东亚古建筑和西方古建筑对比时,总会有这样一个问题,那就是为何以中国古建筑为中心的东亚建筑是以木构件为其建筑体系的主材料,而西方古建筑则是以砖石构件为主。
针对这一问题,有很多种说法,《华夏意匠》一书中认为:“中国建筑发展木结构的体系主要的原因,就是在技术上突破了本结构不足以构成重大建筑物要求的局限,在设计思想上确认这种建筑结构形式是最合理和最完善的形式。“ 这一观点从技术角度来解释了木材成为主导建筑构件的原因。还有的观点认为木结构容易取材,加工十分方便,而且节省人力、物力;也有观点认为木结构施工周其相对较短,在过去生产力有限的年代可以满足人们对于建筑空间的急切需求。
以上观点都有各自的道理,然而本文想从地震灾害的角度来看待这一问题。
中国自古就是一个地震频发的国家,她位于世界两大地震带――环太平洋地震带与欧亚地震带之间,受太平洋板块、印度板块和菲律宾海板块的挤压,地震断裂带十分活跃。中国地震主要分布在五个区域:台湾省、西南地区、西北地区、华北地区、东南沿海地区和23条地震带上。
从秦始皇统一华夏到东汉张衡时代,文献记载的地震灾害就有44条之多,差不多10年就会有一条地震记录。在一次次地震的惨痛经历后,人们逐渐摸索出了应对地震灾害的建筑营造思想;其实早在东汉之前,中国老祖宗已经可以熟练的掌握砖石结构的运用,然而频繁的震后重建减慢了此类结构体系的发展,而更为减震的木结构逐渐被人们所接受,汉朝正是中国木结构建筑体系发展的成熟期。
木制建筑材料有质量轻、韧性好等力学特点;同时中国古建筑中的木结构节点基本都采用榫卯技术,而且柱底与柱础采用平摆浮搁措施,这种节点构造可谓是一种柔性连接;此外,中国古建筑的梁架柱网大多采用均衡对称的结构布置,随着建筑技术的发展还发展出了檐柱侧角和生起的结构稳定措施;在以上种种营造思想的加持下,当中国木建筑遭受地震时,其结构体系可以很大程度上消散地震的能量,保证结构体系的安全。
(中国古建筑檐柱升起构造示意,五开间)
(中国古建筑檐柱侧角构造示意,五开间)
在新中国成立后发生的河北唐山大地震中,很多由现代钢筋混凝土材料建造的建筑都发生了倒塌,造成了大量的人员伤亡;而在离震中不远处的天津蓟县独乐寺观音阁和山门两个木结构建筑却基本完好无损,此外北京故宫建筑群在本次大地震中也基本未受损失。这让人无不叹服中国老祖宗的建筑营造智慧。
(天津蓟县独乐寺山门,辽代,网络图片)
(天津蓟县独乐寺观音阁,辽代,网络图片)
(北京故宫建筑群,明清,网络图片)
再看西方,古希腊和古罗马地区是西方文明的发源地,它们同样属于地震频发地域,遍布多条强烈地震带;但和中国不同的是,上述地震带发生地震时常伴有火山喷发,而飘散的火山灰遇水后会凝结成质地坚硬的材料,而这也启发了古罗马人在公元前2世纪发明和运用了天然砼。西方人利用这种粘结材料成功的解决了高耸宗教建筑建造和大跨拱券技术难题,形成了以强硬砖石结构来抵御地震灾害的”以刚克刚“的建筑营造思想。
(图片背景为意大利境内的维苏威火山;火山脚下的是古罗马时代庞贝古城遗址,公元79年毁于维苏威火山大爆发,由于被火山灰掩埋,古城街道房屋保存相对完整;网络图片)
在中国漫长的古建筑史中,木结构的建筑体系早在战国时期已基本形成,而到了汉朝已趋于成熟;而中国老子的哲学思想如”以柔克刚“、”贵柔“等也深深的影响了人们对于建筑的营造思维。在战国时期的建筑中已经出现了一种特殊的结构构件,它就是斗栱,前些期文章已经很深入的给大家做过分享;它是一组由众多斗形木块以及弓形短枋木纵横垒叠组合而成的组件体系,主要用于柱顶和额枋上部,起到承托梁架和屋檐、并将上部荷载传递给竖向结构构件的起承转合之用。当地震来临时,斗栱组件间的柔性连接犹如弹簧一样可以极大消减地震的能量,有种四两拨千斤的太极柔和思想。
(战国时的四龙四凤铜方案,四个角部出现了斗、蜀柱、抹角拱以及插拱(45°斜向龙头),可以窥见斗拱早期的基本形态;网络图片)
(山西省石楼县兴东垣村东岳楼正殿柱头斗拱拆解,网络图片)
当然,中国古老哲学思想中始终存在辩证的两种思想,一种是上文提到的老子开创的”尚柔“、”贵无“的思想系统;而另一种则是《易经》中倡导的”天行健,君子以自强不息“这种刚毅有力的思想系统。这两种思想相辅相成、互为补充的指导着我们老祖宗的思想模式和处事哲学,而这种刚柔并济的融合也在中国古建筑结构中得到了淋漓尽致的体现。
下面就以应县木塔为例来给大家分享中国古建筑的刚柔之美。
应县木塔我们在前些期文章有多次提到,它位于山西省应县,又被称为佛宫寺释迦塔,始建于辽清宁二年(即公元1056年,距今已有968年);应县木塔是世界上现存最为古老、也是最高的木结构佛塔。佛塔平面呈八角形,其坐落于亚字形转八角形的双层石砌台基上;其外观有五层,塔身首层由于外设副阶形成重檐屋顶,其他楼层都为单檐,由此形成了五层楼六重檐的立面效果;佛塔底部直径为30.27m,接着逐层收分至塔顶,塔顶为攒尖顶并在顶部设置了高达10m的塔刹,整个塔身高度达到67.31m,雄壮宏伟。
(山西省应县木塔航拍图,网络图片)
(山西省应县木塔正立面图,网络图片)
(塔刹组成解析,网络图片)
佛塔柱网采用了传统型布柱和内外两层环柱组合的布置思路;柱头都采用了阑额加普拍枋的柱间横向连接组合,内外两环柱头则复用斗栱枋木进行连接,这样内外双重的横向连接使得佛塔每一层都能形成一个稳固的整体;内外柱网体系组合而成的佛塔,不仅扩大了佛塔的塔内空间,而且很好的提高了整个塔身的结构刚度。
(平面柱网分析,网络图片)
(内外圈梁架分析,网络图片)
再从整体立面分层组成来看,佛塔外观为五层,实则其内部结构有九层,包含五个明层和四个暗层,所谓“明五暗四”;其中底层以上为平座暗层,接着往上是第二层明层和第二层暗层,这样有规律的依次逐层制作、安装直到顶层,其每层都有完整的斗栱、梁架结构体系,据说应县木塔的斗栱类型有54之多,可谓辽代及其前期斗栱设计的集大成者。
(佛塔构造剖析,底图来自李乾朗所著《穿墙透壁》)
木塔中最为明显的构造特点就是明层和暗层结构布置的不同;明层类似单层的木结构,由柱网、梁枋和铺作组合成为一个柔性层,其具有一定程度的延展性和变形特征,这是柔的一面;而各个暗层在内柱之间和内外角柱之间加设了众多不同方位的斜向支撑,这种由梁柱和斜向支撑组合而成的平座暗层结构类似于现代建筑结构中的水平圈梁刚性层,这是刚的一面。
(佛塔立面组成剖析,底图来自星球研究所)
(暗层结构组成,网络图片)
(外檐铺作和额枋,网络图片)
这种上下刚柔并济的结构组合体系,很好的抵抗了风荷载和地震的冲击,使得应县木塔能够穿越漫漫历史长河,经受万千磨难仍然屹立不倒,成为中国建筑史上一颗璀璨的明珠。
以上就是中国古建筑中的“刚”与“柔”,本篇文章就和大家分享到这里,下期见。
本文主要参考资料:
1.易经[M]. 苏勇 点校.北京大学出版社.1989
2.《燮理阴阳:中国传统建筑与周易哲学》——程建军
3.网络资料。
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古建漫谈
一个醉心古建筑的小二郎