论中国古代木建筑结构与现代伞结构的传承和发展

陈晓雷

摘要：本文对中国古代木结构建筑进行了深入的解析，将木建筑中的结构意义延伸到睛雨伞伞架结构中，阐述了其对于伞结构发展的现实意义，并详细剖析了伞与木建筑在结构上的异同，从而得出伞的结构是源自于中国古代伐木结构建筑的结论。文章最后还提出了木建筑“与自然共处”的价值观念对产品设计方面的启示意义。

关键字：古木建筑 伞架结构 斗棋 昂 出跳 与自然共处

建筑作为一种跨越时空的艺术形式，承载着人类在大地上诗意栖居的梦想，记载着人类追寻幸福生活的永恒轨迹。当建筑这种高雅艺术遇上人们生活当中的普通用品时，往往会迸发出各种奇思妙想。中国古代木建筑与伞便有着这样的不解之缘。古代木建筑是中国建筑的代表，在以石头为主的西方建筑以外，形成了一个独立自主的建筑传统。相传，伞的发明就来源于木建筑结构的灵感。繁体的“傘”字，中间四个人字，其实是活动的可收束的“榫头”，由此可见二者缘份匪浅。笔者将分别阐述古建筑与伞的发展演变，逐步揭开二者之间是有着怎样的一脉相承的不解之缘。

一、中国古代木建筑形式的产生与发展

中国古代建筑作为世界建筑体系中最古老的一种，有着悠久的历史传统和辉煌的成就。有实物可考的历史在7000年以上，且发展从未中断。3000年前已经形成以木构架为主要结构、以封闭的院落为基本的群体布置方式的独特风格。总体来说，关于中国传统建筑的特征，中国建筑史学的奠基人梁思成先生在其著作《中国建筑史》（1944年）里总结为四个方面，即“以木料为主要构材、历用构架制之结构原则、以斗拱为结构之关键、外部轮廓之特异”。从这句话可以看出，木建筑在整个建筑史上占有举足轻重的地位。中国木建筑结构方法，最主要的就在构架之应用。北方有句通行的谚语，“墙倒房不塌”，正是这结构原则的一种表征。其用法则在构屋程序中，先用木材构成架子作为骨干，然后加上墙壁，如皮肉之附在骨上，负重部分全赖木架，毫不借重墙壁。中国木构正统延续了三千多年的寿命仍还健在。这种结构方式，是由立柱、横梁、斗棋等主要构件建造组合而成，各个部分之间的结构点以榫卯相吻合，构成具有弹性的结构框架。而这一点，也被借用到伞具当中。我们先来了解木建筑的结构组成。

从外观上看，木建筑结构由屋顶、柱身和台基三部分组成：

屋顶

中国古代建筑造型之美，整体上体现为恢弘壮阔，细节上体现人性细腻。在整个建筑中屋顶造型最为突出，外观多为坡顶，少见平顶。最初屋顶的形制是由一根立柱支撑起一个人形的屋檐组成，这是中国传统建筑中最基本的元素。发展到后来，主要有庑殿、歇山、悬山、硬山、攒尖、卷棚等建筑形式。下面是五种屋顶构造类型的九种变形（图1）：

屋顶横断面的曲线是由举（即脊樽的升高）和折（即椽线的下降）所造成的。其坡度决定于屋脊的升高程度，可以从一般小房子的1：2到大殿堂的2：3不等。升高的高度称为举高。屋顶的曲线是这样形成的：从脊樽到檬檐枋背之间画一直线，脊樽以下第一根槽的位置应按举高的十分之一低于此线；从这樽到撩檐枋背再画一直线，第二根樽的位置应按举高的二十分之一低于此线；依此类推，每根樽降低的高度递减一半。将这些点用直线连接起来，就形成了屋顶的曲线。

屋顶的曲面弧度，在力学上可以将铺设的瓦片扣搭得更紧贴。屋檐向外出跳的深度也是值得注意的。宽阔的出檐既保护着屋身，并且能保证屋内有充足的光线，同时又能使雨水落下时冲得更急更远，从而避免地基受到雨水冲激而损坏。

柱、樑

柱是直立承受建筑上部重量的构件。按外形分为直柱、梭柱，截面多为圆形。按所在位置有不同名称：在房屋外围的柱子为外檐柱，外檐柱以内的称金柱（屋内柱），转角处的称角柱等。柱有侧脚，即向中心倾斜；有生起，即从中间柱向角柱逐渐加高。附在墙壁的柱叫作樽。

樑是搭在柱顶上的水平构件，沿着进深与房屋的正面成九十度角排列，一纵一横地承托着整个屋顶的重量。上一樑较下一樑短，层层相叠，构成屋架。最下一揉置于柱头上头或与斗棋结合。

斗栱

屋顶就是架在柱、樑之上的，并通过柱和樑将重量逐级传递到台基。而连接柱和棵的构件，就是“斗棋”。

斗棋在古建筑中的独特地位使其成为研究古代建筑的重要课题，斗棋的发展演变史清晰地刻画了中国古建筑的发展演变史，长期以来为国内外学者所重视。斗棋最早的形象见于周代的“令簋”（图3），“令簋”四足做成方形短柱，柱上置栌斗，再与两柱之间、栌斗斗口内施横枋，枋上置二方块，类似散斗，与栌斗一起承载上部座子，形状与组合和后代檐柱的构造方法十分相似。

令簋是斗棋的前身，真正的斗棋是一个十分复杂的部件，组成斗棋的构件分为斗、栱和昂三大类。根据位置和功能的差异，共有四种斗和五种棋。然而从结构方面说，最重要的还是栌斗（即主要的斗）和华棋。后者是从栌斗向前后挑出的，与建筑物正面成直角的棋。

华棋之上还有一个斜向构件，与地平约成30度交角，称为昂。它的上端，称为昂尾，常由梁或榑的重量将其下压，从而成为支承挑出的屋檐的一根杠杆。从昂自身构造和其杠杆作用来看，其最大优势便是能够轻而易举加大出檐深度。

斗棋不同于西方建筑中的那种简单的柱头，直接承重并将荷载传递到柱上。斗棋底部只是柱头上的一块大方木，但从其中却向四面伸出十字形的横木（棋）。后者上面叉置有较小的方木（斗），从中再次向四面伸出更长的横木以均衡地承托更在上的部件。这种前伸的横木（华棋）以大方木块为支点一层层向上和向外延伸，即称为“出跳”，以支承向外挑出的屋檐的重量。它们在外部所受的压力由这一托架（斗棋）内部所承受的重量来平衡。

斗栱从其最初的作用而言，主要是承檐结构。斗棋可置于柱头上，也可置于两柱之间的阑额上或角柱上。根据其位置它们分别被称为“柱头铺作”、“补间铺作”或“转角铺作”（“铺作”即斗棋的总称）。

台基

作为基础，台基肩负通风及稳定竖柱的功能，同时又好像一个巨大承托垫子，避免柱基因为负重不同而出现沉差。台基包括埋在地下（埋深）和露出地面（台明）两部分。台明是台基的主体。

传统建筑的台基，会随着庭院大小以及建筑物的高度来调整，以求达到突出建筑物的性质，显示等级和气派。同时，在基本上以水平横向展开的中国建筑中，台基同时叉起着将平面空间及直线所造成的闷局打破的积极作用。将一个较低的平地变成较高的平地，将水平直线变成带着起伏的韵律。

木建筑让我们的祖先从颠沛流离中安定下来，使人类有了一个可以遮风挡雨的场所。建筑是固定的，风雨却是随时随地的，人们需要一个可以“行走”的遮风挡雨工具，因此，木建筑的结构形式便被引用到伞具中来。

二、木框架建筑对现代伞的借鉴和应用意义

伞具作为我们生活中必备的一件日用品，作为先哲的一项充满智慧的造物，不仅承载着丰富的文化内涵，更展露出一种秩序性很强的美感，而这种美感，更多的是借鉴木框架结构的古代建筑形式。

相传鲁班借鉴亭子的造型，用几条木棍做了个架子，上面顶着油布，做成了世界上第一把伞，几乎就是一座能走路的亭子。早期的伞是用树叶或草编织成的，后来出现了用油纸和竹片做的伞，用丝绸做的伞。2000年前，就出现了有完整骨架、能开能合的伞。

伞的基本结构从古至今几乎没有本质的变化。现代伞的结构基本承袭了古代伞结构特点，主要由伞面、伞骨、伞杆、手柄及其它一些辅件塑件组成，这种构造与木建筑结构的结构原理是一脉相承的：伞柄可以看作是缩小版的台基，伞杆则是屋身，支撑起类似屋顶的伞面，伞面采用了屋顶中“攒尖式”造型。整个伞架最初是不可收束的、固定的，不利于随身携带。

一副伞架既能将伞撑起，又具有收束功能，轻巧简便，是现代伞架最突出的特点。以一把直杆伞伞架为例：

上图为一把直杆伞伞架示意图。部件7（长骨）、8（拉骨）、11（撑骨）、12（夹马）是伞骨的主要部件。通常一把伞有6—8根伞骨。伞骨与伞杆共同支撑着整个伞面。夹马（又称马鞍）的作用相当于一个斗拱，连接着长骨和拉骨，长骨就似一根横樑，伞杆相当于木框架结构中的柱。

当撑开伞时，拉骨被推向伞的顶端，整个伞面被撑开。同时，拉骨对长骨产生了一个压力。笔者认为，拉骨就似一根挑出去的昂。长骨由于拉骨的拉力作用，向外拱起；同时产生一个向下的压力，使得长骨尾部向内缩，这样便形成了一个弧度。这个弧度既能够让伞呈现出曲线美观感，还有一个实际的作用，即让从伞顶流下的雨水迅速滑落，减轻伞面的承受力。

这种设计也是借鉴了古建筑的屋顶设计。在中国木构造建筑的构造中，对屋顶的支承方式根本上不同于通常的西方三角形屋顶桁架，西方建筑的直线形的坡屋顶显得很僵硬。而中国建筑的框架则有明显的灵活性，工匠可通过对构架高度与跨度的调整，按其所需造出各种大小及不同弧度的屋顶。伞骨也可以通过调整大中小马鞍的位置以及各档铝骨片的长度，使整个伞面呈现不同的曲线弧度。

伞骨弯曲的弧度没有使伞面有屋檐那样的出跳，但它的作用与出跳有异曲同工之妙，都是要保证使用者不被雨淋湿；而且伞面也不需要出跳，因为使用者可以随心所欲地调整伞杆的角度，保证视野不受遮挡。

伞骨支撑着整个伞面的重量，这个重量通过马鞍传递到伞杆上，再到手柄上。而小小的手柄，不像古建筑中的台基，有很深的埋深和宽阔的台基，自然支撑不了整个伞面、伞架的重量，所以只能依靠使用者的手部力量作为补充，其同支撑起一把伞。

直杆伞伞架相对来说，构造较简单，它只借鉴了一组斗棋的构造。三折伞就更复杂一点了，它借鉴了多组斗棋的构造。以天堂牌普通三折伞架为例，一根伞骨主要由大、中、小三个马鞍（行业术语）以及六档长短不一、精细不同的铝片（或钢片，以下统一为铝片）组成，如图所示：

大中小三个马鞍可以看作是三组斗棋，连接不同的横梁和昂，层层架构，撑起来与直杆伞无异，但收束起来，伞面成三段，更加小巧。

从木框架建筑与伞骨的各项对比我们可以看出，伞的构造不仅保留了木建筑中的精华，而且进行了简化。儿时谜语“门背一根竹子、撑起来一间屋子”，则是对这种传承与发展的最好说明。

三、吸取精髓，再造精华

木结构建筑留给我们的不仅仅是它的营造法式、结构布局，更是古人的一种心愿、精神理念。五行中，“木”的位置安放在旭日照耀的东方，是一切生命之源。古人植树做林，截木为材。盖房子，做家具。生活在树木旁，住在木材里。在木桌上吃饭、在木床上睡觉。这种“与自然共处”的价值观念至少给了我们两点启示：

其一，古人利用这种远比石材脆弱得多的木头来支撑他们的家园，必然有他们的道理。木建筑框架保留着自然气息，而且会散发着家园的温暖。这种观点与当下低碳环保、绿色健康意识不谋而合。我们应将那种“与自然共处”的价值观念渗透到生活当中，尤其是产品设计方面，伞具亦是如此。现代伞注重的是现代工业金属材料和工业面料的使用，虽然体现了现代工业的发达与进步，但缺乏了伞具原始的、自然的味道。笔者曾与浙江大学城市学院创意与艺术设计学院的几位老师进行合作，设计开发出一把竹伞，给予了伞具返璞归真的韵味。

竹与木一样，都是自然物种。而且竹子硬并且有弹性，易于加工成各种造型。这把竹伞伞架和伞骨均采用竹子制作，连伞面也是采用竹炭纤维面料，该伞最具特点的是它的有镂空大椭圆的手柄，这个手柄在直观感觉上是简洁硬朗的，体现了竹子虚怀若谷和坚毅挺拔的特点。而事实上，它就类似于一个加长加宽的台基，既烘托了整把伞的气势，又更加符合人机工程学，使人握着舒服且握得牢。这把伞曾一举斩获2013年度IF产品设计奖大奖和红点设计大奖。

其二，木建筑结构简单，虽然庞大，但所有部件一目了然，而且观赏性十分高。这种框架结构，一是为了保持木材通风，二是便于更换构件。反观伞具，伞架的构件虽然小巧，却不易更换，通常一根伞骨出现问题，需要把整把伞架都拆下来，或者直接换成全新的伞架。这不但耗时耗力，更是一种浪费。

放眼当下制伞行业，制作过程中仍有60%～70%的工序要靠手工完成，而且消费者对伞具的要求越来越高，伴随着的是越来越复杂的工艺和越来越多的零部件。据了解，一把普通伞竟有上百个的零部件，伞骨的拼接、伞杆的组装、伞面的缝合等都完全靠手工来完成。这种情况制约了伞具行业的进一步发展，无法顺利地实行产业转型和升级。可以想象，如果能在伞架结构上实现突破，将可能促进制伞行业在完全实现自动化生产方面迈进一大步。

笔者了解到，目前有一种概念设计的伞架，从伞面、伞骨到伞柄，只有20个分部件。它的特殊设计的、注塑成型的一体化伞骨在维持正常力学强度要求的同时，极大地精简了结构需求，使得组装与维修都变得十分简单。这就大大缩减了生产工序，降低了制造成本。我们亟需做的事情，即将这种概念伞架转换为可批量生产的实物伞架，并全面推广。

事实上，木结构建筑给予我们的，远远不止这些。中国五千多年的历史，不仅拥有深厚的造型艺术累积，更有着优秀的文化传统。中国古代建筑元素是中国文化中一处独特的景观和艺术瑰宝，我们应该更多地挖掘这些元素，研究和运用这些传统的精髓，加以再创造，就能够创作出立于世界艺术之林的具有中国特色的经典作品。