建造这样一个建筑物非常困难。建造这个建筑物所用到的主要材料是花岗岩和石板,大约20年后,随着地下水含量的增加,比萨斜塔周围的水开始吸收周围建筑里的水分,从而导致比萨斜塔被认为是不平衡和不稳定的产物。而比萨斜港也开始出现裂缝,这为其带来了风险和威胁。

比萨斜塔本身也存在一定的技术问题和设计问题。

比萨斜塔还受到了古代技术影响,最初比萨城的一位居民在修建城门时发现,城门底部有一个凹槽,他认为这是建城时留下的痕迹。经过测量和计算后,他决定用砖块做支撑墙,这样就可以防止城门塌陷了。比萨斜塔使用了一种特殊技术,这就是砖块在拱顶内和地面之间形成一个间隙,这能使砖块和混凝土之间保持足够的空间。

与此同时,比萨斜塔的砖块在拱顶内和地面之间还有一个特殊空间结构,就是通过一层高达50厘米以上的横梁来保护它们,这就是比萨斜塔倾斜最主要原因之一。

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。

比萨斜塔为什么是斜的

是因为地基土层松软。

比萨塔之所以会倾斜,首要关键之处在于所处的地底土层较为复杂,不仅被不同材质的土壤分成了好几个层级,而且这些土层又由各种柔软的黏土物质和砂质淤泥混合。

更不利的是,地基下的水位也很浅,深度大约只有1米,这么一来,比萨塔这么个大家伙,自然刚一建造就因为以上种种原因而产生不均匀沉降和倾斜。

建造比萨斜塔的建筑材料

很多学者都为此做了大量的准备工作,他们用先进的仪器对斜塔的制作材料和结构等进行了测试,专门研究这个的一个著名史学家认为,制造这座塔的每块石头都是精品,石块之间的咬合堪称精妙,有效防止了塔身倾斜引起的断裂。

比萨斜塔是一道亮丽的风景,为什么比萨斜塔能斜而不倒?

比萨斜塔是一道亮丽的风景,为什么比萨斜塔能斜而不倒?

作为意大利的著名建筑,比萨斜塔可谓是当地标志性建筑了,毫无疑问的是,比萨斜塔可谓是建筑史上的一座不朽的里程碑,由于比萨城糟糕的地理位置,位于河道淤积平原之上,土层松软且地基极度不均匀,建筑难度大。而且在意大利斜塔的建造最开始的时候并不是故意建造成倾斜的形状,而是在建造的过程中莫名地产生了倾斜,之所以没有倾倒,那是因为在建造时设计师调整倾斜高度, 同时采取措施,减轻塔身重量,减轻塔的重量和平衡倾斜,所以才能斜而不倒。

比萨斜塔不倒是因为地基中有大量的水泥,每块石砖之间都粘合得非常巧妙,能够在定程度上防止塔身倾斜引起断裂,当地有关部门行了多次抢救性的补救,使比萨斜塔保持安全的倾斜角度,所以斜而不倒。

学过数学的人都知道,比萨斜塔的倾斜度越大,又受重力的影响,很难保持平衡。由于它长期倾斜,一侧的墙壁早就受力过度,不能用支撑的方法阻止它倒,不然的话墙壁会因为支撑施加的力量而断裂。也不能在另一侧用力拉,否则松弛的地基会在拉力作用下歪向另一侧,使塔往另一边倒下去。同样道理,塔身不能够完全扶正,否则地基下会产生空档,变得不稳固,塔很容易倒下去。

早在1984年,因为比萨斜塔倾斜度不断加深,安全系数逐渐下降,意大利政府官方下令禁止攀爬比萨斜塔,同时寻求各方能人志士去恢复比萨斜塔。经过多方研究调查,文物保护人员找到了恢复意大利斜塔的主要方法是地基应力解除法,人们在斜塔倾斜的反方向(北侧)塔基下面掏土,利用地基的沉降使塔体的重心后移,从而减小倾斜幅度。

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