論古建筑中的榫卯結構及其抗震功能

摘要：榫卯結構在古代一直作為我國建筑中主要的一種建筑結構，其起源歷史可能還要早于漢字的歷史，經過幾千年不斷的改良創新傳承，形成一個極具特色的連接方式。通過對傳統建筑結構分析，研究其在建筑上的牢固性與抗震性。并且通過與明式家具對比，探討其具有的共性，指出榫卯結構精神的偉大以及對我們現代設計具有一定的借鑒性。

關鍵詞：中國古建筑、明式家具、榫卯結構、抗震能力

一.榫卯結構的特征

中國古建筑以木構架結構為主，由立柱，梁，順檁等主要構件所組成，各構件相結合的節點處由榫卯相吻合。構成一個彈性的框架，這種結構相比現代的框架結構更具有一定的韌性。由于擁有這種柔韌性，不但可以使房屋承受較大的荷載，還準許房屋產生一定的變形。當地震來臨時，通過變形來消耗一定的地震能量，減小結構的地震響應。

在木建筑中，榫卯是用兩個木構件以凹凸相結合的連接方式。凸出來的部分稱作榫（榫頭），凹進去的部分為卯（榫眼），榫頭伸入榫眼的部分稱為“ 榫舌” ， 除榫舌外的部分稱為“ 榫肩”，在古代家具和建筑中主要起連接各個部件的作用。將榫頭用以插入另一條榫眼，使得榫和榫眼相咬合就可以起到連接的方式。這種結構在古代廣泛用于家具和房屋上，由于這種結構是榫與卯之間相互咬合，互相支撐，所以無論是運用在建筑中或是家具上都無需使用一釘一鐵。也正是榫卯結構的發明，造就了我國明式家具的輝煌。

榫卯結構為何能夠承受住這么大的荷載呢？以T型結構為例，如果用鐵釘連接組合一起，豎棖與橫棖很容易被扭曲而改變角度，而用榫卯結合，就不會被扭曲。因為榫卯結構對木構件尺寸有著很嚴格的精準性要求。這樣就避免了各部件因壓力偏差產生扭曲或因干縮濕脹產生過分的形變。在建筑中，榫卯結構形態各異，各受力部位及其荷載能力的不同，對榫卯結構也有不同的要求，所以就產生出不同形態的榫卯。比如，“避免垂直方向的柱子產生位移的管腳榫、套頂榫等；將垂直的柱與水平的梁固定的饅頭榫、燕尾榫等；將水平構件間彼此固定的十字卡腰榫、大頭榫等。”【1】與家具不同的是，建筑上的榫卯不僅擁有木結構的美感，還具有良好的力學性能。在榫卯結合的部位準許產生一定的形變，正是由于擁有這種科學合理的拼接方式才能讓許多木結構建筑保存至今。

二.榫卯結構的變遷

中國建筑的起始時期尚未可知，從現有的文獻記載中我們可知大約從7000年前的新石器時期，我國建筑從最初的巢居、穴居進化為地面建筑時就是以木構架建筑為主體。之后隨著社會的進步發展，木結構建筑也隨之在技術和藝術上不斷的提高和完善，形成了與西方磚石建筑迥然不同的以木構架為主體的建筑體系。也就可以推斷出榫卯結構早在7000年前的河姆渡文化中就出現了，比漢字的歷史還要悠久。

到了春秋戰國時期，金屬工具的發明，木構技術取得了突破性的進展，在細木作上已出現格角榫、托角榫、燕尾榫等多種榫卯，而且在榫卯受力上也有了科學的運用。榫卯結構也由木構架建筑上發展到家具中，隨著時間的推移，工程技術的進步和工具的發明。

唐宋時期，木構件技術有了更加規范的做法工藝，最重要的標志是《營造法式》的出現，進一步有了規范的模數制，同時將榫卯分為鋪作卯口、梁額卯口和合柱鼓口三類。隨著跪坐的習慣逐漸由垂足而坐所取代，在家具設計上也出現了高型家具。

明清時期是我國古代建筑發展的最后一個時期，在建筑形式、構造方式、建筑材料、施工工藝以及工程法例都有一套成熟的體系。這一時期的榫卯結構比唐宋時期有了較大的變化，在構造樣式上大大的簡化，但是其固有的功能仍保留下來。到了清朝后期及近現代，榫卯結構無論是在形式上還是種類都沒有太大的發展。特別是當西方的鋼筋混凝土建筑技術的流入，木結構建筑形式無法滿足現代大規模城鎮化的生活需求，使得木結構建筑也只是保持原樣，榫卯結構在傳統木建筑上再無新的樣式出現。

三.榫卯結構的抗震性

我國位于環太平洋地震帶與歐亞地震帶兩大地震帶之間，地震活動頻度高、強度大、震源淺，分布廣，是一個震災嚴重的國家。在二十世紀中，全世界共發生三次8.6級以上地震，有兩次都位于中國境內。然而，我們從歷次的地震災害報道當中可以看到，地震震倒的大多數都是現代新建的樓屋，而許多古老傳統的建筑卻還依然挺立。即使有所破壞，也僅僅是墻壁被震倒了，主要的構架結構仍舊保持原樣。

在歷史上經歷數次地震考驗后，幸存下來最具代表性的古建筑就是應縣木塔，該塔建于遼清寧二年（公元1056年），于金明昌六年（公元1195年）增修完畢，是我國現存最古老的木結構塔式建筑。在該塔建成200多年后就發生過一次6.5級地震，余震7天之久。并且在戰亂年代里還經受過200余發炮彈的轟炸，依然傲然矗立，并無大礙。應縣木塔能夠具有這么強的抗震能力，除了因其是正八角形平面設計，能夠抵御地震波帶來的扭矩力。有高達4.4米的磚石臺基使其穩定結實。更重要的原因是因為塔內所以的梁與柱之間都是用斗拱連接，而這些斗拱中的構件都是以榫卯結構結合。具有關資料描述，應縣木塔中所運用到榫卯形式的地方多達62種，有54種斗拱。“全塔的主要構件不用一釘一鉚，這種連接形式類似于半固結半活鉸的狀態，能承受較大的彎矩；構架水平分層，在地震波中的垂直沖擊波攻擊下，可以通過“彈跳”的方式消解巨大的破壞能量；構架的整體性有力地抵抗旋轉波，所有的柱子都用頂部的梁枋連結成一個筒形的框架，保證了構架的穩定性。”【7】比起釘鉚的連接方式，榫卯結構更具有半固定半活鉸的優勢，能夠利用木材本身的伸縮性讓整個建筑更加堅固。

在抗震上另一個表現優異的代表是天津薊縣的獨樂寺。該寺位于中國天津市薊縣，是中國僅存的三大遼代寺院之一，也是中國現存著名的古代建筑之一。該寺始建時間無從考證，據梁思成根據其建筑風格推斷為唐代建筑，寺內現存最古老的兩座建筑物山門和觀音閣重建于遼代。在歷史上共經歷過二十八次地震，其中破壞性的有四次。尤其是在清康熙十八年（1679年）三河、平谷發生8級以上強震，當地建筑除獨樂寺未倒塌外，其余建筑都被震毀。在1976年的唐山大地震中，薊縣城內的不少建筑被毀，獨樂寺院墻也被震倒，觀音閣內有部分墻皮脫落，山門的木柱略有搖晃，但是整個木構架依然沒有任何的歪閃。

結論

中國古建筑中榫卯結構具有高度的精確性，對于我們現代設計具有極強的借鑒作用。我們對榫卯的研究也是對古人設計思想的一種尊敬。古人在發明這種技術時就體現出對傳統文化精髓的萃取。在當今我們周圍都已經被鋼筋混凝土現代化建筑所包圍，我們也應該反思，我們是否已經把傳統建筑歷史所割裂。特別是在自然環境日益惡化的今天，現代設計過于功利化，我們不妨可以重新學習榫卯結構的精神，在結構方面進行創新來提高建筑的實用性同時又可以延續中國傳統文化。

參考文獻

[1] 李晴. 淺析榫卯之美 [J]. 美術教育研究 ，2015年第1期.第66～68頁.

[2] 佟佳.中國古建筑榫卯結構在地震區運用的優勢[J]. 現代裝飾（理論），2012年第4期.第149頁.

[3] .孫燕娜.中國古建筑抗震的奧秘[J].中國減災，2005年第11期.第48～49頁.

作者簡介：周玉（1991—），男，漢族，湖北武漢，研究生，武漢紡織大學藝術與設計學院，研究方向：環境藝術設計。endprint