模型材料

榫卯它已惊艳了千年

发布时间:2023/6/10 18:19:57   
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最近,一位中国农村大爷火遍外网,

几条五分钟左右的视频,竟吸引了近千万国网友。

点开油管(YouTube)视频下的评论区,可以看到不仅有英语,还有西语、葡语、法语……

一位山村老爷爷,不用一颗钉子,一滴胶水,仅靠着满是皱纹的双手,就把一块平平无奇的整木,变成了巧夺天工的鲁班凳。

有人说:“Purecraftsmanship.Nopowertools,noscrews,noglue,nonails.Puretalent.”(纯粹的工匠精神,不用工具,不用螺丝钉,不用凝胶,只有才华。)

还有外国网友感叹,“这才是真正的中国功夫啊!”

也难怪国外的网友会产生疑问,大爷用的是年前战国时期中国木匠鼻祖鲁班发明的榫卯技术。

什么是榫卯?

△最简单的一种榫卯结构图解,图片来源于网络

从功能角度来来,榫卯是木质器物之间起连接作用的一种结构,多应用于建筑、家具、生产工具等方面。凸出部分叫榫(或榫头),凹进部分叫卯(或榫眼、榫槽)。

榫与卯之间通过木材的多与少,高与低、长与短之间的巧妙组合,有效地限制木件向各个方向的扭动,起联接和固定作用。

榫卯为何如此牢固?

我们从三个方面来说明问题

「物理性质上的避弱就强」

△中国古代楔钉榫,图片来源于知乎

从物理性质方面来讲,木质材料由纵向纤维构成,只在纵向上具备强度和韧性,横向容易折断。榫卯通过变换其受力方式,使受力点作用于纵向,避弱就强。

「结构上的刚柔并济」

△在地震模拟的反应中,整个榫卯结构模型出现轻微的晃动,但没有出现实质性的破坏。

木质材料受温度、湿度的影响比较大。榫卯同质同构的链接方式下,使得连接的两端共同收缩或舒张,整体结构更加牢固。而铁钉等金属构件与木质材料在同样的热力感应下,应膨胀系数的不同从而在连接处引起松动,影响整体的使用寿命。

刚的一面,体现在凹凸面相互咬合后,不用钉、绳,自然形成一个整体,提高整体的负荷能力。

柔的一面,能够承受一定的变形,消耗一些能量、减少结构响应。

「构造上的巧夺天工」

△以上动图为以精巧著称的日式榫卯,图片来源于网络

我国古代的能工巧匠,以其天马行空的想象力和精湛的工艺手法,创造出了无与伦比的榫卯构造方式。在牢固的基础上,不同的榫卯满足于不同的应用方式,其榫卯结构样式更是多达上百种。

话不多说,来几张动图感受下~

△中式实物榫卯,图片来源于网络

榫卯结构优秀的抗震性能

△故宫

我们从历次的地震灾害案例当中可以看到,地震震倒的大多数都是新建的楼屋,而许多古老传统的建筑却还依然挺立。即使有所破坏,也仅仅是墙壁被震倒了,主要的构架结构仍旧保持原样。

这其中榫卯结构发挥了重要的抗震作用。

「山西应县木塔」

△山西应县木塔,图片来源于网络

在历史上经历数次地震考验后,幸存下来最具代表性的古建筑就是应县木塔,该塔建于辽清宁二年(公元年),于金明昌六年(公元年)增修完毕,是我国现存最古老的木结构塔式建筑。

在该塔建成多年后就发生过一次6.5级地震,余震7天之久。并且在战乱年代里还经受过余发炮弹的轰炸,依然傲然矗立,并无大碍。

应县木塔能够具有这么强的抗震能力,原因是因为塔内所以的梁与柱之间都是用斗拱连接,而这些斗拱中的构件都是以榫卯结构结合。

△斗拱结构示例,图片来源于网络

《中国古建筑榫卯结构在地震区运用的优势》中描述,应县木塔中所运用到榫卯形式的地方多达62种,有54种斗拱。

“全塔的主要构件不用一钉一铆,这种连接形式类似于半固结半活铰的状态,能承受较大的弯矩;构架水平分层,在地震波中的垂直冲击波攻击下,可以通过‘弹跳’的方式消解巨大的破坏能量;构架的整体性有力地抵抗旋转波,所有的柱子都用顶部的梁枋连结成一个筒形的框架,保证了构架的稳定性。”

比起钉铆的连接方式,榫卯结构更具有半固定半活铰的优势,能够利用木材本身的伸缩性让整个建筑更加坚固。

榫卯结构在现代建筑中的应用

△苏黎世传媒集团,图片来源于网络

在瑞士苏黎世有这样一座房子,从外观看它就是一座普通的现代建筑,通透的玻璃幕墙一挂到底。但当走入其中,你一定会被其精妙的结构工艺所折服。建筑的梁、柱、檩等房屋的主体结构全部使用木材架构,这在看惯了钢筋混凝土的西方人眼中,简直就是一个奇迹。仔细看才发现,这栋建筑,用的竟是中国传统的榫卯结构。

△年世博会中国馆,图片来源于网络

年上海世博会中国国家馆,设计极富中国气韵,向世界展现了城市发展中的中华智慧。因外形酷似一顶古帽,而被命名为“东方之冠”。

这是中国木建筑中传统的“斗冠”造型,它悬挑出檐、层层叠加,将檐口的力均匀传递到柱子上,实现这一艺术性的承重构件的工艺便是榫卯。

△中国科技馆新馆,图片来源于网络

中国科技馆新馆整体为单体正方形,由若干积木般块体相互咬合,整个外形呈现为一个巨大的“鲁班锁”,既体现出中国传统文化重视整体与部分相结合的理念,也寓意科学的众多学科之间相互融合、相互促进。

在被钢筋混凝土现代化建筑包围的当下

我们不妨可以重新学习榫卯结构的精神

在结构方面进行创新来提高建筑的实用性

同时又可以延续中国传统文化

资料参考《基于构成主义思想的榫卯结构设计研究》伍兵

《中国古建筑榫卯结构在地震区运用的优势》佟佳

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来源:济震微讯



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