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古建筑,能有什么科学?

 小雨又来袭TSG 2022-07-20 发表于江苏

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窗外一座座建筑飞速拔地而起
高科技是不可言喻的重要支撑
你有没有想过
立在砖石基座上的柱梁枋,用榫卯互相咬合
挑起了四角飞檐的大屋顶
这也是古人当时高精尖的科技呢?
今天就跟着遗介
一起来看看古人在当时的建筑中
巧妙运用过哪些科学吧!

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01

基础技术——榫卯

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什么是榫卯?

(sǔn)(mǎo)


和许多古建筑名词一样
榫卯的名字就代表了它的结构
凸出部分叫作
凹进部分叫作

榫卯最根本的作用就是连接材料

多为木头,少数也有石头

榫卯在古建筑中的运用  摄制@骆凯&陈婉钰/遗介

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你可能从不知道

最早的榫卯结构出现在6000~7000年前

河姆渡遗址的古人用石头制作工具加工木材

借助榫卯建造了

干阑式建筑竖井支护结构

干阑式建筑  武汉长江博物馆藏 摄制@骆凯/遗介

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榫卯从最初的几种发展成几百个种类

被广泛应用在建筑家具等领域

按照结合的用途可以视为三类

01 组合面与面的榫卯

为了解决木材板面的面积问题

通过拼合增大面积

代表性的有 企口榫、穿带榫、燕尾榫 等

燕尾榫 制图@陈婉钰/遗介

穿带榫 制图@陈婉钰/遗介

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02  组合交接点的榫卯

为了处理 丁字、交叉、夹角的结构

这种榫卯应用而生

代表性的明榫、 格肩榫、双榫、楔钉榫

明榫  制图@陈婉钰/遗介

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格肩榫  制图@陈婉钰/遗介

03 多个构件组合的榫卯

为处理复杂特殊的结构需求

使其更有耐用性美感

代表性的有粽角榫、长短榫、抱肩榫

粽角榫   制图@陈婉钰/遗介

榫卯的天然优势使其在古建筑中广泛应用

1 重量小,易加工

2 木头不会生锈,更耐用

3 可拆卸,易维修

4 可小范围扭动,能抗震

02

 排雨利器——坡屋顶

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人类最早在地穴树巢居住
后来才发明了具有屋顶雏形的
半地穴建筑木骨泥墙等建筑
自此用以避雨的斜屋顶就成了建筑的必备

原始建筑 竖穴与巢居 制图@洪凡凡/遗介

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不同的地域
人们结合当地气候条件和使用需求
慢慢将屋顶改造成不同模样
皇家的建筑屋顶
需要体现皇权至上等级秩序
于是出现了很多种样貌各异的大屋顶

古建筑常见屋顶样式 制图@陈婉钰/遗介

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对普通老百姓而言

屋顶不需要那么浓重的文化寓意

以西双版纳为代表的的南方多雨地区

为了防止短时间内的大降雨

房顶大多都做成高又尖斜屋顶

以便于雨水快速流向地面

两种斜度的坡屋顶排水效果  制图@陈婉钰/遗介

云南西双版纳建筑的高坡屋顶 

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新疆西藏为代表的干旱少雨地区

人们甚至要在屋顶上晒粮食举行活动

在这里不用担心暴雨倾盆

更得考虑如何让屋顶发挥多功能

于是这里的屋顶被建成了平屋顶

两种平屋顶的排水效果  制图@陈婉钰/遗介

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新疆民居  拍摄@刘雷

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除了干旱和多雨的地区
我们绝大多数人生活的气候没有那么极端
下雨不会像西双版纳
太阳也不会像吐鲁番
所以民居建筑都采用了有点坡度的坡屋顶

厦门鼓浪屿 四落大厝   摄制@ 骆凯/遗介

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小知识:根据专家研究发现,一般年降水量大,春雨、梅雨或者台风带来的夏季降雨量大的地区的民居屋顶坡度更大,相较于年降水量来说,月度的降水量强度才是影响屋顶坡度的最重要因素;此外,屋面防水材料、地区风力、建筑的使用用途等也都会影响古建筑屋顶坡度。

03

 肩负重担——木构架

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熟悉古建筑的你肯定听过“墙倒屋不塌”这句话
究其原因则是
古建筑将承重的任务交给了木构架
墙体只是挡风遮雨而已
千百年来不同地区的人们
因地制宜地发明了不同木构架
建造出特色各异的建筑,满足自己的生活需求
接下来就一起来认认这些木构架

古建筑 柱梁檩的示意  制图@陈婉钰/遗介

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01 抬梁式


顾名思义

可以简单理解成把梁抬起来的木构架

不止抬一次,是柱上架梁,梁上又抬梁

古建筑 抬梁式木构架  制图@陈婉钰 /遗介

宫殿,庙宇,寺院等大型建筑中普遍采

更是皇家建筑群首选形式

古建筑木构架的代表

 抬梁式建筑-乾清宫  摄制@李雪力&骆凯/遗介

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抬梁式木构架柱子少,跨度大

可以营造开阔的大空间

也能较好体现建筑内部雄伟壮丽的气势

02 穿斗式


注意 穿斗式 穿的可不是斗拱哦!

穿斗式是先用穿枋柱子穿起来

形成一榀(pǐn)一榀木构架

另一个方向也用斗枋柱子穿起来

一个穿斗式建筑的木构架就做好了

古建筑 穿斗式木构架  制图@陈婉钰/遗介

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穿斗式在汉代已相当成熟

但需要有大量柱子作支撑

所以做不出贯通的大空间

无法满足多人集会的大空间需求

因此很少使用在宫殿,寺庙这样的建筑中

有穿斗式元素建筑-绍兴鲁迅故居  摄制@陈婉钰&骆凯/遗介

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穿斗式可以预先拼装整体屋架
然后树立组装便于施工
网状结构的牢固性强,整体的韧性较强
整体结构具有高度的完整性

03 井干式

井干式结构不用柱子和大梁

只是从下到上把圆木或加工的木头层层堆叠

形成房屋的四面墙

四个墙壁交接处让木头交叉咬合

其实就是用木头垒了四面墙

井干式建筑方式  制图@陈婉钰/遗介


井干式在商朝后期的陵墓内出现

周代到汉代的陵墓曾长期使用这种木墩

汉初宫苑中还有井干楼

井干式结构需要大量木材堆叠成墙

耗费木材,不够划算

因此只在树木充足的少数地区多见

山区多见的井干式建筑  

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04

 古建天工——斗拱

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斗拱是古建中特殊的组合构件

斗、拱、翘、昂、升等构件组合而成

因此有人也说斗拱全名为斗拱

宋式四铺作斗拱拆解  制图@陈婉钰/遗介

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斗拱有哪些构件?

斗拱中
承托拱、昂
方形木块

你常见的最底下的斗就是
大斗

而斗口尺寸决定着整个建筑的规模

斗拱拆解  制图@陈婉钰/遗介

是矩形断面的短枋木,外形略似弓

斗拱拆解  制图@陈婉钰/遗介

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昂位于斗拱前后中线
前后纵向伸出贯通斗拱
前端有尖斜向下,尾则向上伸至屋内

斗拱拆解  制图@陈婉钰/遗介

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斗拱之所以在被我们熟知
除了引人关注的结构外
更重要的是它在古建筑中起到的作用

斗拱有什么用?

01 传导重量

斗拱被放在柱子与梁架之间
从上面承接屋顶重量,向下将重量传递给柱子
最后由柱子将重量传到基础和地面

斗拱模型  摄制@骆凯/遗介

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02 增大出檐

斗拱一层层向外叠出

使斗拱承接的屋檐逐渐向外挑出

唐代巨大斗拱使得唐代建筑出檐深远

佛光寺的大出檐就是实证


佛光寺建筑模型,国家博物馆藏  摄制@骆凯/遗介

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03 增加“弹性"

斗拱在檐下形成的斗拱层弹簧垫层

地震虽然导致建筑来回摇晃

斗拱和木结构中的榫卯却可以小范围活动

吸收了地震引发的纵横地震波

这种可活动的结构让许多古建筑得以保存至今

因此斗拱对增强建筑的抗震性能十分有利


防震的木构架与斗栱  图源@纪录片《紫禁城的秘密》 制图@骆凯/遗介

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04 美化装饰

明清时期斗拱逐渐变成装饰构件
民间的斗拱做法更加花样繁多
人们开始在造型和色彩上美化斗拱
使斗拱也具有了一定的美化装饰作用

太和殿斗拱  摄制@骆凯/遗介

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05

 美好向往——脊兽

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科学支撑起建筑的建造
那就该尝试追求美好生活
古人将自己对艺术和精神的追求
在古建筑的屋顶上体现的淋漓尽致
总有些精巧玲珑的小怪兽站在屋脊
他们有一个共同的名字——脊兽

脊兽-龙  设计@王梦琪

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正脊上的吻兽、垂脊上的垂兽
戗脊上的戗兽、戗脊前面的蹲兽
太和殿上的十个走兽,外加骑凤仙人
是大家最熟悉的蹲兽

太和殿脊兽  制图@陈婉钰/遗介

(请将手机横屏观看,并让大脑尝试识记)

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小知识:十个走兽的顺序其实在学术界尚无定论。《钦定大清会典事例·工部·物材》中脊兽的顺序被描述为:龙、凤、狮子、天马、海马、狻猊、狎鱼、獬豸、斗牛、行什。但其实明初初建时候的顺序已不得而知。专家们普遍认可的是天马与海马、狻猊与狎鱼、獬豸与斗牛分别为一组的三组顺序不变即可,组内其实经常可见互换位置的情况。

06

 装饰工艺——彩画

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彩画是古建筑不可缺少的部分

最初是为了防腐防虫建筑卫生

发展到后期逐渐赋予精神意义

表达信仰或艺术追求


常见彩画分几种?

第一种 和玺彩画

清代官式建筑上等级最高的彩画形式
大量装饰龙凤图案
仅用于宫殿、坛庙主殿及堂、门等重要建筑
“W“形线可作为我们辨识它的主要特征

和玺彩画特征  图源@《中国建筑彩画图集》 改绘@陈婉钰/遗介

太和殿上的和玺彩画 摄制@骆凯/遗介
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第二种 旋子彩画

带卷涡的旋花的清代官式彩画式样

等级上低于和玺彩画
多用于皇家建筑次要殿宇门庑
祭祀的坛庙殿堂等建筑

旋子彩画特征  图源@《中国建筑彩画图集》 改绘@张蓝天&陈婉钰/遗介

故宫东华门上的旋子彩画  摄制@骆凯/遗介 

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第三种  苏式彩画

源于江南水乡苏州一带

传入北方被引入官式彩画
一般用于装饰园林民居建筑
苏式彩画的辨识要点是
它的题材多为山水、人物、花卉、走兽、鱼虫

苏式彩画特征  图源@《中国建筑彩画图集》 改绘@陈婉钰/遗介

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北京颐和园长廊苏式彩画  摄制@骆凯/遗介

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第四种 地方彩画

除了上述彩画外
广袤的中国各地都有不同文化差异
各地方的彩画也十分丰富
地方彩画形式活泼地方特色突出

山西晋祠的地方风格彩画  摄制@骆凯/遗介

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