下载文档原格式
应县木塔之结构定性分析结22班江中华 2002010385一、 背景知识山西应县木塔建于公元 1056 年、现高为 65.86 米、塔底直径以木柱外接圆计算为33.15 米，平面呈八角形，有明层五层及明层间设平座层(暗层)四层，实际上是九层高耸木结构建筑。
塔身全部用木材建造，各层均设内外两槽。
在各层内外槽均有 8 个弦面，以柱、柱间叠枋和斗拱形成弦向平面构架，在角柱处交汇。
在内外槽的径向，以内柱、外柱和梁栿及斗拱组成空间构架，内槽内供奉佛像，外檐柱内为游人空间。
它是我国保存完好的年代最早的木塔，也是世界上现存的唯一木结构楼阁式宝塔。
1961 年国务院将其公布为全国重点文物保护单位。
右图就是应县木塔的实体照片，可以看出有以下建筑特点：二层以上各层均以斗拱挑出平座并设置栏杆供人登临凭栏远眺，塔身逐层向内递收，上部高达十余米的相轮铁刹耸立，造型优美，轮廓线变化富于韵律感，塔身雄壮巍峨，挺拔向上，稳如泰山，正如古人赋诗赞曰：远观擎天柱，近似百尺莲。
二、塔的结构定性分析中国的塔不在少数，但是能够流传上千年而依旧巍然挺立的并不多，而像应县木塔这样有特色的更是寥寥无几，真可谓前无古人后无来者了。
要想知道为什么唯独此塔能够经历住千百年的风雨侵蚀、地震、雷电、兵事而不倒，这里面的确有不少偶然的因素在里面，但更多的是反映了事物必然性的原理，因此不可不从其内部结构去进行探究。
塔属于高耸建筑物，对于高耸建筑物常常需要以下问题得到解决方能流芳百世：z沉降；z结构抗震；z抗水平荷载的能力。
下面分别对塔的这些问题一一进行探究。
1．沉降对于高耸建筑物，沉降是个比较敏感的话题，因为它上部荷载大，截面小，对地基的承载力要求就高，为了防止出现沉降差，对地基土的均匀性要求也高。
著名的比萨斜塔之所以会在尚未建完时就明显的有大倾斜，就是地基土承载力不够，最关键的是承载力不均匀。
现代也有不少大型或高层建筑发生整体变形或大规模损坏，大多由于地基选择、处理不当或基础达不到设计施工需求,导致地基或基础失效,从而发生不均匀沉陷、变形而造成，应该让我们引以为戒。
山西应县木塔玄数初探及其加固修复概念设计1李大华天津市地震局（300201）email: leedahua@摘 要：本文研究了中国古老的山西应县木塔维修问题，文中基于中华道教玄学识别了木塔原结构设计的主要尺寸，提出了加固修复的概念设计方案,从而揭示了该项纤维仿木结构技术的重大意义和深远影响。
关键词：应县木塔，结构尺寸，加固修复，概念设计，纤维仿木结构1．前言在文献[1]中，笔者通过山西应县木塔区域历史地震与建塔的关系研究，得出一些结论，即应县木塔始建于北魏太和年间，为道教的崇虚寺，木塔原名为“静轮天宫”，道人寇谦之是该高层建筑的主要设计者，木塔初建成时便毁于该区域历史上最强烈地震动（512年）破坏，现木塔后来建成于辽清宁二年（1056年），其用途之一是为了镇压区域大地震。
笔者努力研究的目的在于揭示应县木塔原建筑设计思想，建筑设计参数，考证木塔重建、改建、加固的演近过程，分析木塔历史沿革与现状，为修复木塔，保护国宝，弘扬中华精神，促进民族科技文化发展尽作者的义务。
本文将根据道家朴素的玄学思想，初步解译应县木塔一千五百年前原建筑设计的基本布局规律、建筑平面图、立面图和基础的主要尺寸，这对于应县木塔修复工程无疑是至关重要的，对研究我国高层建筑科技发展史和未来民族的超高层建筑设计都有重要参考价值。
2．建设依据[2][3]142年（汉安元年）张陵立二十四治于川北、汉中一带，以作为五斗米道传教点，中央设在其中的天师治。
五斗米道的治所，有的也称静室，是供道师修炼或为人治病、闭门思过之用的，取其安静之义。
《要修科仪戒律钞》卷十引《太真科》称：“立天师治，地方八十一步，法九九之数，唯升阳之气。
治正中央名崇虚堂，一区七架六间十二丈，开起堂屋，上当中央二间上作一层崇玄台。
当台中安大香炉，高五尺，恒火贲香。
开东西南三户，户边安窗。
两头马道。
厦南户下飞格上朝礼。
……，崇玄台北五丈起崇仙堂，七间十四丈七架，东为阳仙房，西为阴仙房。
佛宫寺释迦塔位于山西省应县城内西北隅，是中国乃至世界现存最古老、最高大的全木结构高层塔式建筑，俗称“应县木塔”，建于辽清宁二年（1056），外观为五层，实为九层：每两层之间设有一个暗层，这个暗层从外看是装饰性很强的斗拱平座结构，从内看却是坚固刚强的结构层。
这座凝聚了古代匠师聪明才智和精湛工艺的木塔历经了千年风雨、多次地震甚至战争炮火的考验，仍屹立至今，堪称建筑史上的奇迹。
为何应县木塔能如此坚如磐石？这得从木塔的结构与斗拱的相互作用中去寻找答案。
木塔有内外两圈柱网，各层通过柱、梁、斗拱嵌套在一起而形成套筒结构。
辽代木构建筑结构体系进一步创新，在结构中大量使用斜撑构件，保证了结构刚性，改变了传统的四边形体系。
由柱头枋构成的闭合木框起着圈梁作用，木塔的结构体系有如一个刚性很强的八边形套筒，其中斗拱起着关键的稳定作用。
由于斗拱系统本身是由若干小木料即斗、拱等榫接在一起，相当于许多小型的悬臂，它们能够调整倾角、平衡弯矩，因此在受到地震、炮击等异常震动时后，斗拱成为一种阻尼装置，通过斗拱榫卯间的摩擦、错位，可以消耗掉外来的巨大能量，使得木塔具有较好的抗震、抗冲击性能。
即使在现代，这也是理想的抗震结构。
结构布局的合理性使应县木塔在受到多次地震甚至炮击之后依然屹立不倒。
应县木塔内部构造示意图木塔暗层内外槽柱网结构应县木塔的斗拱多达54种，但斗拱的变化并不是杂乱无章，而是根据结构稳定和各层出檐尺度来调整斗拱出跳数与形制变化，如果说应县木塔是一篇惊世乐章，斗拱则无疑是最美妙的音符。
下面我们就来了解一下其中的十处斗拱：1、一层外檐补间铺作：双杪双下昂七铺作，栌斗下用驼峰和蜀柱垫起一足材，耍头层取消，下昂尾过柱中线后被截断。
解析：应县木塔副阶次间与一层、二层的补间铺作都采用了蜀柱，并采用驼峰来稳定蜀柱，使得同一层中补间与柱头铺作高度不同，形成了美妙韵律。
除此以外，其它各层亦有补间铺作将驼峰直接垫于栌斗之下，其作用在于扩大栌斗底面，以避免普拍枋和阑额受集中荷载而被压坏。
2023年最新的应县木塔阅读答案9篇教学目标：应知：世界上各种不同的地区和国家不同造型特点的塔，各种不同的意义和用途。
应会：学会比较、分析、描述塔的特征，能自己设计并拼出塔的造型，用各种线条对塔进行简单的装饰。
教材内容：本课通过让学生欣赏不同文化背景下的塔，三座建筑风格各不相同的塔，代表了不同的文化背景，使学生进一步认识塔这一建筑形式，启发学生关注自己身边的塔，深入了解塔的历史、文化继而增进对家乡的热爱。
书中选用的3幅学生作业学生根据自己记忆完成的作品，塔中的装饰包含着二年级学生对塔的认识和理解。
教学重点：把自己见过的塔用简单的形状表现出来或设计一座有创意的塔。
教学难点：根据塔的造型特点进行表现和装饰，能够表现出塔的雄伟。
教学策略及教法设计通过游戏“拼图比赛”的导入激发孩子们对造型设计的极大兴趣。
也解决了低年级学生对造型的把握欠缺的难题。
课件展示开扩了孩子们的视野，拓宽了思路。
使孩子们了解更多中外不同的塔的文化和人文知识。
课件中展示对塔各种造型的总结，加深了孩子对造型组合的理解。
利用实物投影仪让孩子们对各种造型的线条有一个认识和了解并利用实例学会装饰自己的塔建筑。
教学媒体设计课件课堂展示运用。
实物投影仪课堂展示运用。
教学过程[游戏导入]1. 做游戏：咱们一起来做一个拼图游戏，每个同学都有一个神秘信封，里面有你熟悉的形状圆形、半圆形、三角形、梯形、长方形、三角形，请用5分钟的时间摆一摆，看一看谁能拼摆出塔。
实物投影仪展示学生拼贴作品（学生展示拼好的塔造型老师点评）2. 展示课件：让我们来看看实际生活的塔和和我们自己拼出的塔有什么不同？出示课题：《雄伟的塔》课件展示：中外著名塔图片，应县木塔、北海公园白塔、云南大理三塔、上海电视塔、埃菲尔铁塔、比萨斜塔、二七纪念塔。
教师讲解中外名塔的特点和用途。
我们来对照一下自己的他和这些塔的不同？[知识延伸]1.课件展示塔的每个部位名称和用途塔基、塔身、塔刹2.课件展示各种塔造型的概括图长方形、梯形、三角形、五边形3.分析自己的宝塔属于什么造型？并用画笔将你的宝塔缺少的部分补出，使其完整。
【中国古建筑论文】略谈对木结构建筑的研究1应县木塔的建模与分析全塔采用了四百多组构筑奇巧的斗栱，是木塔最具特色的组成部分。
木塔始建于公元1056年，经历了近千年的环境侵蚀和多次强地震作用，结构变形和损伤严重，亟待修缮加固。
应县木塔的维修加固是中国文物保护工作的重大课题。
自1991年国家文物局批准成立“山西省应县木塔修缮工程领导小组”以来，国家已组织了大量的人力、财力对应县木塔进行了勘测、试验和研究。
目前，应县木塔修缮方案的研究论证工作仍在继续开展，运用现代分析模拟技术进行木塔保护研究，已取得了一批较丰硕的成果。
徐燊等对应县木塔进行了计算机建模方法的研究，提出了可动态修改的三维建模方法，以提高模型制作的效率。
该方法由四个步骤实现:将木塔的构件按斗栱、柱、梁栿进行分类，找出相应的规律性;以现有测绘数据为基准并依据《营造法式》的尺寸制度，以层为单位，构建主体结构的三维复原模型;将实测的变形值编入程序，对复原模型的坐标位置进行动态修改，得到符合现状的残损模型;将各层模型叠合，配上楼梯、栏杆、屋檐、塔顶等构件，完成全部三维复原工作。
张舵等在应县木塔有限元分析模型的研究中，通过引入梁单元组模拟斗栱连接，以解决虚拟半刚性单元难于反映实际构造的问题。
在有限元模型中，把斗栱设为一个在结构上与实际构造相似的梁单元组合，斗栱的各个构件均简化为梁单元杆件并在端部采用刚性连接，通过调整梁单元的刚度来改变斗栱构件的连接刚度。
在此基础上，他们建立了以梁单元为基本单元的木塔有限元模型，并结合木塔的实测模态结果确定了斗拱的刚度。
杜雷鸣等在应县木塔的抗震性能研究中，将斗拱节点域简化为刚接和铰接两种类型。
采用有限元软件ANSYS分别建立了节点域为刚接和铰接的木塔整体有限元模型，并对这两种简化模型开展动力特性分析。
模型分析结果与木塔实测值的对比表明，两种简化模型的分析振型与实测振型基本吻合，且实测频率介于两种简化模型的分析值之间，因此，可用两种简化模型的分析值来界定木塔地震响应的范围。
应县木塔结构浅析作者：张林琳乔璐来源：《商品与质量·学术观察》2014年第03期应县佛宫寺释迦塔位于山西省朔州市应县城内西北佛宫寺内，俗称应县木塔。
建于辽清宁二年（公元1056年），金明昌六年（公元1195年）增修完毕。
它是我国保存完好的年代最早的木塔，也是世界上现存的唯一木结构楼阁式宝塔。
1961年国务院将其公布为全国重点文物保护单位。
山西朔州应县木塔（全景）。
木塔位于寺南北中轴线上的山门与大殿之间，属于“前塔后殿”的布局。
塔建造在四米高的台基上，现高为65.86米，塔底直径以木柱外接圆计算为33.15米，呈平面八角形，塔身全部用木材建造，各层均设内外两槽。
有明层五层及明层间设平座层（暗层）四层，实际上是九层高耸木结构建筑。
因底层为重檐并有回廊，故塔的外观为六层屋檐。
各层均用内、外两圈木柱支撑，内外槽均有8个弦面，每层外有24根柱子，内有八根，以柱、柱间叠枋和斗拱形成弦向平面构架，在角柱处交汇，木柱之间使用了许多斜撑、梁、枋和短柱，组成不同方向的复梁式木架。
在内外槽的径向，以内柱、外柱和梁栿及斗拱组成空间构架，内槽内供奉佛像，外檐柱内为游人空间。
有人计算，整个木塔共用红松木料3000立方，约2600多吨重，整体比例适当，建筑宏伟，艺术精巧，外形稳重庄严。
右图就是应县木塔的实体照片，可以看出有以下建筑特点：二层以上各层均以斗拱挑出平座并设置栏杆供人登临凭栏远眺，塔身逐层向内递收，上部高达十余米的相轮铁刹耸立，造型优美，轮廓线变化富于韵律感，塔身雄壮巍峨，挺拔向上，稳如泰山，正如古人赋诗赞曰：远观擎天柱，近似百尺莲。
该塔身底层南北各开一门，二层以上周设平座栏杆，每层装有木质楼梯，游人逐级攀登，可达顶端。
二至五层每层有四门，均设木隔扇，光线充足，出门凭栏远眺，恒岳如屏，桑干似带，尽收眼底，心旷神怡。
塔内各层均塑佛像。
一层为释迦牟尼，高11米，面目端庄，神态怡然，顶部有精美华丽的藻井，内槽墙壁上画有六幅如来佛像，门洞两侧壁上也绘有金刚、天王、弟子等，壁画色泽鲜艳，人物栩栩如生。
《应县木塔损伤分析及材性微观劣化与保护研究》篇一一、引言应县木塔，位于山西省应县佛宫寺内，是中国现存最高的木结构古塔，具有重要的历史、文化、艺术和科学价值。
然而，随着时间推移，木塔受到了自然环境和人为因素的影响，出现了不同程度的损伤和材性微观劣化。
为了保护这一人类文化遗产，本文对应县木塔的损伤情况进行了详细分析，并对其材性微观劣化进行了深入研究，以期为木塔的保护提供科学依据。
二、应县木塔损伤分析1. 损伤类型应县木塔的损伤主要包括结构性损伤和非结构性损伤。
结构性损伤主要表现在塔身倾斜、梁柱断裂、榫卯松动等方面；非结构性损伤则主要表现在油漆剥落、木材腐朽、虫害侵蚀等方面。
2. 损伤原因应县木塔的损伤原因主要包括自然因素和人为因素。
自然因素如风化、雨蚀、地震等；人为因素如人为破坏、施工不当等。
其中，自然因素是导致木塔损伤的主要原因。
三、材性微观劣化研究1. 材性微观劣化表现应县木塔的材性微观劣化主要表现为木材的腐朽、虫害侵蚀、木材含水率变化等。
这些因素导致木材的力学性能下降，进而影响木塔的结构安全。
2. 材性微观劣化机制木材的材性微观劣化机制主要包括生物侵蚀、化学腐蚀和物理损伤。
生物侵蚀主要是指虫害对木材的侵蚀；化学腐蚀主要是指水分、氧气等对木材的化学作用；物理损伤则是指外力对木材的破坏。
这些因素共同作用，导致木材的材性微观劣化。
四、保护措施建议针对应县木塔的损伤及材性微观劣化问题，本文提出以下保护措施建议：1. 加强监测与维护：定期对应县木塔进行结构安全监测和木材材性检测，及时发现并处理损伤和劣化问题。
2. 防虫防潮：采取有效措施防止虫害和潮湿对木塔的侵害，如安装防虫网、加强通风等。
3. 修复与加固：对已发现的结构性损伤和非结构性损伤进行修复和加固，恢复木塔的结构安全。
4. 科学研究与技术支持：加强对应县木塔的科学研究和技术支持，为保护工作提供科学依据和技术保障。
5. 宣传与教育：加强对应县木塔的宣传和教育，提高公众的保护意识，共同参与到木塔的保护工作中来。
应县木塔建筑设计分析(二)张毅捷;何洋;韩效【摘要】应县木塔创建于1056年(辽清宁二年),平面柱网的基本构成是八边形;在12世纪初成书的《营造法式》中记载有"八棱"做法.那么应县木塔在设计和建造时是否基于这样的手法?这是一个重要的科学命题.在此前的研究中作者通过对38组应县木塔的实测数据进行分析,认为该塔当初并非以前述八棱法为基础进行设计和施工的.该文就这一问题继续深入研究,在批判了过往研究的基础上进一步论证应县木塔最初就是基于准确的正八边形进行设计和施工的,并借鉴日本文献对当年的操作方式进行了推测.【期刊名称】《华中建筑》【年(卷),期】2018(036)009【总页数】2页(P98-99)【关键词】应县木塔;传统建筑设计;《营造法式》;八边形;曲尺【作者】张毅捷;何洋;韩效【作者单位】西南交通大学建筑与设计学院历史所;西南交通大学建筑与设计学院历史所;西南交通大学建筑与设计学院历史所【正文语种】中文【中图分类】TU986.21 背景介绍应县木塔是我国现存唯一的传统木结构高层建筑，是深入研究我国传统木结构建筑技术的重要实例。
传统的木结构建筑技术包括建筑设计技术和施工建造技术，其中有关建筑的平面柱网构成是与两者都相关的关键技术。
应县木塔平面为八边形，那么这个八边形是如何被设计和施工的呢？这既是应县木塔建筑技术的关键问题之一，也是我国数学史、几何学史等科学技术史中的重要命题。
图1 两种八边形的几何尺度比例比较图1a 《法式》八棱法图1b 正八边形2 《法式》“八棱”与正八边形的比较应县木塔创建于1056年（辽代清宁二年），平面柱网为八边形，而此后不久编纂成书的《营造法式》中记载了“八棱”的平面构成，即“八棱径六十，每面二十有五，其斜六十有五。
”这个记述十分简洁，而且是应县木塔创建不久之后的文献中的记载，于是很容易将这种八棱法和应县木塔的设计施工联系起来。
那么这个推测到底是否成立呢？答案是否定的。
