砖石古塔的力学性能及鉴定与加固方法的研究

西安建筑科技大学硕士学位论文砖石古塔的力学性能及鉴定与加固方法的研究姓名：沈治国申请学位级别：硕士专业：结构工程指导教师：陈平20050401苎！苎些鼍苎竺苎望耋鎏垡婆篓鏊笪鎏鍪皇苎！苎砦苎苎型１１。

绪论１．１中国古塔发展简史１１１塔的起源中国是～个文明古国，她雄踞东方，疆域辽阔，历史悠久，有着七千多年的建筑』匀史，至今仍保存着丰富的建筑遗迹．如秦砖汉瓦、隋唐寺塔、两宋祠观、明清故宫、单家苑圄、苏州园林……这些建筑是中国文化的重要组成部分。

作为中国文化的一部分，古塔在我国建筑的发展史上占有极其重要的地位。

我国的塔数量很多，分布也很广，根据各地情况的不同，塔本身的式样有很多的变化。

我国塔主要由两部分组成，一是属于佛教寺院的塔，叫佛塔，在数量上占绝大部分的分额：…是明清时代风水学说兴起后大量建造的文峰塔或风水塔，虽数量不太多但也有其独到的特点。

佛塔原称宰屠婆【ｌｌ［１ｌ（ｓｔｕｐａ），意为坟墓，是圣者、劁ｔ－Ｉ印度早期Ｓｔｕｐａ颓形高僧逝世（佛教称圆寂）后，作为纪念的一种建筑物，发源于古印度，随同佛教传入我国，叉由于我国佛教的Array拉展，佛塔也随之在各地建造。

其形象最初只是一个阑球形体，状似馒头；其中间顶部安放一铣杆，后来发展为塔刹，见寿图ｌ一１。

传入我国后，其型体发生了根本性的变化，平面有圆形、方形以及多边形数种，圈１—２为云南大理干寻塔内的“牢屠婆塔”。

佛教徒最崇拜牵屠婆，将其奉为至宝。

故儿为先师所造的塔，都想法设法体现祟奉，对塔的形式也尽量运用，因而各地寺院中所见到的宰屠婆形状不尽相同。

另一种文峰塔，是从公元１４世纪开始在我国各地发展起来的。

大多是古代人们为使当地文风、文脉顺达，多出人才，根据风水理论而建造的，具有标志性和观赏图Ｉ－２云南犬埋干寻蜡内“宰屠垫塔”性双重意义。

文峰塔的平面一般都建成方形、六角形、八角形、圆形等，与佛塔平面基本相同。

其层数出三层到十三层不等，每层瘟ｉ度在３米以上最高的塔达８６米。

文峰塔所用材料以砖为主，选用石材建造的为数不多。

最高的塔达８６米。

文峰塔所用材料以砖为主，选用石材建造的为数不多。

西安建筑科技大学硕士学位论文这两部分塔尽管建造目的不尽相同，但都属于神权思想的产物。

这些塔都反映了当时、当地的思想认识和经济情况，也就是说，塔是一个城镇在某一历史时期民情与经济状况的代表物。

建塔所用的材质，则表现了当地在该历史时期的经济状况。

右图１－３为陕西省韩城党家村的文星阁，建于清朝，是一座典型的文峰塔。

对于此塔的风水有两种浣法：一是说此塔坐落在党家村东南角的小学旁，是前人为了留住本村的文脉，希望多出秀才、进士等文人：二是说党家村形状类似一个葫芦，文星阁此处正好处＝ｊ二ｉ萌芦的嘴部，为了不使本村的财富外流。

１，１，２吉塔在我国的发展（１）古塔的发展历史塔在我国的历史很悠久，早在东汉术年的丹阳地区就有人建过木塔。

到了南北朝时代，木塔的数量越闰卜３韩城党家村文星阁（文峰塔）来越多，规模也逐步扩大。

我国砖塔则比木塔略晚，器史书记载西晋太康六年（公元２８５年），太康寺已建成了二层砖塔。

自此以后各地接连不断的建造砖塔，结果成为木塔与砖塔并行。

北魏皇兴元年已有建造高层砖塔的记载。

河南嵩山嵩岳塔（图卜４＞就是北魏饰带所建，是一座外部密檐内部楼阁式塔，全部用砖砌筑。

北魏是我国历史上第一次建塔高潮。

到了隋朝，开国皇帝杨坚曾在全国各州的寺院造塔达二百多座。

在全国同时建造如此多的塔，这在我国历史上是前所未有的。

当时所建造的都是舍利塔，并且全部是木塔，可惜都没有保存下来。

唐代时期，佛教得到前所未有的发展，各派都建立佛寺，并在寺内建塔。

保存至今的唐塔在关中、琶封和北京房山等处数量还很多。

唐代的砖塔体形高大，平面多为方形，内部以空简式结构为主，外观为楼阁式。

有的内部做图１－４最古老的塔（河南嵩岳塔）楼阁外部为密檐，塔室采用木过梁，上铺木楼板，登塔用木梯，按层折上。

从唐代建塔的质量和数量来看，是我国历史上的第二次建塔高潮时期。

宋代塔平面多数为八角形，少数作六角形，采用楼阁式塔的式样。

内部结构分类，则有的塔一样。

是一种纪念性建筑。

这种塔所以得到比较大的发展，主要在于仿效大型楼阁式塔的式样，适应北方的天时地利，所以这种实心密檐式塔在北方得到了大量的发展。

图ｌ巧楼阁式塔（苏州瑞光塔）图ｌ－６密檐式塔（北京天宁寺塔）图卜７喇嘛塔图１＿８过街塔翻１－９碧云寺金丹Ｕ宝座塔第三个类型为喇嘛塔（即藏传佛塔）。

元代开国皇帝忽必烈，邀请尼泊尔阿尼哥于北京妙应寺造塔后，此种塔被确立为喇嘛塔的标准式样塔（图ｌ一７）。

后历明、清两代，普遍建于喇嘛教的势力范围区域中。

还有一些过街塔（见图ｌ一８），也做成喇嘛塔式样，也应归属于喇西安建筑科技大学硕士学位论文嘛塔的范畴。

第四个类型为金刚宝座塔（图１－９）。

这一式样的塔别致而突出，全国仅有十数座，都建在寺院里。

这类塔平面方形，每座都建筑在一座金剐宝座台上。

从洞门可以登上平台。

台ｊ二中心部位建一大塔，四角各建一小塔，共五座塔，故通常成为五塔。

这类塔现存的只有元、明、清三个时代的遗物。

第五个类型为“无缝塔”。

这类塔又称为“中国宰屠婆式塔”，其下端为一大基座，上部安设—个半圆球，即牢屠婆，代替塔顶，也代表塔刹，图卜ｌＯ所示云南大姚自塔为典型的无缝塔。

此类塔常常用于墓塔之中，源于印度搴屠婆，只是在我国建造时加上了基座与塔身。

第六个类型为“幢式塔”。

我国佛教寺院有经幢的设置，所谓经幢是用石材制作，形状犹如石塔的雏形。

它力求模仿塔的形象，故有台基、基座、幢身，腰檐、二层幢身、上部腰檐幢顶等，见下图卜ｌｌ所示北京云居寺塔。

第七个类型为“造像塔”。

造像塔种类很多，一座塔有一个或几个佛像、有的塔在塔身上雕刻佛像，也有的塔的局部雕刻佛像，亦有两者兼有之地，这些塔都叫做“造像塔”。

北魏时代佛教盛行，到处建寺造塔．雕刻佛像、建造像塔，当始于此。

造像塔也袒其它塔一样有基座、塔身、塔顶，大都在塔身部位重点雕刻佛像。

有的塔分层，在各层都雕如大大小小的佛像：有的塔不分层，就只在每暖雕出大佛像：也有的塔在端部建一个佛像头，塔的檐颀作为塔顶。

具体形制可参见下图卜１２所示江苏万佛石塔。

图卜１０无缝塔（云南大姚白塔）翻卜１１幢式塔（北京云居寺塔）图卜１２造像塔（福建开元寺塔）从建塔的地点及位置看，一般佛塔都建在寺院里，个别的建在寺院外侧。

寺院在我国分布广泛，从平川到深山，从城镇到乡村，都建有寺院。

凡是历史悠久的古老寺院，都必然有塔，只是有的寺院医年代久远而毁坏，就只剩下孤塔，这也是常见的情况。

所以说“有塔必西安建筑科技大学硕士学位论文有寺”但“有寺不一定有塔”。

由于地理环境与气候条件的缘故，南方与北方的佛塔造型不尽相同。

南方的塔以浙江、江苏、安徽、江西、广东等地为主，苏州瑞光塔（图１—５），可作为这一地区塔的代表。

这些塔的塔身都有平座，有栏杆，做腰檐与飞檐挑角，具有一种玲珑瘦削、轻巧秀丽的风格。

北方塔以河北、河南、山西、陕西、甘肃、辽宁等地为代表，表现出梁枋、斗棋、腰搪等，精工细作，具有雄伟壮观、庄严稳重的特点。

北京天宁寺塔（图卜６），较全面地体现了北方塔的风格。

中国塔内容丰富多彩，不胜枚举。

除上述形式外，还创造性的做出许多特殊式样。

甘肃敦煌佛塔，形制好似一个大花瓶（图卜１３）。

山东里城塔，是一个大塔带五个小塔，互相连在一起。

塔顶做成小型房屋，以代替瓦面，实质上是一座金刚宝座塔了（图卜１４）。

云南锏水文笔塔，做成一支大笔式样（图卜】５）。

河南安阳天宁寺塔（图卜１６），上大下小，式样与常见的塔不同。

呼和浩特万部华严经塔，上下一样粗，没有收分。

图卜１３敦煌佛塔图１—１４山东里城图卜１５云南文笔图１一Ｌ６天宁寺塔虽然木塔建造的最早，但不坚固、不耐久，后来逐渐被淘汰了。

从西晋开始建造砖塔，选用砖材不但方便灵活，且具有耐久性能，因而砖塔一直没有间断。

用石材建造大型塔，仅限于南方产石材地区，尽管如此，大型石塔还是比较少见。

从五代开始，还采用金属材料造塔，主要是采用铜、铁。

如广州光孝寺南汉铁塔（图卜１７）、江苏镇江甘露毒铁塔（图卜１８）、湖北当阳玉泉寺铁塔（图ｌ一１９）、山东济宁铁塔、山西血台山大显通寺铁塔、山东泰安岱庙铁塔等。

由于过去采矿和冶炼水平低，金属材料很少，所以用金属材料造塔一直没有得到发展。

唐代砖塔仅仿照术结构建筑，四面砌砖，以本梁板做成楼层，以术梯上下。

这种结构～Ｈ遇到火灾，木构件随即焚毁一空，只留下…个砖筒。

这种结构纵横之间没有连接构件，如图卜１７广州光孝寺南汉铁塔圈１－１８镇江甘露寺铁塔圈卜１９湖北玉泉寺铁塔遇到地震就会出现门洞窗口部位开裂，甚至侄Ｉ塌。

宋代总结唐代空筒塔不牢固、不安全的教训，对塔的内部进行改革，出现许多前所未有的结构方法。

这些方法都普遍增加了塔内部的横向结构力，使之坚固安全。

壁内折上式结构的方法，是在塔的外部之内设塔梯，按塔的平面形状折上，楼层改用砖层；砌塔外壁的同时砌楼层。

因此，楼层、外壁、塔梯之部分构造结合在一起。

层层如此，这样就使塔的内部增加了整体性，上下左右联结在一起，具有较好的剐度。

这种结构方法，不但宋塔中普遍采用，明代砖塔也广泛应用。

宋代砖塔增加了平座，改交了唐塔不能走出外廊的缺陷。

塔的楼板构造，有运用小砖叠涩法、八角形叠涩法、穹隆法、拱券法、八角攒角法、八角筒券法、斗棋承托法等多种方法。

这些改革说明，从宋代丌始，造塔的工程技术水平有了更进一步的提高。

古塔传入我国后，随着古代建筑的发展，古塔的形制也不断地发展，具体发展演变道程可通过图１－２０直观反应出来。

我国在造塔工程技术方面的成就很高，以砖塔来说，～座十三层的塔可高达８０余米，相当于现代楼房２０多层。

用砖块把塔建造到如此高度，而截面积相对又很小，若没有很高的工程技术水平是不可能建成的。

我国古代建筑，施工时都使用脚手架，建筑离塔亦姥适用脚手架旌工。

塔有方形、圆形、六角形、八角形阻种平面，臆工时者僳用单排插杆脚手架，扶第一层到最顶层。

当施工完毕后，再将脚手架逐步拆除。

使用单排插杆脚手絮，可从现存的塔身留下的插杆洞眼分析得出。

过去流传的一种说法，说砖塔施工是用堆土法，即堆一层士修～层塔，完毕后再将土清除掉口】。

这种传说，仅是后人的臆测，没有科学依据。

王时期，塔的建造达到了空前的高潮。

阿育王立佛教为国教，下令建造了佛教史上盛称的“阿育王八万四千宝塔”。

图卜２ｌ泰国佛塔图１－２２尼泊职ｆ尊拿佛塔图卜２３缅甸火金塔ＳｈｗｅｄａｇｏｎＰａｙａ图ｌ一２４比萨剥塔印度的塔有两种：一种是埋葬佛舍利、佛骨等的“窜屠婆（ｓｔｕｐａ）”，属于坟冢的性质。

另一种是所谓的·‘支提”或“制底”，内无舍利，称做庙，即所谓的塔庙ａ西安建筑科技大学硬士学位论文■●■■●●●●●●●■●＿Ｉ■■■■●■■●■●●■●●■●●■■■■■■■■■●■●●■■●■■●●●—■●●●■■■●●■■——●■■■■■■■●■■■■●■■＿２．古塔的结构类型及特点２．１古塔的结构构造古塔的建筑构造，由于所使用的建筑材料不同构方法，与木结构的宫殿，寺观楼阁等相同，用传统的抬梁式或穿斗式结构方法进行建造，由房架、飞椽、望板、屋顶等部分组成。