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沒(méi)有釘子如何蓋高樓?解密古建筑黑科技“斗拱”的奧秘

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在中國(guó)古建筑的屋檐下,常常能看到一組層層疊疊、造型獨(dú)特的木結(jié)構(gòu),這就是“斗拱”。它可不是簡(jiǎn)單的裝飾,而是核心的承重構(gòu)件。

工匠們利用木塊的榫卯咬合,將屋頂?shù)木薮髩毫η擅罘稚鬟f,使得不用一顆鐵釘也能建造高大穩(wěn)固的木建筑成為可能。

不用一顆釘,木頭也能“鎖”住萬(wàn)鈞之力?

每次我們仰望故宮的殿宇,或是贊嘆應(yīng)縣木塔的挺拔時(shí),目光常常會(huì)落在一處特別的結(jié)構(gòu)上就在柱頭和屋頂(或者樓板)之間,那些層層疊疊、看起來(lái)很復(fù)雜的木頭構(gòu)件,那就是“斗拱”。



其實(shí)將它拆解開(kāi)看,基本單元并不神秘。方木塊叫“斗”,彎木條叫“拱”,有時(shí)候還會(huì)加上斜向的長(zhǎng)條木稱為“昂”,這在早期或比較重要的建筑里更常見(jiàn),工匠們會(huì)預(yù)先按標(biāo)準(zhǔn)尺寸把這些構(gòu)件做好。



奇妙之處在于它們的組合方式,這些木構(gòu)件完全依靠榫卯結(jié)構(gòu)互相穿插、咬合、層疊在一起,形成一個(gè)整體。

整個(gè)過(guò)程不用一根釘子,也不抹膠水,全憑木材本身的卯榫連接和構(gòu)件間的承托力、摩擦力牢牢固定。



可以說(shuō),每一塊木頭都有它不多不少、恰到好處的位置和任務(wù),共同支撐起上方的結(jié)構(gòu)。

那么,這套復(fù)雜的木頭組合,首要解決的問(wèn)題是承重。想象一下,巨大而沉重的屋頂,如果直接壓在面積相對(duì)較小的柱子頂端,那接觸點(diǎn)的壓力得有多大?柱頭很可能承受不住



斗拱就在柱頂和屋頂之間形成了一個(gè)過(guò)渡層,它逐層擴(kuò)展開(kāi)來(lái),有效增大了承壓面積,把集中的巨大重量,均勻、平緩地傳遞到柱身上。

同時(shí),斗拱的結(jié)構(gòu)還能巧妙地向外延伸一層層挑出屋檐,這樣做的好處顯而易見(jiàn)。一方面讓建筑外觀顯得更加雄偉、舒展。

另一方面,寬大的屋檐能更好地遮風(fēng)擋雨,保護(hù)下面的墻體和柱子,對(duì)于木結(jié)構(gòu)建筑來(lái)說(shuō),這大大延長(zhǎng)了它的使用壽命。



在沒(méi)有現(xiàn)代材料和技術(shù)的古代,斗拱就是先輩們應(yīng)對(duì)大體量、大跨度木結(jié)構(gòu)建筑承重挑戰(zhàn)的杰出方案。



但你以為斗拱的能耐就只是傳遞重量、支撐屋檐這么簡(jiǎn)單?如果深入了解,你會(huì)發(fā)現(xiàn)它的作用,可能還遠(yuǎn)不止這些。

看似不起眼,卻是抗震保命的“減震器”!

為了讓家園更穩(wěn)固,我們的老祖宗早就開(kāi)始琢磨怎么讓房子更能扛住大地的搖晃。誰(shuí)能想到,后來(lái)我們看到的那些層層疊疊、看起來(lái)似乎并不那么“結(jié)實(shí)”的斗拱,竟然是古建筑對(duì)抗地震的一種關(guān)鍵構(gòu)造。



斗拱的連接點(diǎn),并非完全鎖死的鐵板一塊,構(gòu)件和構(gòu)件之間,是特意留了縫隙和活動(dòng)余地的。當(dāng)?shù)卣鹉欠N猛烈的力量襲來(lái),整座建筑不可避免地會(huì)跟著晃動(dòng)。



這時(shí)候斗拱就派上用場(chǎng)了,組成斗拱的那些木頭塊,會(huì)在晃動(dòng)中相互產(chǎn)生一定的位移、擠壓和摩擦。

斗拱就是用這種方式,把地震輸入建筑的大部分破壞性能量,通過(guò)這些細(xì)微的內(nèi)部運(yùn)動(dòng)給“磨”掉了、消耗掉了。



能量沒(méi)有機(jī)會(huì)硬碰硬地在結(jié)構(gòu)里傳遞、積累到某個(gè)點(diǎn)上造成致命破壞,而是被這種巧妙的設(shè)計(jì)給“化解”了。所以整個(gè)木結(jié)構(gòu)框架反倒能在搖擺中保持一個(gè)動(dòng)態(tài)的整體穩(wěn)定,不容易瞬間垮掉。

最有說(shuō)服力的例子,就是山西應(yīng)縣那座著名的木塔。它站在那里上千年了,經(jīng)歷了多少風(fēng)雨和有記載的地震依然挺立,可以說(shuō)是定海神針級(jí)別的。



史書(shū)上甚至有記載,說(shuō)它在強(qiáng)震來(lái)襲時(shí),能“搖擺如輪”。這話聽(tīng)著玄乎,但細(xì)想一下,恰恰是斗拱這種柔性連接方式能夠有效吸收地震能量、保護(hù)主體結(jié)構(gòu)的真實(shí)寫(xiě)照

對(duì)比之下就更清楚了,那些缺乏這種緩沖機(jī)制、連接得過(guò)于剛硬的結(jié)構(gòu),一旦遇到強(qiáng)大的外力沖擊,內(nèi)部應(yīng)力很容易就集中在幾個(gè)點(diǎn)上,超過(guò)材料本身的承受力,那結(jié)果往往就是突然的斷裂或者整體垮塌。

想到這里,真得佩服古人的智慧,有時(shí)候他們的做法看起來(lái)不按常理出牌,效果卻出奇地好。



當(dāng)然,斗拱的好處還不止是“柔”。它一層層疊加上去,本身也形成了一個(gè)獨(dú)特的結(jié)構(gòu)層,把柱子、房梁、額枋這些主要的承重構(gòu)件更牢固地連接起來(lái),讓整個(gè)建筑的框架更加緊密,整體性更好。



這種結(jié)構(gòu)上的加強(qiáng),不光是在地震時(shí)能發(fā)揮作用,就是平時(shí)遇到大風(fēng)之類的水平推力,也能幫助建筑更好地保持穩(wěn)定。



不過(guò),要真正理解斗拱的價(jià)值,眼光或許還不能只停留在這些實(shí)打?qū)嵉奈锢碜饔蒙?/strong>

不止是技術(shù),更是身份地位的“明碼標(biāo)價(jià)”!

在中國(guó)古代等級(jí)森嚴(yán)的社會(huì)里,建筑從來(lái)都不只是居住或使用的空間,它也是權(quán)力、地位和禮制的象征,而斗拱恰恰成為了這套視覺(jué)識(shí)別系統(tǒng)中的重要一環(huán)。



斗拱的形制、大小、層數(shù)(術(shù)語(yǔ)稱“踩”)以及是否施加彩畫(huà),都受到嚴(yán)格的規(guī)制。不同等級(jí)的建筑,能使用的斗拱規(guī)格完全不同。

比如皇家宮殿可以使用最高等級(jí)、最復(fù)雜的斗拱,而普通官宦或百姓的住宅,則有嚴(yán)格限制,甚至完全不能使用。



紫禁城的太和殿,其斗拱體量巨大,結(jié)構(gòu)繁復(fù),色彩絢麗,彰顯著至高無(wú)上的皇權(quán)。而一般寺廟、府邸則會(huì)相應(yīng)降低規(guī)格。

這種差異,一眼就能讓人明白建筑主人的身份等級(jí)。可以說(shuō)斗拱就是古代建筑的“名牌”,是身份地位的“明碼標(biāo)價(jià)”。



這種規(guī)定被寫(xiě)入當(dāng)時(shí)的法律(如《營(yíng)造法式》、《工部工程做法則例》等),僭越規(guī)制是嚴(yán)重的政治問(wèn)題。

這在某種程度上,也體現(xiàn)了一種秩序感,但也固化了社會(huì)階層,算是一種頗具東方特色的“技術(shù)壁壘”。



當(dāng)然,斗拱也具備極高的藝術(shù)價(jià)值。那些重復(fù)出現(xiàn)的斗、拱、昂構(gòu)件,形成了富有韻律感和秩序美的圖案,光影之下層疊的結(jié)構(gòu)產(chǎn)生豐富的光影變化,極大地增強(qiáng)了建筑的藝術(shù)表現(xiàn)力。

尤其在唐宋時(shí)期,斗拱碩大雄健,結(jié)構(gòu)與裝飾完美統(tǒng)一,展現(xiàn)出一種大氣磅礴的美學(xué)風(fēng)范。



可隨著時(shí)代發(fā)展,尤其是到了明清時(shí)期,斗拱的結(jié)構(gòu)功能有所減弱,裝飾性功能逐漸上升。而尺寸變小,排列更密,有時(shí)甚至純粹為了符合規(guī)制或追求視覺(jué)效果而添加,其最初的力學(xué)智慧在某種程度上被“形式化”了。

信息來(lái)源:《漲知識(shí)!從敦煌壁畫(huà)看斗栱的發(fā)展演變》,鳳凰網(wǎng)甘肅,2021年6月8日。



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