榫卯，中国建筑之魂。

中国传统建筑作为世界建筑中独一无二的存在，不仅以木材为主的建筑选材与西方以石材为主截然不同，其具有代表性的卯榫结构更体现着中国古人的高超智慧，反映着中国古人深刻的世界观。

然而当下面对西方建筑学、现代建筑结构的冲击，中国传统建筑结构正渐渐式微。

本文将从中国 传统建筑结构选材 、 结构方式 、 建筑结构与空间的关系 以及 木结构的现代转译 四个方面讨论中国传统木结构与其现代转译的可能。

---

00

前言

必须认识到，所有的文明都是由蒙昧走向发达，在其诞生的早期人们对于周围环境的主观认识将极大影响文明演进的路线和日后的面貌。在中国传统文化语境中，这种根本的“主观认识”依托于农业文明，在先民的总结下演化为 以《周易》为代表的“阴阳五行”学说 。在过去相当长的时期内，这部分通常被冠以“迷信”“不科学”的之名。

然而，如果放弃中国传统文化语境讨论中国传统建筑结构，无异于放弃用中文为《论语》做注解，必然会因为文化内涵的参差或冲突面临困难。从传说中有巢氏教授人们用木头建造房屋（据考证其实是在树上搭建房子）开始直到鸦片战争以前，中国的建筑一直是以木结构为主。直到今天，在我国农村地区、少数民族地区木结构仍旧被广泛使用，因此木结构的研究和发展应当继续进行下去。

本文力求立足于传统文化语境，同时以现代科学技术和实践作为参照，论证中国传统建筑选材与结构的优缺点，并探讨传统材料和技术在现代建筑中的可能性。

---

01

传统建筑结构选材

众所周知中华文明发源于黄河流域和长江流域，地处亚热带季风区和温带季风气候区，受季风影响降水丰沛，植被茂盛，相比其他文明诞生的两河流域、尼罗河流域和地中海沿岸我国充足的木材无疑为木结构的产生提供了先天优势。而且，相比石材木材的采伐、运输和加工更为简单便捷，在耐久性不如石材的条件下，即便是重建木结构建筑消耗的财力物力人力也少于石材建筑，加之早期建筑多为居住建筑，追求坚固舒适但并不一定需要“恒久”。

另外，在传统的五行观念中， “土”生“木”，而“木”生“火” ，利用木材在大地上建造的房屋就如同从大地上生长出来的树木，因为更符合自然规律而能够更加长久的存在，而 “木”催生的“火”并不是火灾的火，而是在文明早期珍贵的象征温暖和希望的火 。结合以上的原因，木材顺理成章地成为了华夏文明早期的最主要建筑材料。

木材的优点除了上述的采伐加工容易之外，在现代科学的视角下， 木材拥有钢筋混凝土约1/3~1/2的强度，却只有钢筋混凝土1/8~1/6的重量 ，这意味着 木材最大拥有钢筋混凝土4倍的相对强度 ，这相比其绝对强度更加受到建筑行业的青睐。

其次，在传统观念中木材属于易燃材料，木结构建筑存在极大的安全隐患。事实上，当前建筑行业广泛应用的钢结构与木结构类似，甚至耐火极限不及木结构。只不过钢材在火灾高温中表现为强度降低或变形而不会融化和燃烧，因而给了人们“钢结构比木结构安全”的错觉。

事实上， 在450-500℃时，钢铁 已经基本丧失负载能力、失稳 。在现代常用建筑材料中，钢铁的比热容约0.5×10^3J/(kg·℃)，C30混凝土约为0.97×10^3J/(kg·℃)，而干燥木材的比热容是2×10^3J/(kg·℃)，这意味着同样导热率的情况下木材升温的速度仅为钢铁的1/4，混凝土的1/2,再结 合木材的亲水性，考虑木材所含水分的比热容和蒸发热，以及钢铁远超木材几十倍甚至上百倍的导热率，导致 钢材在火灾中的升温速度远远超过木材 。

在承受同样荷载的情况下，木质构件的尺度要大于钢结构，在火灾中外层木材为内部隔绝了氧气，使得木材的燃烧只能由外向内进行，而钢铁一旦受热升温，不需要外层破坏就会失稳。在举世闻名的911恐怖袭击中倒塌的美国纽约世贸中心，就是因为钢桁架在航空燃油起火烧灼下变形导致承载的楼板坠落，上层楼板坠落的巨大动能破坏下层结构造成恶性循环最终付之一炬。

图1 倒塌的世贸中心大楼

另外，相比混凝土和钢材的生产加工要产生大量的二氧化碳，木材属于典型的 “固碳材料” ，在建筑拆除和建筑材料的回收过程中，混凝土的大都是经过粉碎后填埋，属于 “一次性材料” ，而钢材的重新熔炼又将排放大量二氧化碳，相比较之下 木材是唯一一种能够循环使用的材料 。如果再做一个比较计算，和树木生长的速度相比，木材的消费速度还是较慢的。因此，只要坚持植树并合理采伐树木，木材永远是极佳的建筑材料。综合以上 在建筑建筑全生命周期的角度来看，木材可能比钢筋混凝土更加“绿色” 。

同时，木材也具有一些不能忽视的缺点和弊端必须加以考虑。首先木材因为亲水性 容易朽烂 、作为有机材料也 容易遭受虫蛀 。前者通过木构件的髹漆、木构件容易受潮部位隔水构件如柱础的引入得到了较为妥善的处理，但虫害直至现在也没有办法做到完全预防，更多的是及时发现，及时处理，及时更换。

图2 底部被白蚁蛀坏的柱子

木材作为一种 非均质材料 ，具有明显的 各向异性 。第一，木材的强度有很强的方向性，其的顺纹强度（作用力平行于木纤维方向）比其横纹强度（作用力垂直于木纤维方向）要大得多，横纹各项强度都在顺纹的30%以下。第二，木材虽然没有明显的热胀冷缩现象，但受湿度影响巨大，有突出的 湿胀干缩 特性，其中纵向的收缩率是最小的，一般在0.1%～0.2%，径向一般在3%-5%之间。弦向的收缩率最大，一般在6%-10%。以上的两点对木构件之间的连接方式提出了极大的挑战，也催生了中国古代领先于世界的 卯榫连接结构技术 。

---

02

卯榫连接

木材作为一种外形和性能都具有明显各向异性的材料，其 纵向无论是尺度还是性能都更为突出 ，因此理所当然地成为承受荷载的主要方向，这就产生了一个问题：建筑纵向和横向还有垂直向的木构件该如何连接呢？如果说梁、枋、檩还可以层层叠压，那么柱与梁该如何连接呢？

图3 顺纹出榫示意图

在这种情况下，构件之间一种高效的连接方式——榫卯就出现了。

当代学术界普遍认为卯榫结构的灵感来自于动物和人体的关节。然而笔者认为，绝大多数关节的连接关系可以简化为关节头在关节窝中运动，并没有出现卯榫中广泛存在的 “穿透” 关系，关节位置的骨骼之间也并没有“主次”之分。

图4 关节模式图

相比“关节”说，笔者认为以“生殖崇拜”解释更为合理： 榫头是突出部分，为“阳”，代表男雄性，卯口是凹进部分，为“阴”，代表雌性 ，二者的结合有着明显的“穿透”关系和主次分别，即榫头为“进入”而卯口为“容纳”。需要指出， 传统建筑构件和家具中，每个部件往往同时有榫头和卯口，符合传统文化中“阴阳调和”的理念 。

卯榫结构的优点，首先是实现了 同种材料的自洽 。各个构件之间通过榫卯连接，避免了“连接件”这一角色的出现，保证了结构的整体性，尽可能避免了因外界条件变化时不同材料交接处因材料性质不同而出现的各种问题。另外， 顺纹出榫、榫卯互吃、构件相错 等做法，合理地将承受的荷载化解，构件越多反而会越坚固。

除此之外，榫卯连接是一种 半刚性节点 ，节点刚度介于铰接和刚接之间。无论是拉压、剪切还是转动情况下，节点均有一定变形能力，因此以榫卯连接的结构是不同于当代建筑排架、刚架或框架的一种柔性结构体。榫卯结构不仅可承受较大的竖向荷载，而且在地震作用下可以通过自身连接所产生的变形耗散大量能量，有效降低地震响应。

谈及榫卯结构，不得不提位于山西应县的佛宫寺释迦塔(应县木塔) ，它竣工于1056年，主要连接方式为榫卯连接，历经千年多次遭遇强震甚至战乱炮轰，仍然屹立不倒，足以证明榫卯结构“刚柔并济”的强大。

图5 应县木塔

榫卯具有如此突出优点的同时，也有着无法忽视的局限：工 艺的复杂性和加工精度的限制 。上文中已经讲过，榫卯结构往往是“构件越多越坚固”，然而这种论断的前提是构件之间的精度足够高。

不难想象，在古代没有机械完全依靠人工的条件下，榫卯构件特别是榫头和卯口处的加工完全仰仗木作匠人的技艺水平。俗话说“慢工出细活”， 对榫卯工艺来说，不是“慢”能做得更好，而是“慢”才能保证制作的构件精度足够 ，这显然与当下追求高效的工业化时代相悖，也成为了榫卯结构日渐式微的主要原因。

---

03

传统建筑结构与建筑空间

作为一种独立的结构形式，木结构也塑造出很多具有特色的空间形式，这其中最为典型和知名的当属 “藻井” 。

众所周知，我国古代推崇 “天圆地方” 的宇宙观，同样，为了表现这种宇宙观，古人对室内的“天”也给予了特别的改造，因此“穹然高起，如伞如盖”的建筑内部装饰——藻井，应运而生。就像西方教堂建筑中的穹窿顶代表上苍一样，中国建筑内的 藻井也就代表了天体的缩影 。

图6 故宫太和殿藻井

藻井同样也是中国封建等级制度的标志，只有在最尊贵的建筑中才能使用藻井，象征着封建社会等级尊卑。主要分布在皇家宫殿(故宫)、敕建敕封寺庙、陵寝碑亭。一般位于室内佛像、君主座位的上方，呈伞盖形，由细密的通过榫卯连接的斗拱承托，象征天宇的崇高，藻井上一般都有彩画、浮雕。

与西方惯用的穹顶不同，穹顶是通过将人的视线引导向最高处来表现空间的高大，而藻井恰恰相反，是在建筑内 人为增加了一层“天花板” ，复杂的结构本身以及构件表面的装饰 人为地塑造一方“天空” ，使得藻井表现空间高大的同时又具有了一种隐隐的压迫感，借此藻井下方的空间成为了一种“神圣空间”，下方的人也具有了神性，显得更加的威严。

---

04

当代木材卯榫结构建筑

虽然中国传统的建筑形式遭受严重冲击并饱受人们的质疑，但近年来并非没有优秀的木结构建筑诞生。在苏黎世市中心，媒体集团Tamedia出资兴建了一座7层的木制建筑——成为世界最大的木质建筑。为了这座木楼的建造，以纸盒房而闻名的日本建筑师 坂茂 选用经日本工匠一代代传承并加以改进的中国榫卯结构—— “河合继手” ，利用规划林中采伐的云杉木作为结构材料，仅仅在外立面上使用了玻璃和钢材。

图7 Tamedia新办公楼外观

图8-9 大楼内的木柱和木梁

设计师坂茂在采访中说：“Tamedia集团的主席希望我能营造‘舒适的工作环境’，这也是我选择木头的原因之一。在这样的一个空间里，人们能够感到安静、平和，就像在他自家的客厅或林间木屋里。”在这个项目里，坂茂借助瑞士先进的由计算机控制木材切割机，没有使用任何金属部件，完全倚靠木栓来固定木梁和其他木结构，并利用木头的韧性实现了大梁带有曲线的特殊造型。

图10 计算机控制控制机械加工的节点

---

05

反思与总结

中国的传统建筑结构造就的现代建筑，体现了建筑工艺之美与人文关怀，而这却是在一位日本建筑设计师手中实现了。这不得不令我们反思，中国传统建筑技艺何在？中国传统建筑的未来何在？

伴随着科学技术的发展，大量新兴材料和结构工艺的出现极大地丰富了建筑外观和造型的可能，然而，这并不意味着当代建筑中木材和榫卯结构已经没有存在的价值。正相反，通过本文的分析我们能够清晰地看到木材作为最古老的建筑材料无可替代的优点，也能够真切感受到榫卯结构作为古人智慧的结晶无论是从实用角度还是文化角度具有的重要意义。

事实上，即便是Tamedia新办公楼的设计师坂茂都曾表示对瑞士的建设法规允许这样一座建筑的落成感到不可思议，“要知道这在日本是绝无可能的。”从中我们也应该认识到，除了对传统材料和技术的改良，我们也应该坚定文化自信、制度自信、技术自信，立足传统文化宝库，着眼木材与榫卯结构在现代科学语境下的创新发展，包容诸多或如Tamedia新办公楼般建筑的建设。

---

本文图像来源

图[1]： https://k.sina.cn/article_6489262490_182ca499a00100lqay.html

图[2]： http://news.hzau.edu.cn/2022/0420/63032.shtml

图[3],图[7]-[10]：https://www.zhihu.com/question/24175751

图[4]：https://zhuanlan.zhihu.com/p/32725908

图[5]：1https://www.sohu.com/a/291662199_755852

图[6]：https://p3.itc.cn/q_70/images03/20210416/f8fca6e8be594fa38d3aafeeeb28146a.jpeg

编辑   胡桃

责编   白金妮