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震才实学|古代建筑的抗震秘籍之小雁塔的“三裂三合”

发布机构 渭南市地震监测与服务中心 发布日期 2025-03-06 12:00:00

1556年1月23日午夜(明朝嘉靖三十四年十二月十二日深夜)在陕西关中地区的华县附近(北纬34.5度,东经109.7度)发生8¼级大地震。此次地震导致当时大半个中国有震感,周边方圆几十万平方千米范围内地动山摇,无数建筑物顷刻坍塌。由于深夜睡梦中的人们毫无防备,致使83万人在大地震中遇难,成为世界地震灾害史上最大的灾难之一。

华县大地震烈度分布图(来源:百度百科)

    根据华阴县志记载:华岳山鸣,天摇地动,四处塌陷,地面涌水,房倒屋塌,华(今华县及周边)、同(今大荔县及周边)之民死者十数有六。重灾面积28万平方公里。有名者死83万,未名者不可计。西岳庙毁,华阴所有庙寺尽倾,自古灾伤无此惨也,为世界震灾之最。
而我们今天要聊的陕西西安的地标性古建筑——小雁塔就曾在此次地震中严重受损。



千年古刹小雁塔

    小雁塔位于唐长安城安仁坊(今陕西省西安市南郊)荐福寺内,又称“荐福寺塔”,建于唐中宗景龙年间(公元707—710年)。因其与大雁塔(今陕西省西安市南)东西遥相对应,且规模小于大雁塔,故称小雁塔。
    小雁塔是中国早期方形密檐式砖塔的典型作品,由地宫、基座、塔身塔檐等部分构成,塔身为四方形,青砖结构。它是唐代佛教建筑艺术遗产,佛教传入中原地区并融入汉族文化的标志性建筑。1961年3月4日被国务院公布为全国第一批重点文物保护单位,2014年6月22日被联合国教科文组织列入世界遗产名录。



西安小雁塔(新华社记者 刘潇 摄)

    与大雁塔相比,小雁塔显得残旧得多,尤其是塔顶有一个豁口,没有完整的塔顶和大雁塔那样葫芦形的塔刹。这是因为小雁塔历经多次地震影响,塔身出现裂缝,塔顶更是在华县大地震中损毁,小雁塔也从初建时的15层变成了现存的13层。不过,即便经历了如此多的磨难,小雁塔依然屹立不倒,见证着历史的沧桑变迁。


小雁塔的“三裂三合”

    据资料显示,小雁塔自建成以来,共经受了70多次地震,仅西安市内的破坏性地震就有11次之多。而在众多关于小雁塔的历史传说中,最为神秘的莫过于小雁塔曾经在地震中几度开裂又几度合拢。根据史料记载,小雁塔至少出现过“三裂三合”。

    第一次是在明成化末年(1487年)长安地震,小雁塔塔身发生垂直纵裂,自上而下裂开一条一尺多宽的裂缝,“行人往往见之”。然而时隔34年,在明正德末年(1521年)的又一次大地震中,“塔一夕如故,若有神比合之者”,裂缝居然合拢了。第二次是在我们前面提到的华县大地震中,“塔裂为二”。然而,嘉靖四十二年复震,塔合无痕。第三次是在康熙辛末(1691年)“塔又裂”,“辛丑(1721年)复合”。



小雁塔(图片来源于网络)

    小雁塔神奇般的“分分合合”在民间广为流传,古人无法解释为何会出现这种现象,故将此称为“神合”,认为这是神佛保佑,更有传小雁塔之所以可以自动愈合,是因为塔底藏着300多颗舍利。当然,这都是古人的一种臆想,直到新中国成立以后,国家对小雁塔进行修缮时,这个“神合”之谜的谜底才终于揭晓。

传说背后的抗震秘籍


    首先,小雁塔选址合理,场地土质相对均匀,压缩性较小,利于抗震。建筑界有“十塔九歪”的说法,但小雁塔耸立千年而不倾斜,这不仅说明场地条件较好,“不歪”也是保证其良好抗震性能的必要前提。
    其次,有着比较好的地基和基础处理措施。很多资料在介绍到小雁塔时都会提到小雁塔的“不倒翁”地基,即将塔基用夯土筑成一个半圆形的球体,地震时塔的垂直压力和水平震动产生应力分散效应,使塔的重力均匀分散,地震产生的能量得以化解和转移,塔身就像一个不倒翁,可以屹立不倒。这一理论也使得小雁塔更加充满了神奇色彩。不过,小编在查阅资料时注意到,是否存在“不倒翁”地基,其实到目前为止学界仍有争议,但是可以肯定的是,适当的人工夯土和青石基础,对于扩散塔底压力,减少塔整体不均匀沉降还是有相当作用的。


塔基础发掘平面图(来源:沈远戈,陈平&吕淼.(2015).小雁塔地基构造与抗震能力探讨)

    第三,形体规则利于稳定。小雁塔平面方形,规则对称,塔身由下而上逐渐递减,形成自然缓和的椎体形,这样不仅可减少地震的扭转效应,而且层间抗力和地震剪力相协调,避免中下部形成薄弱层的不利情况,增加了建筑物的稳定性。


小雁塔建筑(塔身现状)三视图(图片来源:无用研究社)

     第四,重心低、整体性良好。小雁塔单壁全砖成筒,墙体厚度高达9米,兼具较强楼层约束,结构类似现代高层建筑中的筒体结构,这些都使其具有良好的抗震能力。

    第五,“丢卒保车”的设计。小雁塔南北两面各层的门窗洞口开在同一垂直线上,形成建筑结构的纵向薄弱面,在巨大的地震力作用下,塔身首先从这里规则的裂开,从而消耗掉大量的地震能量,保护了塔身主体结构,这也是小雁塔千年不倒的重要因素之一。
    除了高超的建筑工艺,小雁塔的“神合”也有一定裂缝与杂草的视觉错觉影响。其实在小雁塔第一次形成裂缝开始裂痕就一直存在,只是经过几年裂缝里逐渐长满了杂草,从远处看就像是愈合了似的。而当下一次地震的时候,裂缝里松软的黄土和野草就会被震落下来,于是看起来又像新裂开的一样。这种视觉上的错觉也让人们误以为小雁塔自动愈合了。

    总的来说,小雁塔的“三裂三合”现象,既是自然现象造成的视觉错觉,也彰显了古代建筑工匠们卓越的技艺与创造力。通过精妙的设计和严格的施工,小雁塔在经历了多次强烈地震后依然屹立不倒,也为我们现代建筑抗震技术的发展提供了宝贵的经验和启示。小雁塔作为中国古代建筑的杰出代表,不仅是一处重要的文化遗产,更是人类智慧与自然力量和谐共存的生动例证。


资料来源:
1、沈远戈,陈平&吕淼.(2015).小雁塔地基构造与抗震能力探讨.(eds.)2015城市地下空间综合开发技术交流会论文集(pp.280-283).山东省建筑设计研究院;西安建筑科技大学土木工程学院;中海油山东化学工程有限责任公司;
2、西安有座小雁塔,震不倒且裂可愈?(广西防震减灾)
3、丸子,©摄图网(图),©图虫(图).“不倒翁”小雁塔:千年建筑的抗震密码[J].城市地理,2022(9):72-77
4、三离三合 小雁塔千年不圮因“神力”?(文博西安)