山西的两会声音：国家层面协同攻关“应县木塔严重倾斜关键技术”

▲应县木塔正射影像，

南立面中国文化遗产研究院、天津大学建筑学院

2017年

应县木塔，

全国重点保护文物，

建于辽清宁二年（西元1056年），

位于山西省朔州市应县城内西北佛宫寺内，

全塔自地面至塔尖总高67.31米。

自东汉末叶开始有建造木塔记载以来，

这是保存至今的唯一一座

全木结构八角形楼阁式塔，

是世界高层木结构建筑的典范。

但是，

该塔出现的局部严重倾斜现象。

一直没有较好的解决方案。

在今年全国两会上，

全国政协委员、山西省文化和旅游厅厅长王爱琴

提交了相关提案——

关于设立国家科技创新重点专项，

协同攻关“应县木塔严重倾斜关键技术” 的建议

她建议，

针对应县木塔严重倾斜部位修缮关键技术，

国家层面应加大对其保护工作的支持力度，

开展跨领域、多学科的综合科学研究。

▲全国政协委员、山西省文化和旅游厅厅长王爱琴

应县木塔倾斜严重且持续渐进

据介绍，应县木塔现阶段最为主要的病害是二、三层，尤其是二层局部倾斜严重。经测量，倾斜最严重部位二层西南侧靠北的平柱偏移量超过柱高的1/5，接近柱径。目前木塔整体呈现自西南向东北倾斜且持续渐进发展的态势。

鉴于应县木塔现状损伤效应，王爱琴担心如果遭遇较大地震，其有局部失稳（倒塌）的可能性。因此她急呼加大相关研究力度，尽快制定保护方案，对应县木塔开展及时有效的保护加固势在必行。

现有研究保护陷瓶颈

但目前，针对应县木塔劣化损伤分析多基于考虑材料、连接非线性影响的连续体有限元模型，无法全面反映木塔自身结构实际离散体模型特徵，不具备柱子在重力作用下自复位的特性，造成无法正确解读木塔风险劣化损伤发展机理和稳定承载机理的现实状况。古建筑风险分析模型、劣化损伤机理和安全稳定承载机理与现代工程有著重大区别，在现代结构已有的理论研究基础上採用原有的数值模拟分析不能实际应用于应县木塔，也不能适用于其他木结构古建筑。要想解决应县木塔现有问题，必须深入掌握古建筑结构原理与构造做法及材料特性，基于大科学装置开展大科学研究，实现理论方法创新。这也是目前其他古建筑风险防控和保护利用的迫切需求。

据了解，近年来，中国文化遗产研究院针对应县木塔分层结构特性经多方深入研究及保护实践中的应用，已取得一定进展。但现阶段，应县木塔的保护研究急需文物保护引领多学科协同，集中科研力量突破结构分析方法与结构试验的瓶颈。

三建议吁国家层面支持

面对应县木塔存在的险情和技术难题，王爱琴从三方面提出了研究保护建议。

设立国家科技创新重点专项。

建议由科技部牵头，设立应县木塔倾斜治理关键技术研发重点专项，并纳入“十四五”国家重点研发计划、国家自然科学基金重大专案，由相关领域研究实力强劲的文博科研单位、科研院校协作，针对应县木塔严重倾斜部位修缮关键技术，开展跨领域、多学科的综合科学研究。

建立应县木塔保护研究团队。

建议依託中国文物遗产研究院应县木塔工作站，建立应县木塔保护研究团队，将文物、结构、力学、材料、地质、监测等多方面人才彙聚，进一步根据应县木塔倾斜治理关键技术研发的相关成果，提出应县木塔的保护方案。包括建立有效的木塔结构分析理论及方法、足尺局部模型及大比例全塔模型的静、动力结构试验、现代技术综合实施木塔现状详细勘察、构建全面监测体系、木塔建造沿革多学科探研等。

做好应县木塔的数字化保护工作。

建议在应县木塔保护修缮前扎实开展应县木塔的数字化保护工作，借助先进的科学技术对文物进行全面勘察测绘，建立应县木塔完整的数字资讯档案，为应县木塔保护修缮关键技术研发提供科学严谨的资料支撑。

2020年10月19日，

新华社曾刊发长文：

千年国宝扭曲变形倾斜，

修缮方案却“难产”

一时间，

应县木塔的保护问题再次引起关注。

文中对应县木塔的“病情”

进行了详细解说，

现摘录部分内容如下——

▲应县木塔的航拍照。

新华社记者徐伟 摄

世界最高木塔“病”得很厉害

“玲珑峻碧倚苍穹，海内浮图第一工”“如峰拔地耸霄雄，万木桓桓镇梵宫”……这些赞美应县木塔的诗句，讴歌了我国古代匠人们的伟大创造。

应县木塔，又称佛宫寺释迦塔，建于1056年，塔高67.31米，被列为第一批全国重点文物保护单位。它与法国埃菲尔铁塔、意大利比萨斜塔并称“世界三大奇塔”。

近代日本建筑学科的创始者伊东忠太，曾在其著作《中国建筑史》中，这样对比应县木塔与日本的木塔：斗拱之制变化之多源自意匠之丰富，这与日本那种千篇一律、每一层都使用相同斗拱的手法相比，孰优孰劣自不待论。

木塔还有佛像、壁画彩绘、匾额楹联、碑刻等众多附属文物。20世纪后半叶，塔内还发现了佛经、《采药图》等许多珍贵的辽代文物。

然而，这座建于辽代的千年奇塔却“生病”了。

历经风雨侵蚀、地震损伤、战火破坏，木塔塔体已扭曲变形。尤其是二十世纪三十年代，木塔二到五层的夹泥墙被人为拆除，对木塔结构产生了严重影响。

记者在《梁思成全集》里看到，1933年，中国营造学社的梁思成、莫宗江等人，第一次调查测绘应县木塔时，认为“这塔的现状尚不坏，虽略有朽裂处”。当时，应县有关人士想修塔，梁思成还热心地准备加入。

然而，木塔很快在没有梁思成等人参与的情况下被“修”了。

本来，塔身上部四个明层，除了东南西北四个正方向的当中一间安装格扇门外，其余都是内含斜撑子的夹泥墙。这次维修后，夹泥墙统统被拆改为格扇门。

▲木塔的格扇门。新华社记者徐伟 摄

原来，当地主张修塔的人士认为，玲珑宝塔不玲珑，破坏了风水。因此，将夹泥墙改成了轻巧透风的格扇门。

梁思成痛惜再三，称其为“木塔八百余年以来最大的厄运”。他认为“这种灰泥墙壁，可避风雨，斜戗对于构架尤能增强其坚固。最近应县士绅，擅将墙壁拆除，代以格子门，不惟毁坏了可贵的古壁画，改变了古建筑的原形，而且对于塔的保固方面，尤有莫大的影响。在最近的将来，必须恢复原状，否则适足以促短塔的寿命而已”。

十余年后，木塔表现出的“病态”，证实了梁思成当年的忧虑。1950年，时任清华大学营建系副教授的莫宗江，参加雁北文物勘查团再次探访木塔时，发现它已扭转、倾斜，部分构件脱榫、劈裂。

记者查阅莫宗江所著的《雁北文物勘查团报告》，他在书中痛惜：“自夹泥墙被拆除改成格扇门以来，仅仅经过十四五年，塔身已可以看出歪向东北。在第二层内的各柱向东北倾斜最甚，上部的重心已经离开了正中，各柱头的榫口大多已经松脱，或已因倾斜扭转而劈裂，如果听任这种情况继续恶化下去，将更难修理，甚至可能突然坍毁。”

“拆掉夹泥墙后，木塔的侧移刚度和扭转刚度都变小，因此在风荷载和震动荷载等作用下，比以前的变形量增大了。”太原理工大学土木工程学院教授李铁英说。

2004年，山西省文物局在《关于应县木塔修缮保护工程情况的报告》中，提到木塔“病情”：塔体已扭曲变形，荷载失衡，出现严重的倾斜压缩，塔身整体向东北倾斜65厘米，塔身累计压缩88厘米，二层外槽西面北角柱相对下沉值达20厘米，西南面南平柱柱身向东北方向倾斜达50厘米等，塔身下部承重部位多处出现构件劈裂、梁枋折断、结构走闪错位等险情。

▲木塔二层倾斜较严重的柱子。

新华社记者王学涛 摄

1999年6月至2000年5月，受原应县木塔修缮保护工程管理委员会委托，原山西省古建筑保护研究所对木塔进行了残损状况专项勘测，仅测绘就持续了6个月。一位不愿透露姓名的文物工作者告诉记者，当时他们下了苦功夫，对危险、隐蔽之处的残损构件也进行了测绘，发现劈裂、折断、缺损等残损点300余处。

“木塔确实‘生病’了，病得还很厉害。”这位文物工作者说。

局部加固与防护工作宜早不宜晚

2007年，中国文化遗产研究院成为木塔保护工程的技术牵头单位。经过十余年监测，该研究院发现，近年来二层明层自西南向东北方向，倾斜持续稳定增加，但倾斜变形过程未出现突变。

在应县木塔保护研究所，中国文化遗产研究院研究馆员永昕群，就监测结果向记者做了详细说明。他说，木塔变形还在持续稳定发展，目前变形最大的位置在二层西南侧，其中编号23号柱的现有倾斜量最大，2015年测量的柱子倾斜量（柱头中心相对于柱脚中心）超过56厘米。近5年，它的倾斜水平偏移量发展也最大，平均每年2毫米多。

永昕群介绍，其他柱子倾斜变形，大体上自西南向东北逐渐减小，北侧和东北侧有个别柱子外倾，所以整个二层八边形外槽的变形，是从西南向东北推的状态，八边形内槽同样有这样的变形趋势。二层倾斜变形，反映在柱头高度上的变化是，有的柱头因内倾而沉降，有的柱头则因外倾而上顶，也连带上面几层柱子标高有相应的变化。

▲从外观看，木塔二层西面屋檐明显下沉，

柱子向内倾斜。新华社记者徐伟 摄

“倾斜持续增加，说明木塔未处于稳定状态。对严重倾斜的柱子，如果不采取针对性的加固、防护措施，可能会局部失稳，甚至在地质灾害中，出现局部或整体垮塌。”永昕群说。

记者站在正西方向眺望木塔，发现二层屋檐明显下沉，柱子向内倾斜。部分柱子倾斜严重，不少木构件出现开裂、劈裂、脱榫、被压碎等情形。因为多年来禁止游客攀登，木塔已成为鸽子的家。

▲用手机展示柱子的倾斜状况。

新华社记者徐伟 摄

永昕群认为，通过这几年的监测，已经基本摸清木塔的变形形态、变形特点和速率。在这种情况下，可以实施有针对性的、较小干预度的局部加固与防护工作，而且宜早不宜晚。

“一方面可以起到防灾作用，另一方面能为深入研究及编制全面、充分的修缮方案争取时间。”永昕群说。

▲木塔内一处开裂的柱子和端头被压劈的普拍枋。

新华社记者王学涛 摄

应县木塔百年变迁

▲伊东1902年拍摄的应县木塔外观

▲伊东1902年拍摄的应县木塔局部

▲1928年前后的应县木塔（推测）

▲上世纪30年代的应县木塔

▲梁思成第一次考察时的旧照，

可以看到每层都还有泥墙

（图：梁思成《山西应县佛宫寺辽释迦木塔》）

▲亚细亚大观172回第2张（1938年9月出版），

应县木塔东北角方向拍照。

▲佛宫寺门前

▲1938年释迦塔（应县木塔）的近景

▲左：1942年的应县木塔 长广敏雄 摄

右：1950年代的木塔

▲1966年的应县木塔

▲1966年的应县木塔

▲1966年的应县木塔

▲1966年的应县木塔

▲上世纪五六十年代的应县木塔

图源：畅华.照片记录沿途风光的行者

▲上世纪七十年代的应县木塔

图源：畅华.照片记录沿途风光的行者

▲上世纪八十年代的应县木塔

图源：畅华.照片记录沿途风光的行者

▲二十一世纪的应县木塔

图源：畅华.照片记录沿途风光的行者

▲应县木塔南立面近景（2011年）

▲自东北方望应县木塔与寺院全景（2011年）

▲四层明层内槽内景（李鹰摄，2018年）

▲一层内景 （2018年）

▲应县木塔南立面近景（2020年）

▲应县木塔近照

来源｜文博山西