1. 意大利比萨中央教堂广场的比萨斜塔
比萨塔在建塔时因地基沉降不均匀钟塔即已倾斜,但将错就错继续将塔建成。进入20世纪,倾斜加速。2000年施工将塔的倾斜度减少后,重新向公众开放。
比萨塔是一座钟塔,建于公元1174-1350年,由奥地利因斯布鲁克市的韦利格尔穆和柏南努斯创作而成。钟塔共8层,高56米。水平截面为圆形,通体用大理石建成,重1.42万吨,每层外围呈拱形券门状,底层有15根柱。各层均以连列拱作装饰主题,底层墙上作连续券浮雕, 塔内有螺旋形楼梯294级,可盘旋而上直至塔顶。由于比萨位于阿尔诺河下游的冲积平原上,土质疏松,在第3层完成前已经开始倾斜,负责建造的建筑师皮萨诺将下陷的一边的层高加大以补救,但结果沉陷更甚。之后为了要阻止斜塔继续倾斜,建筑师曾使用特殊的建筑设备和圆柱,以替代其它损坏的部分,但徒劳无功。工程曾多次停顿,但建筑工程仍继续进行至1350年全部完工。建成时,塔顶中心已偏离垂直中心线2.1米。传说1590年意大利物理学家伽利略曾在斜塔上做过着名的自由落体实验。此后,塔身继续而缓慢地向外倾斜,因而获得斜塔美名。斜塔盖好后,大多数人都以为倾斜度是设计中的一部份,事后才知道根本不是这么回事,原本斜塔是被设计成垂直的。倘若它没有倾斜,可说是欧洲最卓越的钟塔之一。自1918年开始测量以来,发现塔身每年平均向南倾斜1毫米,至1980年代,塔身向南倾斜5.3度,顶部中心点偏离垂直中心线达4.86米。从1173年至今,因为它的倾斜及壮观,比萨塔受到游客莫大的关注,成为意大利最吸引人的景点之一。1990年代倾斜加剧,所以不再对外开放,直到找出方法防止进一步倾斜,或是完全崩塌为止;比萨塔仅以3米厚的墙体为支撑,位于塔顶的钟室直径小于其它7层,在1350年增建使总高度达到54.5公尺,却也增加了斜塔所承受的压力。比萨塔近20年每年以平均1厘米的角度倾斜,顶端已离开垂直中心线5米。意大利政府曾经怀疑钟塔倾斜度,与土壤有极大的关联,为防止其继续倾斜,及延长它的寿命,便展开一连串调查斜塔地底下土质的行动。同时意大利政府也向全世界征求保护方案,据说多年来共收到近千个方案,可见人们对它命运的关切。在1990年,比萨塔即已对外宣布关闭,而专家也做过评估,比萨塔随时都可能会倒下。为避免比萨塔继续倾斜,在关闭参观期间,意大利政府试图把它扶正。他们在斜塔第2层用两条不锈钢索缠绕加固了塔身,在1993年为斜塔底座加上水泥套,其中用了670吨铅,希望能抑制斜塔进一步倾斜。之后又有国际拯救历史建筑专家委员会小组参加,竭力阻止塔底地面沉降。后来采用了墨西哥所用的方案,从沉降少的一侧抽取泥土,使塔身逐渐回归垂直的中线,经过1年多施工,塔顶向中线靠近了40厘米,已差不多恢复到三百年前的轻微倾斜程度,塔身回到了安全范围内,达到了预定的目标。现在已经停止施工。预料200年内不会有倒塌的危险。关闭11年的比萨塔已于2001年重新开放。
2. 介绍一下意大利的比萨斜塔
比萨(Pissa-Pisa)是意大利的文化名城,因其比萨斜塔而闻名全世界。其实比萨早在罗马帝国时代就是重要的海军基地和非常繁荣的海港。它曾经是地中海的强大航海国家,与热亚纳和威尼斯争霸一时。当时,比萨控制了周围许多邻国;但是,13世纪末的时候比萨被热亚纳和佛罗伦萨所压倒,最后不得不臣服于佛罗伦萨。比萨在全盛时期留下了众多的古代建筑和艺术,建筑上形成了独特的比萨罗马式样。比萨的教育发达,在12-13世纪就建立了大学。今天的比萨是意大利的着名大学城和重要的铁路枢纽。
拥有比萨斜塔的比萨大教堂广场非常着名,1987年联合国教科文组织将其列入《世界遗产名录》。比萨教堂广场拥有一组中世纪的建筑杰作:大教堂、洗礼堂、钟楼(the Campanile即斜塔)、与公墓(the Camposanto);他们对11-14世纪意大利纪念性建筑的艺术,发生过深刻的影响。
比萨斜塔 (Leaning Tower of Pisa) 位于比萨古城内的教堂广场上,是比萨大教堂的一座钟楼。斜塔全部用白色大理石砌成,呈圆筒形;直径16米,共8层,2-7层是空廊培冲,第8层是钟厅。塔内有螺旋式阶梯294级,游人由此登上塔顶或各层环廊,可尽览比萨城区风光。但是最近为了保护斜塔,限制每天登塔的人数;如果想上斜塔,必须郑中数提前去排队。在底层有圆柱15根,中间6层各31根,顶层12根,这些圆形石柱自下而上一起构成了8重213个拱形券门;大钟置于斜塔顶层。由于倾斜,塔的北侧高度为55.8米,南面高55.3米。塔身墙壁底部厚约4米,顶部厚约2米余,塔体总重量1.42万吨。整个建筑,造型古朴精美,为罗马式喊首建筑艺术之典范。
比萨斜塔于1174年动工兴建,1350年完工,历时170年才建好。建塔之初,塔体还是笔直向上的。但兴建至第三层时,发现塔体开始倾斜,工程被迫停工。塔体出现倾斜的主要原因是土层强度差,塔基的基础深度不够,再加上用大理石砌筑的塔身非常重,因而造成塔身不均衡下沉所致。工程师想在继续建造时,将下陷一边的层高加大以资补救,但结果沉陷更甚。在寻求解决办法过程中,工程曾数次停顿。塔停建96年后,又开始继续施工。为了防止塔身再度倾斜,工程师们采取了一系列补救措施。如,采用不同长度的横粱和增加塔身倾斜相反方向的重量等来设法转移塔的重心。但由于建成的三层倾斜已成事实,所以,全塔建成后,塔顶中心点还是偏离塔体中心垂直线2.1米。600多年来,因松散的地基难以承受塔身的重压,仍然继续而缓慢地向南倾斜。塔基南面已开始下沉。特别是近一个世纪以来,塔已向南倾斜了大约30厘米,斜度达到5.3度,塔身超过垂直平面5.1米。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。
为了使这座世界闻名的历史建筑物免遭坍塌之厄运,从19世纪开始,人们就对其采取了各种挽救措施。1930年,有关部门在塔基周围施行灌浆法加以保护。意大利政府还于1965年和1973年两次出高价向各界征求合理的建设性意见。有趣的是,经比萨大学用高精度电子仪器测定证明,1978年该塔仅倾斜0.027毫米,几乎自动停止了倾斜。而最近两年,居然朝垂直方向回转3.15毫米。据分析这主要是由于1984年以来该地连续多场大雨,造成比萨周围地面的湿度增加,水分渗入地下,使塔基发生变化所致;这可真是及时雨!
据说,有些人也在研究如何把斜塔扶正过来。其实对比萨来说,斜塔就是要斜着歪着才好看,可千万别正过来;否则谁还来看。一旦有谁真胆敢把斜塔扶正的话,比萨人民肯定跟你急!
传说中,比萨斜塔对科学实验曾作出过一次贡献。相传1590年意大利物理学家伽利略在比萨斜塔上做过着名的自由落体实验,他使两个重量不等的铁球从塔顶垂直自由落下,结果同时着地,从而一举推翻了古希腊着名学者亚里士多德关于重量不同的物体,其下落的速度也不同的定理。虽然许多学者对这一传说不予置信,而比萨斜塔却因此更加扬名。
3. 比萨斜塔(意大利)
几个世纪以来,钟楼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。
比萨斜塔的垂直剖面图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。
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。