比萨斜塔

基本解释

　　比萨斜塔 - 简介

　　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，是比萨大教堂的钟楼，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，其间几经停工，历时近两百年，于1372年完工，塔身倾斜向东南。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。最大倾斜约10%，即5.5度，偏离地基外沿2.3米，顶层突出4.5米。

　　比萨斜塔 - 建造历史

　　比萨大教堂钟楼的建造开始于1173年8月，工程曾间断了两次很长的时间，历经约二百年才完工。它的建造完全遵循了最初的设计，但设计者至今未知晓。

　　在钟楼入口右侧墙上发现的碑铭记录钟楼开始建造的年代：“A.D. MCLXXIV. CAMPANILE HOC FUIT FUNDATUM MENSE AUGUSTI”，意为“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。

　　1173年8月在伯纳诺•毕萨诺的监督下动工兴建。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。

　　1292年，Giovanni Pisano用铅垂线测量了钟楼的倾斜度。

　　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 - 建筑风格

　　比萨斜塔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，独立设计并对圆形建筑加以发展，形成独特的比萨风格。

　　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。

　　比萨斜塔 - 倾斜原因和趋势

　　与比萨斜塔属同一建筑群的建筑

　　斜塔的倾斜问题始终吸引着好奇的游客、艺术家和学者，使得比萨斜塔世界闻名。

　　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。

　　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。比萨斜塔下的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。

　　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渡，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。

　　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1毫米。

　　比萨斜塔 - 倾斜数据及维修历史

　　自1918年开始，意大利政府每年都对比萨斜塔的倾斜度进行测量，结果显示，塔身以平均每年0.1厘米的速度向南倾斜。1980年，意大利南方发生地震，斜塔大幅度摇晃，情况十分危险。近年来，斜塔倾斜速度加快，每年达0.125厘米。到1990年，斜塔倾斜达4.8米，按此速度，最多到2050年，斜塔将因失去平衡而倒塌。

　　1990年1月7日意大利政府决定不再对外开放，并成立抢救委员会进行扶正工程。伯兰德教授说，比萨斜塔当时已经到了随时有可能倒塌的地步，但是有关部门争论了9年，才真正开始实施工程。1992年，意大利成立了一个拯救比萨斜塔的专家委员会，负责拯救比萨斜塔，1997年，意大利政府决定拨款120亿里拉，并向全世界征求拯救方案。

　　2007年6月27日，这一耗资2500万美元的工程宣布取得巨大成功，比萨斜塔的塔身被扶正了45厘米，恢复到了1938年时的样子。经专家论证，经过此次维修，300年内比萨斜塔不会倒塌。比萨斜塔抢救委员会主席萨尔瓦托雷·塞蒂斯称：“如果我们再不采取措施，这座塔将在2030到2040年之间倒塌。这次抢修对塔身的稳定至关重要，是意大利的一次彻底胜利。”

　　意大利总统乔治·纳波利塔诺对抢救比萨斜塔的工作表示称赞，他说：“这项极为细致的工作抢救了象征着我们历史和文明的一座纪念碑，我们应向这次不同寻常的成功致敬。”

　　1972年10月，意大利发生的一次大地震使斜塔受到了强大的冲击，整个塔身大幅度摇晃达22分钟之久，极其危险。幸运的是，该塔仍巍然屹立。这种“斜而不倾”的现象，堪称世界建筑史上的奇迹。·

　　1989年，帕维亚的一座塔发生倒塌，造成4人死亡。专家们马上联想到了比萨斜塔，因为它和帕维亚那座塔的构造类似，所处地区的土质也一样，很可能也会面临同样命运。据称，上一次要求扶正比萨斜塔的命令是墨索里尼下达的，他希望它能够完完全全地直起来。当时，工程师们在地基上钻了好几百个洞眼，灌注了80多吨水泥浆，但这并未能解决问题，反而使塔身进一步倾斜。

　　1998年7月30日中国建筑专家、纠偏专家曹时中参与比萨斜塔拯救。

　　1998年7月30日应邀前往意大利为拯救比萨斜塔出谋划策的中国专家曹时中30日在比萨对记者表示，经实地考察后他对拯救该塔“信心更足、把握更大”。

　　作为中国建筑物纠偏加固专家的曹时中在实地考察后认为，比萨塔及其所处环境等内外因条件都比他原先想象的要好，他表示，使用他所发明的“倾斜古塔纠偏方法”，有把握在10个月的时间内拯救比萨斜塔。据曹时中介绍，他的拯救方案是“采取结构加固、减轻重量，塔身和基础等相结合的综合治理方法”。

　　曹时中是就意中友协主义兰乔蒂先生的邀请于28日抵达罗马的。在意大利逗留期间，他将就拯救比萨斜塔的一系列问题同意大利有关方面、特别是比萨斜塔拯救工作委员会进行技术方面的探讨。曹时中表示，“拯救比萨斜塔是我今生最大的夙愿”。

　　20年修复修正一度 200年无恙

　　2010年12月，维修人员历经11年的工作，将比萨斜塔的倾斜角度从原来的5.5度“修正”为现在的3.99度。 专家小组还耗费了8年多的时间，将塔身的24424块石头清洗得焕然一新，以迎接络绎不绝的游客。

　　在1990年~2001年期间，修复者们通过从基座的一侧移去土壤以帮助比萨斜塔稳住倾斜的身姿。

　　由于比萨斜塔距离地中海较近，频繁的暴雨袭击让重达14500吨的塔身受损和褪色。从2001年开始，一个10名专家组成的强力修复小组又使用激光、凿子、针管等清洗塔身，耗时八年零三个月的时间，将塔身的24424块石头清洗得焕然一新。

　　专家表示，经过这次耗时共达20年的修复之后，比萨斜塔在未来200年内都可以安然无恙，无需再进行加固。“斜塔一度濒临倒塌，但我们设法使它停止倾斜，并保持固定。”护塔组织的发言人朱塞佩·班蒂沃格里奥说，“至少今后200年不会出现意外。”

　　修复小组的负责人安东·萨特则表示说：“石头的状况十分糟糕，这主要是空气污染导致的，游人和鸽子也要负一定的责任。再加上塔身倾斜导致风和雨水带来的海盐沉积在局部区域，这都导致很多石头被侵蚀。我们已经取出了过去修复时使用的混凝土，连被鸽子粪便腐蚀的地方、游人们乱涂乱花的痕迹以及在攀爬旋梯时留下的手印都被我们清理干净了。”

　　比萨斜塔 - 自由落体实验

　　据说1590年，出生在比萨城的意大利物理学家伽利略，曾在比萨斜塔上做自由落体实验，将两个重量不同的球体从相同的高度同时扔下，结果两个铅球同时落地，由此发现了自由落体定律，推翻了此前亚里士多德认为的重的物体会先到达地面，落体的速度同它的质量成正比的观点。

　　伽利略在比萨斜塔做自由落体实验的故事，记载在他的学生维维安尼(Vincenzo Viviani，1622年—1703年)在1654年写的《伽利略生平的历史故事》(1717年出版)一书中，但伽利略、比萨大学和同时代的其他人都没有关于这次实验的的记载。对于伽利略是否在比萨斜塔做过自由落体实验，历史上一直存在著支持和反对两种不同的看法。

　　另据记载，1612年有一个人在比萨斜塔上做过这样的实验，但他是为了反驳伽利略而作这个实验的，结果是两球并没有同时到达地面。

　　比萨斜塔 - 入选世界遗产

　　1987年4月，国际古迹遗产理事会提名意大利比萨城的奇迹广场(包括大教堂、洗礼堂、比萨斜塔和墓园)为世界遗产，认为其满足以下四个获选条件：代表了人类创造精神的杰作(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);通过建筑或技术、有纪念意义的艺术品、城市规划或景观设计，展现了在一段时期内或在一个文化区域中进行的有重要意义的人文价值的交流(奇迹广场的建筑深刻影响了从11世纪到1284年的建筑发展和14世纪的艺术发展); 突出地代表了某一类建筑或技术的，并且展示了人类历史上的某一段或几段非常重要的时期(奇迹广场包含了几座典型的宗教建筑，各自拥有不同的宗教作用，共同组成了一个中世纪基督教建筑的典范);直接或明确地同某些具有突出的、普世的价值的事件、现实的传统、思想、信仰、文化作品或文艺作品相联系(19岁的伽利略在比萨大教堂内观察铜制吊灯的摆动，从而发现了小摆动的等时性定律，这是他动力学研究的序幕。在比萨斜塔顶的实验使他得出了自由落体定律。奇迹广场上的两座建筑直接同物理学的历史相联系)。

　　1987年12月，联合国教育科学文化组织世界遗产委员会第11次会议决定将其收入世界遗产名录，编号第395号。

　　比萨斜塔 - 旅行提示

　　交通：从佛罗伦萨坐火车或汽车大约1个小时就可抵达比萨。

　　住宿：由于比萨古城的旅游景点比较集中，半天就可以逛完，所以建议到佛罗伦萨住宿较为理想。

　　特别提醒：比萨斜塔每天限人限时开放，通常是每次限定20人，游览时间为30分钟，票价是13欧元/人。如果你想登塔，最好一到奇迹广场就先去买票。

　　比萨斜塔 - 斜塔的拯救

　　地基应力解除法

　　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，成为世界著名旅游观光圣地，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。

　　斜塔的拯救，历经的很多的方案，但都未见效。最终拯救比萨斜塔的，是一项看似简单的新技术——地基应力解除法。其原理是，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。该方法于1962 年，由意大利工程师Terracina针对比萨斜塔的倾斜恶化问题提出，当时称为“掏土法”，由于显得不够深奥而遭长期搁置，直到该法在墨西哥城主教堂的纠偏中成功应用，又被重新得到认识和采纳。比萨斜塔拯救工程于1999年10月开始，采用斜向钻孔方式，从斜塔北侧的地基下缓慢向外抽取土壤，使北侧地基高度下降，斜塔重心在重力的作用下逐渐向北侧移动。2001年6月，倾斜角度回到安全范围之内，关闭了十年的比萨斜塔又重新开放，一个世纪的愿望终于实现了。

　　比萨斜塔的拯救，作为经典范例，也使地基应力解除法摆脱了偏见，得到了一致认可和广泛应用，目前已成为建筑界最常规的纠偏方法。在比萨斜塔的拯救过程中，我国建筑专家刘祖德教授，曾多次向比萨斜塔拯救委员会建议采用地基应力解除法，起到了积极的作用。刘祖德在1989年用“地基应力解除法”成功“移动”汉口取水楼长航宿舍的八层楼房：倾斜率从1.3%降为0.63%，沉降速度减慢一半。18年来，刘祖德教授和他的课题组用“地基应力解除法”，成功地为149座高楼纠偏扶正，其足迹踏遍湖北、广东等全国15个省市，仅武汉地区被纠偏的楼房就有80多座，为国家挽回经济损失近5亿元。