揭“日本木塔”神奇不倒之秘

从气候上看，日本列岛位于季风带北侧边缘，每年要多次受到台风侵袭。日本的降雨是中国的两倍。另外，日本还是多地震国家，这是建筑物的主要威胁。在它的房屋以木结构为主的时代，火灾也是建筑物的大敌。

但是，让很多建筑学家惊奇不已的是，以木结构为主的日本塔，却能笑对地震、台风、火灾、降雨等威胁，在过去1,400年的漫长时间中，日本境内数百座塔只有2座在强地震中倒塌。

据《经济学人》报导，1995年的阪神大地震造成6,400人死亡，数条高速公路被损，大量高层建筑倒塌，神户遭到了毁灭性的打击。然而，在这个高达6.9级的地震中，位于京都附近河津町寺的五层高塔却完好无损，而它周围比它低很多的建筑都夷为平地。

据报导，河津町寺塔高55米（180英尺），由建筑大师喜多岛始修建于826 年。尽管历经四次火灾，目前的塔自1644年以来就屹立不倒。在1968年36层的霞关大厦建造之前，这座塔一直是日本第一高建筑。比它规模略小一点的位于奈良的法隆寺塔建于607年，被认为是世界上历史最悠久的多层木结构建筑，现已被联合国教科文组织列入世界文化遗产。这些都引起了学者们极大的兴趣。

日本塔历史悠久，极富特色。从6世纪佛教传入日本，开始建造佛塔以来，日本塔就与其他亚洲国家的佛塔不同。其他国家的塔多是石结构，要么用于存放佛教圣物，要么用于登高望远。而日本塔两种功能都没有，而且是木结构。它的内部没有楼梯，建筑师上田淳说，日本塔由“眺望景色的工具转而成为景物本身。”

在日本这个多雨的国家，木匠早就懂得建造宽大的屋檐，避免雨水从建筑物侧面流下，浸湿土地，造成建筑物倾斜或倒塌。日本塔的塔檐会使塔身宽度加宽70%，而在中国，塔檐宽度不会超过20%。从远处看，日本塔总让人联想到松树。冬日里它的枝条轻轻的托着落雪。人们认为，每遇风暴，日本塔就会像松树那样，来回摇摆，以其从塔中心的立柱（日语称芯柱）获得的弹性对抗风暴。

但实际上，日本塔和松树还有根本的不同。松树的树干会支撑树木的主要重量。而芯柱不是。芯柱通常是用纹理笔直的日本丝柏做的。它很少被埋在土里，它往往是轻触地面，或悬垂在地面之上，有些塔则悬垂在二层。更惊人的是，塔的各层都不是与其上下层紧密相连，而是简单的迭放在一起，像一叠迭放的帽子。而且，各层之间的宽松接缝使各层可以独立的水平移动。把各层聚集在一起的唯一力量是重力。

那么它会不会一震就倒呢？不会，原因有两个。第一，塔顶本身就是重力在平面均匀分布的构造，塔顶覆盖的各层塔檐宽大，这种结构在晃动中就如同一根长竿的重力分布在两头一样，走钢丝的演员可以用这种方法保持平衡。两种情形的原理都是靠晃动中的“回转半径”产生的向心力保持平衡。

第二，松散叠加的各层可以前后滑动，它们会与其上下邻层做反方向运动。并在内部与像树干一样悬垂在塔中心天井里的芯柱产生摩擦，每次摩擦，都会向芯柱释放巨大动能，使之像钟摆一样摇摆。有日本学者曾经演示过自己做的五层塔模型，这些模型的芯柱有的接触地面，有的悬垂在二层，当桌面强烈震动时，所有模型都比没有芯柱的模型更有抗震性。最能减震的是芯柱接触地面的一个。

在现实生活中，强有力的芯柱会通过拖动地基上的底盘来传递塔身摇晃的多余能量，如果它是悬垂的，它也能减轻摇摆。总之，塔身就是一个巨大的减震系统。所有的伟大建筑都如同机械构造。不同的是，在机械构造中，工程师们要费尽精力确保部件之间接缝不能松垂脱落。否则机械很快就会散成一堆垃圾。而日本塔工匠们却有意令部件之间的空隙宽大，巧用这些空间分散突发的压力，1400年前，他们就能看到这一点，正如中国有句话叫“游刃有余”，真的是很有智慧啊。