釋迦塔,全稱佛宮寺,位于山西省朔州市應(yīng)縣城西北佛宮寺內(nèi),俗稱應(yīng)縣木塔。建于遼清寧二年(宋至和三年公元1056年),金明昌六年(南宋慶元一年公元1195年)增修完畢,是中國現(xiàn)存最高最古的一座木構(gòu)塔式建筑。如果評選一個世界上最值得建筑師膜拜的建筑,應(yīng)縣木塔絕對排的上TOP3。
這座塔結(jié)構(gòu)之復(fù)雜、構(gòu)件之繁多、用料之多,到目前為止,中國沒有1個人能夠完全搞清楚它的結(jié)構(gòu)。
搭積木首先要要有各種形狀的構(gòu)件。當(dāng)年,搭建這個木塔的構(gòu)件尺寸不多,只有6種,而且,這6種在目前現(xiàn)代力學(xué)觀點(diǎn)來看,竟能完美符合受力特性。
往上支撐的構(gòu)件主要是柱子,一共658根,其中主柱312跟,直徑560mm~640mm;輔柱346根。橫著支撐的叫闌額及普拍枋一共304根;梁栿(用于連接柱子和闌額及普拍枋的構(gòu)件)248根;鋪?zhàn)鲗予首樱ň褪俏覀儸F(xiàn)在說的斗拱)4800個(截面尺寸約為255mmx170mm);櫨斗424個;散斗(其他重要部件))大約9000個。
首先,先用柱子和闌額及普拍枋把基礎(chǔ)框架搭起來;但是這樣搭起來肯定不固定,所以就用梁栿固定住柱子和闌額及普拍枋;為了能夠承受更大的重量,再把斗拱放在柱子和闌額及普拍枋交叉的地方;然后再把櫨斗和散斗加上去,最后搭建木塔就是這個樣子:
說起來好像很簡單,但是要知道應(yīng)縣木塔光斗拱就60多種,我們用數(shù)學(xué)方法計(jì)算一下就知道構(gòu)件之間的組合會有多復(fù)雜了。
木塔外觀為五層,而實(shí)際為九層。每兩層之間都設(shè)有一個暗層。這個暗層從外看是裝飾性很強(qiáng)的斗拱平座結(jié)構(gòu),從內(nèi)看卻是堅(jiān)固剛強(qiáng)的結(jié)構(gòu)層,建筑處理極為巧妙。在歷代的加固過程中,又在暗層內(nèi)非常科學(xué)地增加了許多弦向和經(jīng)向斜撐,組成了類似于現(xiàn)代的框架構(gòu)層。這個結(jié)構(gòu)層具有較好的力學(xué)性能。有了這四道圈梁,木塔的強(qiáng)度和抗震性能也就大大增強(qiáng)了。
斗拱是中國古代建筑所特有的結(jié)構(gòu)形式,靠它將梁、枋、柱連接成一體。由于斗拱之間不是剛性連接,所以在受到大風(fēng)地震等水平力作用時(shí),木材之間產(chǎn)生一定的位移和摩擦,從而可吸收和損耗部分能量,起到了調(diào)整變形的作用。除此之外,木塔內(nèi)外槽的平座斗拱與梁枋等組成的結(jié)構(gòu)層,使內(nèi)外兩圈結(jié)合為一個剛性整體。這樣,一柔一剛便增強(qiáng)了木塔的抗震能力。釋迦塔設(shè)計(jì)有近六十種形態(tài)各異、功能有別的斗拱,是中國古建筑中使用斗拱種類最多,造型設(shè)計(jì)最精妙的建筑,堪稱一座斗拱博物館。
中國工程院院士葉可明和江歡成認(rèn)為,保證木塔千年不倒的原因首先從結(jié)構(gòu)力學(xué)的理論上來看,木塔的結(jié)構(gòu)非常科學(xué)合理,卯榫結(jié)合,剛?cè)嵯酀?jì),這種剛?cè)峤Y(jié)合的特點(diǎn)有著巨大的耗能作用,這種耗能減震作用的設(shè)計(jì),甚至超過現(xiàn)代建筑學(xué)的科技水平。
那么什么是“卯榫”結(jié)構(gòu)?
卯榫結(jié)構(gòu)是指木器或石器等利用凹凸方式把兩個相互獨(dú)立的器物拼合在一起。一般通過在木配件上挖孔眼和另一個配件中的孔眼大小相同或稍大的榫頭拼接在一起。卯榫結(jié)構(gòu)是中國從古代的建筑就一直沿用的結(jié)構(gòu),充分體現(xiàn)中國古老的文化和智慧的高深。