支惠忠
上海市行知中学附属宝山实验学校 上海市 200444
摘要:榫卯结构是中国古代建筑、家具以及其他木质器械的主要结构方式,它经过了几千年的改良,不断加入新的元素与现实工艺相结合并延传至今, 其历史悠远,具有工艺的合理性,体现出了中国祖先的智慧,也暗含着中国文化中天人合一的自然传统设计理念。榫卯结构是中华文化的符号之一,它被广泛应用于家具、建筑、玩具等多个领域,对现代设计也提供了不可估量的应用价值。
关键词:榫卯结构;现代建造技术;创造性思维;创意教学
一.中国榫卯技术在现代钢筋水泥中的运用
榫卯结构是中国古建筑主要的结构方式,它以木构架结构为基础,木材、砖瓦为主要建筑材料。其分别由立柱、横梁、顺檩等构件建造而成,各个构件之间的结点以榫卯相吻合,构成富有弹性的框架。[ 王静《艺术设计》《浅析榫卯结构对现代设计的启示》第十期J022A]榫卯结构广泛用于建筑和家具当中,但是它们的侧重点有所不同。在建筑当中注重结构的稳定,因为榫卯结构在几个方向的合力合拢时成为高强度的完美的整体,这就能承受巨大的压力。这种结构不在于个体的强大,而是互相结合,互相支撑。而在家具当中,榫卯结构结合处由于有略微松动的余地,当无数榫卯组合在一起时就会出现极其复杂而微妙的平衡,除了木材料的延展力外,主要是由于一个个的榫卯富有韧性不致发生断裂。榫卯是一种极为精巧的发明,它超越了当代建筑排架、框架甚至钢架等特殊柔性结构体,不但可以承受较大的荷载,而且允许产生一定的变形,地震时它还能通过变形抵消一定的地震能量,减轻震感。现如今存在的紫金城和山西悬空寺都是它经过岁月考证的最大证据,经过千百年风雨的侵蚀,它依旧牢固。
随着时代的变化,科技的发展,当今研究出许多不同质地的材料,比如说钢筋建材等较为结实的产品。现代建筑学家将古代的榫卯技术与现代的科技材料相结合,形成了如今减震抗灾的坚实的建筑体。钢筋的坚固与中国传统的榫卯技术结合,使其成品既拥有传统工艺的物理性牢固,又有现代工艺的化学性牢固。[ 张斐然《文艺生活》《榫卯结构在中国古代设计中的应用》2014年]榫卯的功能大致可分为六类:一种是固定垂直构件的榫卯;二来是水平构件和垂直构件的拉结相交使用的榫卯;三是水平构件互交部位的榫卯;四是水平或倾斜构件重叠稳固所用的榫卯;五是用于水平或倾斜构件叠交或半叠交的榫卯;六是用于板缝拼接的几种榫卯。
在当今都市的建造当中,大多数都是以钢筋为主要材料。而这种钢筋与榫卯的木质结构又完全不相符。于是如何将钢筋运用到榫卯结构中成了难题,世人没有像现代钢筋混凝土结构那样建立起一套结构体系。设想如果我们通过实验取得数据,将现代钢筋混凝土与榫卯结构相结合,建立起一套新的精确的木构榫卯节点结构体系和计算标准,并且将它广泛应用于民用建筑的设计和建造,是否可以从根本上解决建筑抗震问题。
二.在劳动技术教学中的创性思维
木质结构在生活当中是无可缺少的一种重要技术,大到房屋建筑,小到生活用品都离不开木质技术,在本书的教学当中,我们需要运用到木质技术来对我们的生活用品进行一个创造,通过对书架的设计来发挥同学的创造性思维?。首先要明确在手工实施的过程当中需要做到这六个流程:确定设计要求,收集分析资料,构思方案以及设计表达制作和交流与评价。首先确定设计要求,先搞清楚设计成品的问题,找到所需要的一切需求,并且对他进行一个设计规划,避免在实施的过程当中发生冲突以及实施困难的情况。其次,在各大资源网站或者是一些信息库当中收集并且分析这些资料对其材料结构进行收纳规划,在进行问题收集之前,应该先列出一系列的问题,再对其进行具体的资料收集。收集到了足够的资料以后,再对我们需要制作的成品进行设计,将所需要的步骤构思出来形成方案,最后进行制作与交流评价?。
以设计一个相框为例,相框通常有两部分组成,一个是放置相片的框架,一个是支架,相框的外形也有着不同的形状,底座也有支撑式和底座式两种。在设计这样一个相框的情况下,我们应该引导学生去了解形状结构的稳定性,例如三角形具有稳定性,在从这样的数学方面入手,让同学们亲身体验在不同形状当中结构稳定性的特点,以加深同学们对不同形状稳定性的认知。应当先抛砖引玉,将问题发给同学们思考,然后在于让同学们自己动手做出相宜形状的工具,观察并分析工具的稳定性,引导同学们对形状稳定性进行思考。在同学们对基础的图形方面有了认识过后,可以将其引导到中国传统文化的榫卯结构的应用当中,再收集一些有关榫卯结构的建筑图片,让同学观察这些图片的共同性,结合历史的发展,引导出榫卯结构的牢固的特点。在同学们了解了一些榫卯结构之后,放出一些现代的建筑结构,对比古代建筑的结构,让同学联想出他们的共同之处与不同之处,在共同之处当中找到他们从古代传到至今的榫卯结构的技术。让同学们在自由时间内自由发挥,要求运用古代建筑与现代建筑当中有共同性的榫卯结构进行设计,并且引导其在多个领域当中利用这种榫卯技术,坚持理论与实际相结合。
三.中国传统木结构的传承
中国传统木结构凝聚了中国古代人民的聪明智慧,其在当今建筑当中也足以体现。老祖宗的东西在当今建筑学当中也在广泛运用,比如中国农村的瓦房建造桥梁横梁的分布也充分体现了传统木结构的实用性。古代的材料较为单一,多以木材、瓦砾为主,现代的材料较为丰富,在不同的建筑设计中可以使用不同的材料,以达到其最佳化。在材料的多样化上,我们可以将传统木结构进行传承发展,对传统木料与现实各种材料进行分析,找出其可发展点,再对其进行重新规划修改以达到最稳固的程度。结合现代天气运营变化,结合中国传统木结构,对现代结构进行改良,以综合材料,多结构的特点提供防震防灾的功能。在传承中华传统木结构的工程当中可以扬长避短。远近闻名具有千年不倒之称的应县木塔让中国传统木结构名声远扬,这体现了古代中国木匠师父的精湛技艺——卯榫结构和斗拱结构。[ 《多楼名第装配式木结构》2019.11.6]榫卯和斗拱是中国古建里应用最广泛的两个建筑技法,应县木塔也正是采用了这两种技法使得整个塔身呈现出刚柔相济的特点,这种耗能减震作用的设计,甚至超过现代建筑学的科技水平。古代的木结构建筑节点连接技艺已经非常发达,因此当代木结构建筑常用的节点也由此传承。其大致分为1、纯木榫接。纯木榫接一般用于井干式结构木建筑,将圆木或半圆木两端开凹槽,组合成矩形木框,层层相叠作为墙壁,形成木承重结构墙。例如井干式木结构房屋。这种木结构建筑最大限度地减少了其他建筑材料的使用,并突出了木质材料,贴近自然的色泽,同时随着工业化生产技术的发展,现代井干式木结构房屋生产及安装工艺更加精湛。2、齿连接。齿连接是将受压构件的端头做成齿榫,在另一构件上锯成齿槽,使齿榫直接抵承在齿槽内,通过抵承面的承压工作传力。因此,齿连接承重的同时可以用来传递压力,这是它的特点。这种连接方式的优点是构造简单,传力明确,可用简单工具制作,由于其构造外露,也易于检查施工质量和观测工作情况,一般用于当下常见的中小型木结构建筑。3.?销连接。销是用钢或者木做成圆杆状或者片状,用以阻止被连接构件相对移动的连接物。属于圆杆状的有螺栓、钉、圆钢销、螺钉、玻璃钢圆销等;属于板片状的有玻璃钢板销,钢板销等,一般用于大型的木结构建筑。
综上可见,传统的榫卯节点连接工艺并有效传承了传统木匠的高级工艺,它甚至随着科技的发展逐渐发展成了适应现代木结构建筑的风格。
四.中国传统木结构新的发展和延伸
在传统木结构中,木材需求量大成为了当今社会发展木结构的重要阻碍因素,因此,在其新的发展中需要寻求更可持续的方法建造更高的建筑,在这种趋势下装配式木结构建筑受到较高的欢迎,木材的灵活性与通用性成为装配式的理想材料,木结构的安装对于现场施工环境要求低,构件的吊装更为便捷。当今社会数字化设计工具的创新正在为木结构建造和设计创造更多可能性。
结语
中国传统木结构建筑是我们传统文化的骨架,其意义重大。现代化的快速建设以及相应的生存方式的改变,也正在严重地挤压着传统木结构建筑以及相应的营造技艺的生存空间。但是我们应当从中汲取科学的实用的技术部分,将现代建筑技术与中国传统木结构相结合起来,增强其稳定性,有效传承中国木结构技术是当今建筑学不可忽视的重要部分。
参考文献:
[1]王静《艺术设计》《浅析榫卯结构对现代设计的启示》第十期J022A
[2]张斐然《文艺生活》《榫卯结构在中国古代设计中的应用》2014年
[3]《多楼名第装配式木结构》2019.11.6