多维视角观榫卯

2023-12-19 00:43赵俊环白俊杰
农村青少年科学探究 2023年10期
关键词:榫卯结构建筑

○赵俊环 白俊杰

榫卯是在两个构件上采用凹凸部位相结合的一种连接方式,多见于中国传统建筑、家具及其他器械的结构中。凸出部分叫榫(或叫榫头),凹进部分叫卯(或叫卯眼、榫槽)。这一在历史长河中熠熠生辉的传世技艺,至今魅力不减,广受追捧。

时间维度看榫卯

在时间维度上,榫卯有据可查的最早起点是在大约7 000 年前。上世纪70 年代,考古工作者在余姚河姆渡遗址第一期发现的干栏建筑遗迹中,发掘出了数千件木制构件,内有多件凿卯带榫的构件。这是迄今为止考古发现最早的榫卯。可见,中华先民的制造技术很早就已达到相当高的水平。

古时,榫卯这种接合方式被称为“枘凿”。《楚辞·九辩》中有“圆凿而方枘兮,吾固知其铻而难入”之语,以圆卯眼和方榫头难以匹配来比喻双方意见格格不入。这句话从一个侧面印证了榫卯在当时应用的普遍性。春秋战国时期,榫卯得到了发展和应用,其接合方式基本完备,样式已达数十种。两汉至南北朝时期木建筑技术取得长足发展,出现了较大型的木建筑,以榫卯为基础的斗拱体系也基本形成。

山西大同的悬空寺建成于北魏太和十五年(公元491年),建造在距地面高约50 米的石头上,两边是深百米的陡峻悬崖,底下只有数十根筷子似的木柱子支撑。悬崖峭壁,山体本身就极不稳定,山洪、地震、泥石流,任何一个来袭寺就瞬间不保。敢于将寺庙建于此,足见当时建造技术水平之高和对技艺的自信。上世纪90 年代的一次文物修缮中,工作人员本来想更换走廊的横档,可无论用多大力气都抽不出来,后来只得强行锯断。这才发现,坚硬十足的横木内部中空,其中横梁、倒齿、楔子(起膨胀螺丝的作用)彼此环环相扣,以榫卯构式与外部紧密契合,牢固至极。

唐宋时期,枘凿已被称为榫卯,且在木建筑中的应用已经十分成熟和规范。宋人编著的《二程遗书》中记载:“枘凿者,榫卯也。榫卯圆则圆,榫卯方则方。”此期出现的《营造法式》,是中国古代最完整的关于建筑技术的书籍,对后世影响深远。

随着时代向前发展,榫卯广泛用于家具制造。明清时期,榫卯在建筑上的应用趋于简化,而在家具上的应用则达到登峰造极的超高水平。明清家具工艺之精确、扣合之严密、造型之典雅,令世人叹为观止,其中榫卯功不可没。

空间维度解榫卯

凸出的榫头与凹进去的卯简单地咬合,将不同构件进行自由排列、组合,完成上下、左右、方圆、曲直等各种形式的接合,形成空间形态变化多端的结构,有些建筑、器物能历经千年而不坍毁,令人称奇。

榫卯多用于木制品,而木质材料由纵向纤维构成,故而纵向具备更高强度和韧性,横向则极易折断。合理运用榫卯,能通过改变受力方式使受力点均作用于纵向,大大提高所构建器物的牢固性。木质材料极易受潮变形,而榫卯在同质同构的连接方式下,可以使整体建筑共同收缩或舒张,提高整体结构的负荷能力。相比以金属构件连接木料,减少了金属构件腐蚀导致结构松动的可能。

榫卯结构是一种柔性结构体,无论是被拉压、剪切还是转动,均有一定变形能力,有一定程度的自我恢复能力。地震发生时,它们可以通过自身连接所产生的变形耗散大量能量,从而有效降低地震的破坏效应。

“缥缈层檐凤翼张,南山相望郁苍苍,七重宝树围金界,十色雯华拥画梁。”这是金元时期大诗人元好问盛赞山西应县佛宫寺释迦塔(应县木塔)的诗句。释迦塔竣工于1056 年,整体采用浮筏式基础、斗栱、榫卯,使其遭遇多次强震甚至战乱炮轰,仍然屹立不倒。

榫卯蕴含的文化

榫卯蕴含着中华传统文化的哲学思想。

榫卯是“合”的哲学和美学体现。榫卯的两部分,以相互适从的方式牢固结合,又留有一定的变通空间。恰如太极的两极,一阴一阳,交合对立、互补共生、流转不息。榫卯结构严丝合缝又不露痕迹,蕴含着含而不露的美学观念。

榫卯达人王震华(微缩古建筑营造技艺传承人,已设计制作微缩榫卯结构的祈年殿、赵州桥、故宫角楼等作品,获世界手工艺产业博览会暨非物质文化遗产保护成果展“国匠杯”金奖)曾说过:榫卯结构理念是中华民族智慧的结晶,它的“错位、限位、避让”结构是哲学的、辩证的。

榫卯是一种文化。几千年来,“你避我让”的百变结构汇成榫卯的大海。榫卯建筑墙倒屋不塌,千年留存,榫卯家具百年不散,这些都体现了榫卯的智慧—天人合一,道法自然。

全面客观看榫卯

在感慨古人智慧的同时,我们也应该走出一些关于榫卯的想当然的误区。

首先,榫卯并非是万能的,只用榫卯技术完成建筑有时也是迫于条件所限。冶炼水平低的时代,金属制品成本极高,因而更多地使用榫卯。“钉头磷磷,多于在庾之粟粒……”《阿房宫赋》中的这段话说明阿房宫奢华的同时,也说明只要有条件,古人当然也会用金属零件。在古代,除钉子外,某些榫卯结构也多用鱼鳔胶等胶加固。鱼鳔胶遇热水可以化开,方便后期对榫卯的拆卸和修补。

其次,榫卯结构并不是中国独有的。与河姆渡文化几乎同一时期,在德国北部的莱比锡也出现了榫卯结构。五千年前的古埃及,也出现了榫卯结构。在图坦阿蒙法老陵墓中挖掘出的座椅、床、箱等木制家具就使用了燕尾榫、暗榫等榫卯工艺。后来这种工艺结构在东欧突然消失了,直到十四、十五世纪才又出现。

榫卯在当代的重生

随着历史的演变以及制作工具的革新,榫卯在不同时期有着不同的变化和发展。但从明清至今,榫卯结构的发展和传承出现了断层。究其原因主要是榫卯对制造者的水平要求非常高,而且费时、费力。

木工数控机床和3D 打印技术的出现为我们创新应用榫卯提供了新的解决方案。而且,在很多领域,榫卯正在被不断拓展应用。

传统文化符号与现代观念的结合是当代设计师不断探索的主题。作为中国传统文化符号的代表之一,榫卯在很多建筑中得以运用,最著名的例子当属2010年上海世博会中国馆。中国馆整体外形取自中国西周时期传统礼器“鼎”,采用了斗拱的造型特点,层层叠加。以现代立构有顺序有规则的纵横交错手法,使众多的中国符号有机结合,进而呈现出一种中国文化意在言外的神韵。

当下的儿童玩具市场,各类榫卯积木十分流行。这类玩具不仅让孩子们在玩乐中体会到榫卯技艺的强大功能,也提高了孩子们的空间想象、逻辑思维和动手能力。

在高铁建设之中,铁轨间的巨大压力和磨损便成了建设进程中的一大阻碍。高铁在行驶过程中产生的震动也会导致部分零件的松动,增加了高铁运行风险。而中国科研人员根据榫卯结构研发的“自锁螺母”则将这种风险降至最低。这种螺母耐久性极佳,摩擦力很小,使用十分简便。“自锁螺母”是中国高铁事业飞速发展当之无愧的“功臣”。

飞机发动机叶片的设计也利用了榫卯结构,通过榫头卡在扇盘的榫槽里。这种结构有什么好处呢?我们知道随着发动机转速的加快,由于离心力的作用,整个叶片就会呈现向外甩的趋势,榫槽内的空隙赋予了叶片自我调节的能力。这样就能让叶片的重心始终接近几何中心位置,处于动态平衡的状态从而减少叶片振动带来的伤害。

利用3D 打印技术,将具有优异力学性能的榫卯结构巧妙运用在预制阶段拼装桥梁技术,为现代化桥梁建设提供了一种新思路。

随着材料、技术和工艺水平的不断发展,通过对榫卯含义、结构与现代设计的深入思考与深度结合,未来榫卯结构一定能够在更多的领域中发挥更大作用。

编后记:由于可查证的资料有限,也未经权威人士的指导,本组文章的撰写、编辑不具备学术研究意义,仅为思路开拓之用。我国古代劳动人民的智慧不可低估,有些现代人看来很不可能的事,先辈们偏偏能完成得很精彩。也借此,向中华民族的历代“大国工匠”致以崇高敬意。

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