地震都撼動(dòng)不了的榫卯結(jié)構(gòu)，到底有多神奇？

20世紀(jì)，世界三次8.6級以上地震，兩次發(fā)生在我國境內(nèi)。但眾多古建筑經(jīng)受考驗(yàn)，主體結(jié)構(gòu)依舊如初，這得益于榫卯結(jié)構(gòu)在古建筑中的廣泛運(yùn)用。你是否好奇這神秘的榫卯結(jié)構(gòu)，為何能賦予建筑如此驚人的抗震能力？那么，就讓我們一起走進(jìn)“榫卯”的世界，一探究竟吧！

1、剛?cè)岵?jì)的中國智慧

榫卯結(jié)構(gòu)是中國傳統(tǒng)工藝中木質(zhì)之間起到連接作用的一種結(jié)構(gòu)，其中凸出來的部分被稱為“榫”，凹進(jìn)去的部分被稱為“卯”。搞清楚了名稱之后，咱們再來看看不用一根鐵釘固定的它們?yōu)槭裁茨苓@么牢固呢？

材料性質(zhì)：木質(zhì)材料一般有縱向排列的前衛(wèi)構(gòu)成，這一特性使材料的強(qiáng)度及韌性都集中在縱向，而橫向則相對薄弱。榫卯結(jié)構(gòu)就是根據(jù)木材的這一特點(diǎn)，將部分橫向受力轉(zhuǎn)換至縱向，借用縱向的強(qiáng)度和韌性支撐起力，可謂是將“揚(yáng)長避短”發(fā)揮到了極致。

其次，與連接處使用金屬釘打造的物品不同，榫卯結(jié)構(gòu)為相同材質(zhì)的連接，在環(huán)境的溫度和濕度發(fā)生變化時(shí)，它們自身的伸縮程度相同，連接兩端的木材會(huì)共同收縮或舒張，使得整體結(jié)構(gòu)更加牢固，避免出現(xiàn)因?yàn)檫B接處松動(dòng)而導(dǎo)致使用壽命縮短的情況。

制作手法：榫卯結(jié)構(gòu)工藝手法復(fù)雜，構(gòu)造方式多樣，凹凸面相互咬合，能夠大大提高連接處的承重能力，甚至大于木質(zhì)材料本身。

2、久經(jīng)考驗(yàn)的抗震性能

我國是一個(gè)多震的國家，位于環(huán)太平洋地震帶與歐亞地震帶之間，地震活動(dòng)頻率高、強(qiáng)度大、震源淺、分布廣。20世紀(jì)，世界范圍內(nèi)三次8.6級以上的地震，有兩次發(fā)生在我國境內(nèi)。然而，許多古老的建筑卻能久經(jīng)考驗(yàn)，主體框架結(jié)構(gòu)依舊保持原樣，這就要?dú)w功于榫卯結(jié)構(gòu)在古建筑中的廣泛應(yīng)用。

其中，最典型的例子就是距今有近一千年歷史的應(yīng)縣木塔。該塔始建于遼清寧二年（公元1056年）是我國現(xiàn)存最古老的木結(jié)構(gòu)塔式建筑，經(jīng)過地震和戰(zhàn)亂年代的洗禮，至今仍然傲然矗立，除了能夠抵御地震波扭矩力的正八角形平面設(shè)計(jì)，和穩(wěn)固結(jié)實(shí)的磚石臺基，更重要的一個(gè)原因就是，塔內(nèi)梁柱之間的斗拱連接，而這些斗拱的構(gòu)件都是以榫卯結(jié)構(gòu)進(jìn)行連接的。

中國科學(xué)技術(shù)館展品：應(yīng)縣木塔

相關(guān)資料顯示，應(yīng)縣木塔中運(yùn)用到榫卯形式的地方多達(dá)62種，有54種斗拱。這些榫卯結(jié)構(gòu)讓連接處于半固結(jié)半活鉸的狀態(tài)，能夠承受更大的彎矩，同時(shí)，在受到地震波中的垂直沖擊波攻擊時(shí)，榫卯組件還可以通過“彈跳”的方式消解巨大的破壞能量。除此之外，榫卯將建筑整體連接成一個(gè)筒形框架結(jié)構(gòu)，能夠有力地抵抗旋轉(zhuǎn)波，增加了建筑整體的穩(wěn)定性。因此，不用一釘一鉚的榫卯結(jié)構(gòu)真的可以實(shí)現(xiàn)“萬年牢”。

3、現(xiàn)代建筑中的榫卯結(jié)構(gòu)

由于榫卯結(jié)構(gòu)難以通過制作簡單模具而批量制造，人工成本高，因此在現(xiàn)代建筑和家具中已經(jīng)很少能見到榫卯的身影了。不過，近年來，榫卯憑借其精妙的構(gòu)思和穩(wěn)固的特性，重新獲得了人們的關(guān)注和青睞。

2010年上海世博會(huì)上，極具中國氣韻的中國國家館，其承重構(gòu)件就是利用榫卯工藝制成，懸挑出檐，層層疊加，將檐口額力均勻傳遞到柱子上，最終構(gòu)成中國木建筑中傳統(tǒng)的“斗冠”造型，舉世矚目的“東方之冠”由此誕生。

中國國家館“東方之冠”

同樣具有代表性的，還有距離“鳥巢”僅一箭之遙的中國科技館新館，館身整體呈正方形，由若干個(gè)積木般的塊體互相咬合而成，看上去仿佛我們小時(shí)候玩過的“魯班鎖”的巨型版，其中不僅蘊(yùn)含著重視整體與部分相結(jié)合的中國傳統(tǒng)文化理念，也暗示各學(xué)科之間互相融合，互相促進(jìn)。

古人的巧思對現(xiàn)代設(shè)計(jì)具有很高的借鑒價(jià)值，而榫卯結(jié)構(gòu)背后所隱含的工匠精神，在當(dāng)下，更值得我們所有人學(xué)習(xí)，通過改進(jìn)和靈活運(yùn)用，讓傳統(tǒng)文化重新煥發(fā)光芒。

參考文獻(xiàn)：

《論古建筑中的榫卯結(jié)構(gòu)及其抗震功能》環(huán)球人文地理雜志

《中國古建筑榫卯結(jié)構(gòu)在地震區(qū)運(yùn)用的優(yōu)勢》現(xiàn)代裝飾（理論）

《榫卯結(jié)構(gòu)在木構(gòu)建筑中的傳承與發(fā)展》林產(chǎn)工業(yè)