枣树沟脑遗址F16半地穴式房址的建筑学意义

卫 雪 钱耀鹏 王 振

（1.西安文理学院历史文化旅游学院；2.西北大学文化遗产学院）

考古发现的房屋建筑形式多为基础部分，往往难以准确揭示各类房屋遗存的建筑学意义，尤其是半地穴式房屋的功能结构及意义。陕西淳化县枣树沟脑遗址的商代半地穴式房址F16，除平面形态保存较为完好之外，还发现带烟囱的室内灶址，本文就此展开一些讨论，以期能更加充分地认识半地穴式房屋的功能结构及建筑学意义。

一、F16房址结构及特点

枣树沟脑F16是一座半地穴式单间房屋基址（图一）。平面近长方形，南北长约242、东西宽约195厘米，地穴面积约4.7平方米。房址建于生土之上，现存深度最高约65厘米。门道位于房屋西北角，现存长约62、宽约60厘米，底面呈缓坡状。穴内地面为灰褐色踩踏面，半地穴内外未见柱洞遗存。

图一 F16平、剖面图1.鬲(F16:2） 2.罐(F16:1） 3.石块(F16:3）4.石饼(F16:4）5～7.残陶片 8.火种坑 9.灶址

房屋东南角偏西处发现一由穴壁向外掏挖而成的壁灶，由灶门、灶口、灶膛及烟囱四部分构成。灶门朝北，略呈圆形，直径近30厘米，与其后的灶坑相连。灶口与灶膛联结而为灶坑，灶口周沿存在塌陷现象，现存平面近椭圆形；灶底发现有3块呈三角形分布的三足瓮残片；灶口长径约42、短径约36厘米，灶坑深约50厘米。烟囱位于灶膛西侧，膛内部分呈半圆形结构，靠近灶口及以上部分则呈圆形结构并略向外上方倾斜延伸；烟道上部及与灶坑连接处虽有所破坏，但上端残存部分仍高于灶坑，烟道直径约10、上部残高约25厘米。灶址壁面及附近地面均有明显火烧或烟熏痕迹，红烧土厚约1～2厘米。烟道下部亦为红烧土硬面，上部的烧土痕迹逐渐淡化（图二）。另外，火门向西约40厘米处的地面上有一椭圆形浅坑，长径约21、短径约18、深约7厘米，浅坑内壁为一层红烧土硬面，或用于保存火种或暂存炭灰。

图二 F16地面壁灶平、剖面图

F16内可复原陶器较少。靠近东北角穴壁正置1件陶鬲、倒置1件陶罐（底部缺失），从其所在位置开始，穴壁口部高度略低，或系后期破坏所致；而靠近东南角和西南角的成堆陶片，似因重压而原地破碎；近室内中心，保存完好的器盖或系不明原因散落于此（图一）。从保存状况看，室内地面遗物似乎因某种突发事件而废弃，致使室内一些日常用品不及搬走。而保存完好的壁灶内未见任何陶质炊器残片，室内陶器的口径或腹径均不及灶口短径，难与壁灶配套使用。因此，F16废弃时室内灶址处于使用间歇期，即日常的炊事活动不在室内进行，其废弃时间很可能是炎炎夏季。F16应是商代一处普通的居住类小型房屋建筑。

二、从灶址结构看半地穴原始深度

认识枣树沟脑F16的整体结构及其建筑学意义，首先需要客观复原半地穴的原始深度。分析壁灶烟囱的结构及垂直高度，似乎有助于解决这一问题。

据载，古代烟囱称为“突”。较之屋顶“天窗”等，封闭式烟道的排烟效果更佳。但烟囱的主要功能并非排烟，而是空气循环流通，为燃烧过程提供必要的空气即助燃气。炉灶的空气流通量取决于灶突结构，尤其灶突内部的尺寸规格。因此，《营造法式》中刻意强调了门（膛内后侧）、突的规格与锅灶大小的对应关系等[1]。而且，烟囱结构也极为重要。据《汉书·霍光传》记载：“客有过主人者，见其灶直突，傍有积薪。客谓主人：‘更为曲突，远徙其薪；不者，且有火患。’主人嘿然不应。俄而家果失火，邻里共救之，幸而得息。”[2]在汉墓所见陶灶模型中，有突类陶灶确有直突和曲突之分。较之直突结构，曲突结构可借助曲壁一定程度地阻挡火星飘出。所以，烟囱的营建还需考虑防火性能。

仅就排烟性能而言，烟囱上端口与灶门的高差越大，空气循环效果就越好，其排烟性能也就越好。山西夏县东下冯二里头文化遗址窑洞建筑的门内一侧，往往依墙营建土灶。其中，灶址底面以上20～40、个别达86厘米高的墙壁上，普遍发现有通向室外的烟囱。烟囱大多保存完好，长度多在18～40厘米之间。以F595为例，门内东侧的瓢形灶坑底面留有3个烧土矮柱，其上通向室外的椭圆形烟囱直径约10～14、长度约30厘米（图三）[3]。烟囱的存在表明，灶址须有围合的灶圈，才能形成有效的循环系统。虽然无法通过灶圈估算灶门上沿与烟囱上端口下沿的绝对高差，但灶址底面与烟囱上端口的绝对高差达到80厘米以上。

图三 东下冯F595平、剖面图1、2、3.壁龛 4.灶址

F16未见支撑屋顶的立柱柱洞，屋顶可能直接搭建于半地穴之外的地表上。因此，F16灶突营建还需考虑与屋顶的空间位置关系及防火问题。即便营建方式有别于东下冯遗址，但灶址与烟囱的基本功能及营建特点应有相通之处。就F16的结构和面积而言，烟囱垂直穿过屋顶的可能性较小，最简捷的结构是从地下倾斜穿过屋顶覆盖的范围，但弯曲结构的烟囱无法统一掏挖而成。从残存部分看，灶膛内的烟囱下端呈半圆形结构，且外出较甚；上部窄而直，靠近灶膛的东侧未见以陶片等衬托的泥封痕迹。显然，烟囱下端为横向掏挖而成的半圆形凹槽，上部系垂直掏出的圆洞。至于上部被破坏部分，则可能是先挖出二层台式倾斜状凹槽，最深处垂直对应烟囱下部，待上下贯通后再以陶片等覆盖二层台，最后先以泥封再覆土填平。

烟囱上部倾斜状基槽的深度取决于多种因素。一是基于固定屋顶椽子的需要，椽子下端应深入地表之下10厘米左右。二是烟囱通过木构屋顶下沿时，至少需要厚度10厘米以上的泥土间隔以防失火。三是烟囱上端口还需与屋顶保持一定的水平距离，以防意外失火。四是烟囱本身还需拥有10厘米左右的直径。而烟囱现存部分的倾斜度甚为有限，近乎垂直状态，还应上行些许再加大倾斜度以延伸至屋顶之外。这样一来，烟囱上部被破坏的绝对厚度可能达到40厘米左右。加上65厘米左右的现存高度，自灶膛底面至烟囱上端口的垂直高度当在100厘米以上。进而，F16半地穴结构的室内地面略高于灶膛底面，但不及10厘米。因此，F16半地穴的原始深度也应在100厘米左右。

F16壁灶的主体结构未遭破坏，灶台基本保持原始状态，仅西南侧台面或有损伤，高约43厘米。灶口所在台面明显低于半地穴开口，拥有相对独立的空间。从残存迹象看，灶台范围西起烟囱以东，南至灶口以南约10厘米处，唯东侧界限无迹可寻，或与半地穴东壁平齐（图四）。无论如何搭建屋顶，这一高差足可满足炊事活动以及安装或拆卸炊具的空间需求。

图四 F16壁灶复原示意图

三、F16的屋顶架构及三维空间特征

对于半地穴建筑而言，由于不存在地面承重墙，故而室内柱洞的有无就成为复原研究的主要依据，而穴壁深度常常未被纳入考察范畴。至于屋顶的坡度，则是借助先秦史籍所谓“葺屋叁分，瓦屋肆分”（《周礼·考工记·匠人》）给予复原，而接地椽端与穴壁的垂直距离又系假设而成（30厘米）[4]。然而，《考工记》中将“葺屋”与“瓦屋”并列，其后又继以“囷、窌（窖）、仓、城”等内容[5]，因此屋顶高宽比（坡度）的具体所指当属地面式建筑，未必等同于普通民居，似乎不宜直接用以比对、复原半地穴式房址。

屋顶和垂直墙体都是后世房屋建筑的主体结构，但相对独立的垂直墙体并非一以贯之，而是人工建筑发展到一定阶段的产物，即由最初墙顶不分或一体化的地面窝棚式建筑[6]逐渐发展到墙、顶相对独立的地面建筑。显然，垂直墙体从无到有应是人工建筑最显著的演变特征之一。由此来看，若将史前建筑分为地面窝棚式、地下留墙式[7]、地面起墙式、窑洞式等不同形式，则可揭示出史前建筑发展演变的核心特征。即建筑形式及其空间特征虽然受到材料、技术等因素的影响，但建筑形式演变始终也离不开便于使用的空间需求。

除形式结构上的显性差异，地下留墙与地面起墙式的隐性差异主要应在于建筑力学方面。地面起建的垂直墙体承担着全部或部分屋顶重量，地下留墙式即穴壁结构的功能意义并不在于承重，而在于足可自由活动的三维空间。便于使用的三维空间当以成人能否在直立状态下自由活动为准。据推算，枣树沟脑遗址商代墓葬的成年男性平均身高为170厘米左右[8]，所以成人自由活动的空间高度至少需要达到200厘米以上。无疑，半地穴式房址的穴壁深度明显还达不到便于使用的三维空间需求。影响半地穴式房址三维空间结构的因素，除半地穴的绝对深度外，还应包括屋顶接地椽端的搭建位置和坡度大小。

前文推算出F16半地穴房址的原始深度当在100厘米左右。那么，以半地穴周壁为界，要构建高约200厘米的三维空间，还需借助屋顶在地表之上获取100厘米左右的垂直高度。F16的壁灶台面本身就已延伸到半地穴南壁之外近60厘米，屋顶接地椽端与穴壁的距离无疑应大于这一数据。至于接地椽端的具体搭建位置，还需考虑屋顶的坡度大小。基于F16的保存状况穴壁外围有无柱洞已无从得知，但其室内面积较小且未见柱洞，故屋顶的搭建特点应接近于斜直壁的地面窝棚，即坡度较大且结构对称。据类似实例估量，这类帐篷的坡度多在50～60°之间[9]；如果面积固定而椽子较长，或可达到70度左右。显然，在面积固定的情况下，若适当加大坡度，一则能够增大可供成人直立活动的空间范围，二则重力分解为水平方向的作用力相对较小，从而使屋顶结构相对稳定。F16的地穴深度虽然降低了对屋顶坡度的要求，但也不宜小于45°。因为如果屋顶坡度小于45°，即屋顶夹角大于90°，重力分解为水平方向的作用力就会增大，从而降低了垂直方向的支撑功能，容易造成屋顶塌陷现象。

如果F16屋顶坡度以45°计，要在半地穴周壁之上获取100厘米的垂直高度，屋顶椽子接地内缘还需外出穴壁100厘米左右。基于屋顶坡度也有可能大于45°，所以接地椽端外出半地穴周壁的距离应在80～100厘米之间，超出了壁灶台面约60厘米的进深距离。若再加上屋顶本身的厚度（包括椽子直径，以30厘米计），接地外缘的外出距离则在110～130厘米之间。如此搭建并交汇于顶部中央，从而形成方锥状屋顶结构，房屋剖面则呈蘑菇状。显然，半地穴式房址不仅存在建筑面积与室内面积之别，甚至还有室内面积与穴居面积之异（图五）。即便以接地椽端内缘的最小外出距离80厘米计算，F16的室内面积也近14.3平方米，远远大于4.7平方米的半地穴面积。

图五 F16房屋结构复原剖视示意图(自东向西）

据图所示，在复原的屋顶结构之下，地表以上高度达到2米的空间面积仅约0.25平方米（0.5×0.5米），远远小于4.7平方米。这一事实足可说明半地穴结构的功能意义。而且，半地穴穴壁又是自由活动空间的显性界标，在居住及日常活动过程中具有明显的提示和限制作用。

四、半地穴式房址的建筑学意义

前文有述，墙体的功能结构意义在于围合适用的三维空间和承接屋顶。地面窝棚或帐篷、半地穴或深穴式以及后世立柱承重的梁架结构，皆可说明围合三维空间应是墙体功能意义的核心所在。而墙体的承重功能完全取决于建筑形式、材料及营建技术等，墙体与承重并无必然的逻辑关系，不便把承重理解为墙体的基本功能。从功能结构来看，似乎“地下留墙式”能够更加清晰地概括出半地穴及深穴式建筑的功能结构特点，并有助于探讨史前建筑形式及技术演进历程。

无论商周或史前时期，半地穴式房址的结构并不完全一致。其中最显著的差异就在于柱洞遗迹的有无，以及柱洞的分布位置、数量、尺寸规格及规律性等。或分布于穴壁之外，如河南新郑唐户遗址的裴李岗文化房址[10]、陕西临潼白家村遗址的老官台文化房址[11]；或分布于半地穴中部及穴壁外围，如陇县原子头遗址的仰韶文化早期房址[12]；或紧靠穴壁内侧，如内蒙古科左中旗哈民忙哈遗址的“哈民忙哈文化”房址（约当仰韶晚期）[13]等。这些现象说明，半地穴式房址本身可能还存在时间性和地域性差异，无法一概而论。

枣树沟脑遗址F16年代虽然相对偏晚，但半地穴面积甚小，且室内没有发现承重立柱痕迹，建筑结构尤为简单。除了壁灶结构及其所在位置的时代特征较为显著，有别于史前室内灶址之外，其建筑工艺技术甚至不及许多史前半地穴式建筑，理论上可以代表最原始的半地穴式房屋结构。就史前半地穴式房址而言，内蒙古科左中旗哈民忙哈遗址中突然废弃的房址，大致原位存留的遗物当可准确揭示出室内空间的结构特点。从遗址东南部失火废弃的F41等房址来看[14]，立柱等木构件的焚烧痕迹延伸至穴壁之外数十厘米（图六），一则说明半地穴所在原始地表不曾遭到破坏，二则穴壁外围数十厘米范围内不可能存在地面墙体，相关报告中也不见有关墙基遗存的任何报道。尤其F21与枣树沟脑F16的结构特点极为相似，穴壁现存64～75厘米深，室内外均未见柱洞；陶、石器等日常用品多位于半地穴地面之上，少量发现于半地穴外围地面之上（图七）[15]。类似情况也见于F13等房址[16]。而F32[17]、F49[18]等少数房址的半地穴之外，还修建有略低于原始地表的台面，尤其F32台面最宽处达74厘米。由此来看，以哈民忙哈遗址F21、F32、F41等保存完好的房址为代表，无论屋顶整体结构如何，接地椽端与半地穴的间隔距离应大于50厘米，至少当在60～100厘米之间。限于种种原因，屋顶椽子的接地痕迹有待进一步确认。

图六 哈民忙哈F41半地穴外围火烧痕迹

图七 哈民忙哈F21平、剖面图

客观而言，利用原材料直接搭建斜面屋顶，技术要求简单，但原材料长度必然会限制房屋面积大小。解决这一矛盾的有效途径之一，就是利用技术创新，通过分解屋顶结构以降低对原材料长度的要求。一旦斜直屋顶被分解成中央屋顶和接地围墙两个部分，便可解决扩大建筑面积的材料难题，承重立柱的功能意义当在于此。哈民忙哈遗址的半地穴面积普遍在15～30平方米之间，明显超过了仅4.7平方米的枣树沟脑F16，其原因应在于承重立柱所导致的结构性变化。

具体来说，在半地穴式房址中，如果没有中央立柱，且周围立柱高度一致，则中央屋顶或为平顶结构；若周围立柱中存在相对较高且对称居中者，则中央屋顶或为两面坡结构。如果存在中央立柱，则中央屋顶可能呈缓坡状，但需要根据立柱数量及空间分布特点具体分析。与此同时，立柱不仅是承接中央屋顶的功能性结构，也是搭建接地围墙的重要依托。接地围墙及其位置仍类似于斜直顶帐篷下部，斜直木架还可支撑立柱以防向外倒塌，而围墙坡度理应大于中央屋顶。显然，如果说围合空间的独立墙体肇始于半地穴，那么由承重立柱分解出的屋顶和接地围墙，则初步奠定了地面垂直起墙的技术基础。

中国北方最早出现的地面起墙式建筑普遍为木骨泥墙，有别于西亚地区的泥砖砌墙法。导致这种差异的原因，除环境资源因素外，还应包括文化上的技术传承。初步看来，仰韶文化早期半地穴式房址的结构特点，似乎更容易导致木骨泥墙的出现。陕西临潼姜寨遗址F36和陇县原子头遗址F31，房址平面均由半地穴及四周台面两部分构成，地穴中央对称分布4个柱洞或柱础，穴壁外围的柱洞分布颇具规律性。姜寨F36半地穴面积39.69平方米（6.3×6.3米），穴壁及四周台面涂抹草拌泥并经火烤；台面草拌泥残存宽度30～50厘米（图八）[19]，唯边界范围无从确认。若以现存最宽台面计，姜寨F36的室内面积约当53.3平方米。原子头F31半地穴面积约78.3平方米（9×8.7米），尤其保存完好的西北角台面外围的草拌泥还保留有向上内弧延伸的趋势，台面宽度应为60厘米；发掘者据此推断应有另起的泥墙（图九）[20]。这种现象也可获得山东长岛北庄遗址第一期遗存（约当大汶口文化早中期）F11的进一步验证，即半地穴外围台面（宽30～40厘米）外侧可见地面堆砌的墙基残迹[21]。如果加上台面宽度，原子头F31的室内面积约为101平方米。姜寨遗址F36的复原结果虽有一定的合理性，但半地穴中部4个柱洞的间距达到200乃至300厘米以上，水平结构也应是中央屋顶的可能选项之一。

图八 姜寨F36平、剖面及复原示意图(顶部中央或为平顶）

图九 原子头F31平、剖面图

至于倾斜围墙与半地穴之间的台面，也应具有一定的使用功能。枣树沟脑F16的台面不复存在，但面积甚小的半地穴地面上仍放置有陶器。哈民忙哈遗址个别房址的台面上虽发现有零星的陶器或石器，但同类遗物也多置于半地穴地面上。由此来看，半地穴房址室内台面的主要功能并非放置各类生活用器。一般情况下，古人不大可能直接睡卧于室内地面之上，经常会选用草苫类铺垫物等。但对于半地穴面积较小的房址，地面铺垫物明显不便于白昼频繁出入。因而，这类室内台面可能主要用于白天放置草苫类铺垫物等，台面较宽者甚至不能排除直接用于睡眠的可能性，尤其是未成年的儿童。

无论如何，从无立柱到周围立柱再到中央立柱的出现，可能是半地穴房址的逻辑演变过程。其中，矩形分布的中央立柱的出现，可能预示着斜直屋顶被分解成大坡度围墙和小坡度或水平屋顶，甚至小坡度屋顶还进一步被分解为中央屋顶和四周屋顶两个部分。通过立柱及屋顶结构的改变，既降低了对原材料长度的要求，也在确保三维空间需求的基础上增大了建筑面积。而屋顶与地上墙体能够相互独立的前提，就是必须有效解决两者的联结问题。也就是说，地面起墙式建筑实际发端于地下留墙式，只是地面墙体最初为倾斜式围墙。随着经验技术的积累，一旦把大坡度围墙与周围垂直立柱合二为一，便可形成垂直结构的木骨泥墙。进而，如果完全以地面垂直墙体获取可供自由活动的室内三维空间，则完全意义上的地面起墙式建筑便得以形成。