悬空寺

中国国风美学的巅峰无处不在的榫卯结构,


开头

说起积木玩具,很多人第一反应都是国外的乐高、高达等等。

但真要细究木块与木块之间拼接玩法,我们中国人,那才是当之无愧玩积木的老祖宗呢。

之前火爆全网的"当代鲁班"阿木爷爷,他凭借高超的榫卯技艺,不用一根钉子、一滴胶水,仅凭巧手就造出了许多新奇玩意,让不少人瞠目结舌。

而这还只是榫卯的小儿科,还有更高级的。

比如山西恒山有座悬空寺,它的建造堪称是中国国风美学的巅峰。

这座建造在悬崖峭壁上的寺庙,仅仅依靠27根木横梁支撑,不用任何钉子和粘合剂,历经千年风雨和多次地震,依旧屹立不倒。

这些横梁的支点设计非常巧妙,其中一部分以榫卯结构固定在山体之中,而其他部分则承接寺庙主体建筑。

这精巧的结构,相当于利用山体建造了一张桌面,而悬空寺又被搭在这个桌面之上,真是令人叹为观止的建筑奇迹!

那么大家有没有想过,榫卯结构为什么能这么坚固结实?

榫卯厉害之处

榫卯,可以说是古代中国建筑中,非常重要的结构方式。

在榫卯构件中,凸起部分称为榫,凹入部分称为卯,榫卯的神奇之处在于它可以通过不同的契合手法,卯榫咬合,让结构中的每一个小单元都被稳定的固定住。

因而不用一颗铁钉,也不用胶水粘合,就能够搭建一座座宏伟的建筑,感觉跟现代的乐高玩具还挺像的。

但和乐高不同,榫卯结构的历史那是相当悠久,人类最早的榫卯工艺,可以追溯到大约年前的中国河姆渡遗址。

年是个什么概念?

要知道,我国第一个朝代,夏朝,距今才四千年,所以大家可以自行体会一下……

当时的人们在建筑房屋的时候,使用了大量的干阑式建筑,这种建筑就使用榫卯的木构件连接,榫卯相契合,使得房屋的稳固性提高不少。

在此之后历经许多朝代,榫卯结构有了长足的发展,式样多达一百余种,在建筑上的应用登峰造极,出现了许多使用榫卯结构建造而成的著名建筑。

除了前面说到的悬空寺外,北京的故宫也是。

作为世界上规模最大、保存最完好的古代皇宫建筑群,故宫自建成多年以来,光是地震就经历过大大小小多次,但每一次地震过后故宫都安然无恙。

那么榫卯结构到底有多牢固呢?

年,英国一家电视台就找到北京故宫博物院工程师,想请求复刻一个太和殿,看看中国古建筑的抗震能力,于是就诞生了一部名为《紫禁城的秘密》的纪录片。

在片中,我们工程师按照原样复制了一座1/5大小的寿康宫建筑,并将其放在地震检测仪上,通过不断增加震级,看它能够挺到第几级,每次持续30秒。

在测试开始的时候,外国记者认为这种建筑不可能扛得住6级以上的地震。

听到这样的话,我国工程师们只能笑而不语,毕竟这种“打脸”的举动,要让外国记者自己领悟。

工作人员将地震强度不断增大,4级、5级,建筑没有任何问题,到了6级、7级,虽然墙面摇晃厉害,但建筑结构却毫发无损。

然后,实验强度进入9.5级以及更高程度,这是人类有记载以来最高的地震强度,相当于万吨TNT炸药的当量,结果和前面差不多。

最后到了10.1级,现场所有人都不敢呼吸了,神奇的是,建筑只是发生了轻微的位置偏移,但依旧稳稳地立在那里。

10级地震的威力有多大?

这么说吧,它相当于亿吨炸药同时爆炸,巨大的威力连地球都hold不住。

虽然目前人类历史上从未发生过10级地震,但如果发生,地面上所有建筑将顷刻化为灰烬,妥妥的世界末日既视感。

如果不是亲眼见证,真的很难想象,这座木头建筑竟有如此惊人的能量。

而其之所以能抗住这么强的震级,其背后的榫卯结构功不可没。

可见,榫卯虽然是木质连接,但稳定耐用,完全不输强韧的钢筋水泥。

当然,要想抵御地震的威力,只有稳固是远远不够的。

在那个纪录片里,还有一种能起到减震效果的结构,那就是斗拱。

斗拱是安在屋顶立柱和横梁的交接处,其中柱顶上的弓形承重结构叫拱,拱与拱之间的方形木块叫斗。

斗上加拱,拱上加拱,层层叠加,起到支撑作用。

这么看来,斗拱是不是也算一种榫卯吧?

是的,没错!

榫卯结构是一种连接方式,而斗拱是榫卯交错结构而形成的承重构件。

用大白话说,斗拱就是升级版的榫卯。

值得一提的是,榫卯结合的部位即便是严丝合缝,也有缓冲的缝隙,而且木材本身也有一定的弹性,使得建筑物的各节点都有一定的伸缩余地。

在强烈地震中,尽管榫卯建成的木架结构也会随巨大的摇晃产生变形,但只要木架结构不折榫、不拔榫,就会晃而不散,摇而不倒。

即使墙体被震倒,也不会影响整个木架结构。而且,当地震波消失后,整个构架仍能恢复原状。

斗拱独一无二的榫卯结构,再加上繁复杂乱的拼接,左右对称的样式,极具充满了中式美学的冲击感。

在这一榫一卯,一斗一拱之间,建筑的精髓被体现得淋漓尽致。

除此之外,榫卯结构的抗压能力也很强。

比如著名的卢沟桥,它始建于金代会昌六年(年),迄今已经有多年的历史了。

其主要结构连接处用的是银锭铁榫,就是那种两头宽,中间窄的结构可以用来连接石料,如今仍然屹立在永定河畔。

在年的时候,装载一批重型设备的车辆需要穿过永定河。

可是由于吨位实在是太大了,几座在永定河上新建的桥梁根本没法承载,怎么办?

此时专家提出建议,从卢沟桥上过去,甚至都不用加固。

很多人都表示十分担心,这批设备和车辆一起可有吨重啊,这座几百年前的古桥真的可以吗?

但纠结了半天,也没有别的办法可以尝试了,专家这边呢,甚至还立下了军令状,出了事情我们来负责,没问题的,上吧!

于是这批设备只能硬着头皮上了卢沟桥,所有人都在屏住呼吸观察着,害怕古桥撑不住,但神奇的一幕却发生了。

在监测仪表上,虽然可以看到桥拱在一点点下沉,最大的下沉量达到0.52毫米,但20分钟过去后,设备顺利通过,这座桥却依旧安然无恙。

中国古人在没有学过任何力学知识的前提下,凭借着丰富的经验,竟然可以形成这么匠心独具的设计。

使用榫卯灵活坚固的结构,每一个点都能完美衔接,并让建筑历经千百年风雨的考验而不倒。

不得不说,古人的智慧真是非常的巧妙!

榫卯现代应用

既然榫卯结构这么强,作为现代人的我们就在想,能不能在生活中也应用下呢?

于是就出现了许多类似榫卯的装配结构。

比如航空发动机高压涡轮转子叶片,这算榫卯吧?再比如飞机机身的骨架结构,也算榫卯吧?或者机翼的结构,没卯榫吗?

尤其是飞机叶片的固定,背后的故事相当有意思。

当初,发动机叶片还是螺旋桨的时候,如何固定螺旋桨成为工程师们非常头疼的问题。

如果固定死了,速度一快就会损坏,但如果没固定好,完全不起任何作用啊,除非...螺旋桨能够自我修复?

有啥好办法可以实现这个功能呢?

据说,当时波音公司的所有外国工程师都在一筹莫展的时候,有个叫王助的中国工程师就突发奇想,听说古代榫卯结构的建筑非常结实,或许可以尝试下,说不定能成。

于是一顿操作猛如虎,设计出可以插拔的叶片,虽然摸上去感觉非常松动,但这背后巧妙用到了榫卯。

当风扇在高速旋转的时候,离心力开始不断增加,于是每一片叶片就会出现往外拉的情况。

但由于叶片榫头和榫槽之间留有空隙,这样就只能在一定范围内自由的滑动,从而可以让叶片自我修复。

这种松松垮垮的设计,也能实现紧紧贴合,是不是觉得非常神奇?

感悟

可以说榫卯工艺作为传统木作最重要的设计语言,不用一颗钉子,也不用胶水粘合,便能使事物牢固成型,这种美感让建筑仿佛有了灵魂。

没有榫卯,屹立于世界建筑之林的中国传统木制建筑就无从说起。

所以榫卯这一神奇的中国功夫,不应该就此被淹没,它不仅代表古人超凡的智慧,还是中国文化遗产的体现,一种惊艳世界的中国之美,更是代表了一种工匠精神的传承。




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