泉州杂谈 017：解密经历八级地震不倒的东西塔

泉州开元寺的东西塔是我国现存最高也是最大的一对石塔，在造型规制和建筑结构方面，还不曾有什么石塔能超越它。东西塔既是南宋泉州佛教极盛的标志，也是南宋泉州社会经济繁荣的象征。

镇国塔邮票

我在2017年作为《奥利弗游中国》“一带一路”国际合作高峰论坛特别节目的嘉宾，带着奥利弗来到开元寺，向他介绍起作为泉州标志的东西塔。当他听说这两座石塔曾经经历过八级地震依然屹立不倒，不由得竖起大拇指点赞。

我曾骑行过丝绸之路西端的欧洲国家，在那儿也有类似的塔型建筑，那就是天主教堂配套的钟楼。其中最著名的当属比萨斜塔，它因为松软的地基而倾斜了，但是却以矫正重心的香蕉形塔身成为了建筑史上的奇迹。其他的著名钟楼可没那么幸运，威尼斯的圣马可钟楼曾经开裂倒塌过，博洛尼亚的双子塔之一在修建时就因基础不牢而倒塌。

由此可见，光是建造一座高耸的塔型建筑就不是一件容易的事情，更不用说还要历经各种自然灾害的摧残，所有现存的古塔都可以称之为“塔坚强”。正是因为这份“坚强”代表了城市精神，使东西塔成为了泉州的标志。

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1604年12月29日(明万历三十二年十月初九酉时)夜，泉州古城的人们刚要进入梦乡，突然传来一阵阵闷雷似的巨响把人们惊醒，顷刻之间山摇地动，房倒屋塌，整座古城象大海中的小舟颠簸不止,距震中1000多公里外的广西遂溪、湖北钟祥、汉川和上海、苏州等地的人们都感到了震动，我国东南部10个省市自治区的120多个县记载了这次地震。

这次地震造成的破坏十分严重和广泛，泉州府(今晋江地区)至兴化府(今莆田地区)受灾最重。山崩地裂普遍,涌沙冒水激烈，城楼崩塌厉害，民房倒毁无数，人畜伤亡众多。明、清有关的府志、县志和乡志等都记载有当时的灾情：顷刻间,泉州古城楼铺雉堞倾圯殆尽，城内外庐舍倾圯，地裂数处，郡城尤甚。建筑十分考究的开元寺东西镇国塔遭到破坏，东塔第一层尖石坠落，第二层和第三层扶栏碎裂，顶盖槟石从南倒落。历史上有名的横跨海湾的梁式石桥——洛阳桥(建于唐朝，宋朝皇祐年间加以修理，全长 834米，共有58个桥墩)，大震时受到损伤，强余震时"桥圯，大石梁折入于海，桥北故址塌"。地震还使停泊在海边的许多船只沉没。

如果参考近代的唐山和汶川大地震的惨烈状况，哪怕是现代建筑，都很少能够在八级地震中幸存，这两座建于700多年前的石塔是如何做到的呢？

1926年修复前的东西塔

万丈高楼平地起，东西塔经历八级地震不到的秘密首先要从地基说起。

东西塔工程浩大，采用南安石砻的花岗岩，抗压强度大，坚固耐冻，耐风化，耐腐蚀。东塔耗用石材约3345立方米，自重约10370吨左右；西塔耗用石材约2900立方米，自重约9140吨左右。如此惊人的重量，对于地基是一个极大地考验。我曾在意大利见过许多的斜塔，之所以倾斜，就是因为塔身过重，而地基却是松软的。东西塔的种类相较于欧洲那些钟楼，可以说是有过之而无不及，如果没有坚固的地基，是无法支撑其屹立至今的。

有关部门曾于1977年和1986年先后两次对东西塔地基进行过探测，勘查的结论认为两塔外围地质浅层结构可分为四层：第一层为人工填土，第二层为黏土，第三层为亚黏土，第四层为风化壳。离地面20米以下为花岗岩基石。东西塔的基础建立在这样的地质结构上，对整体塔身的荷载稳定性是极为可靠的，允载承压力可达50T/m²以上。

接下来，再从工程设计上来分析，东西塔的设计上基本相同，都是平面八角套筒结构仿木五层楼阁攒顶式建筑。东塔高48.27米，西塔高45.066米，泉州东西塔虽然不是全国 第一对（座）石塔，但是建筑技术上却是第一流的。

平面八角是我国古塔建筑比较普遍的形制，从物理学角度分析，物体的支点越多，稳定性越强。塔平面呈正八角形，其内角均为120°，地震时受力面积大，震波分散均匀，比起90° 角的四方形更不易受破坏。同时，八角形的塔身能够削弱来自任何一个方向风力的作用，从而使塔的刚度、整体性和稳定性都有所增强。英文中的中国塔为“Pagoda”，发音与闽南话的“八角塔”极为相似，这或许与泉州在宋元时期作为东方第一大港，成为传播中华文化的纽带有着一定的关系。

镇国塔平面图

东西塔采取逐层收分的做法来增加塔身轮廓线条的变化，既造成一种协和匀称的塔型，又大大加强了塔身重心的稳定性。

东西塔的五层塔身从上到下采用丁顺砌体，用厚30-40厘米、长1-2米的条石，一层横向，一层纵向，交换相迭砌筑而成，形成平均约2米厚的塔壁。这种一顺多丁的砌筑法更具有力学上的优点，它能从上下纵横四个方面加强塔身整体牢固性，最大程度的减低砌体剪应力的破坏。

塔室内大石梁和丁顺砌体

东西塔塔身的立面布置也很讲究，每一层都按八角八面与上下相邻层面采取相间错位的方法开设四门四龛。这样可以避免塔门或塔龛从上到下排列在一条垂直线上会产生纵向开裂的缺点，同时也为防止塔身自上而下每一边的垂立面压重不平衡，以便使塔身压重向八边垂直面平均分散，从而提高抗震能力。

在经常遭遇台风的泉州，抗风也是一个必须考虑的因素。每遇大风，不管来自哪个方向，塔身各层各面都有门道相通，可以引风穿堂过室，减少塔身自身阻力。

门龛错位

再看塔壁外的大立柱，这里有许多人都未曾注意的黑科技——三段叠接形式。从第二层开始至第四层，所有大立柱并不是浑然一根，而是用三段短石柱（下面一段长，上面两段短），叠接而成。

三段叠接手法具有减轻地震破坏的作用。叠接后的石柱有缝隙，地震发生时，这些缝隙便产生一种间离、缓冲作用，能抵制摩擦和挤压的冲力，从而抵消一部分地震能量，不至于使塔柱断裂而造成塔身倒塌。

三段叠接手法

东西塔的塔檐也格外的有特色，它在工艺上参考了《营造法式》上的木作制度，采用的是仿木斗拱的方式，缩短了梁枋的跨度，增强梁头剪力。使得塔檐既具备了木作的轻巧，又具备了石建的强度，把中国古代石建筑技术推到一个新的水平。

仿木斗拱

东西塔是单体高层建筑，绝对平面小，因此它的重心稳定与否是至关重要的。最后，我将跟大家介绍其中东西塔重心稳定的核心技术——塔心柱。

平时，大家往往被东西塔表面精美的雕刻所吸引，却忽略了在东西塔的塔室中心，用花岗岩条石砌筑起的平面八角形的塔心柱。塔心柱横截面平均对角线4.5米，从第一层直通塔顶，是塔身的“脊梁骨”。连着“脊梁骨”的“肋骨”，就是每一层在塔心柱和塔室内壁之间架起来的大石梁。

如果从平面上来看，东西塔就像一个自行车车轮：塔心柱就像车轮的轴心，塔壁就像轮毂，八条大石梁就像八根辐条，连接着车轮的花鼓和轮毂，组成一个辐辏状的套筒式绞结体。外围的塔壁和室内的塔心柱紧紧牵拉，相互撑抵，保证了塔身重心的聚向力，从整体上起到了加固作用。

镇国塔剖面图

泉州东西塔集仿木结构、 阁形塔身和套筒式塔室为一体，通过仿木斗拱构件，塔心柱和辐辏梁 ，一顺多丁砌筑法，平面八角的稳定性，比例适合的高度，合理的隔层和逐层收分，门龛错位排列，分段接柱，稳固的基础等手法，从各个方面把塔身组成一个结构严谨、整体规则的几何形建筑物，使得每一个构件，每一个部分，都能充分发挥抗压、抗剪、抗震的能力。充分发挥了石材在建筑刚度和应力的抗压方面的优越性，尽可能的避免构件承受抗拉、抗弯的负担，使得东西塔屹立700余年而无恙。