榫卯是中國傳統木作的一種接合方式。它廣泛應用於各類木制建築、傢具中,是我國古代工匠偉大的發明創造。作為我國古代科技成果的重要代表,榫卯對東亞地區的傳統木制建築産生深厚影響。榫卯結構的建造思想,成為古人留給今人的一筆寶貴財富。
歷史綿延千年
榫卯結構中,榫是指凸出部分,也稱榫頭。卯是指凹進部分,又稱椎眼、椎槽。最基本的榫卯就是將榫插入卯中,實現構件的相連。這一接合方式在我國已有上千年的應用和發展歷史。
中國科學院自然科學史研究所研究員姚大志介紹:“考古發現,在距今7000年前的河姆渡文明時期,就已經出現了榫卯結構的木構件。”這些榫卯結構既出現在河姆渡遺址保存的幹欄式木構建築上,也存在於器把、小棒等木制工具中。
在河姆渡出土的上百件榫卯木構件中,榫的類型多種多樣,包括梁頭榫、燕尾榫、雙叉榫等,其中有兩件榫截面長寬比例為4:1,結構符合受力要求,被後世稱為“經驗截面”。
在幹欄式木構建築上應用的榫卯有六類之多,包括柱頭和柱腳的榫卯、平身柱與梁枋交接榫卯、轉角柱榫卯、受拉桿件帶銷釘孔的榫卯、欄杆榫卯、企口板。其中,企口板一直沿用至今並不斷發展。
而後的幾千年,榫卯結構不斷完善,形成了多個應用、發展高峰。
在建築領域,唐代的佛光寺大殿、遼代的應縣木塔是榫卯結構應用的典型案例。姚大志介紹,應縣木塔建於公元1056年,是世界上現存最高的古代木構建築。全塔主體由數萬個木構件搭建而成,900多年來,歷經多次地震卻始終屹立不倒,很大程度上歸功於榫卯結構的設計。
在傢具領域,明代榫卯傢具把中國傳統傢具推向發展頂峰,形成的明式傢具風格至今仍被人們所推崇、模仿。榫卯非遺傳承人王震華介紹,明代,受鄭和下西洋影響,性堅質細的硬木進入中國。相比於軟木,硬木伸縮性小、耐受性差,榫大卯小則易開裂,榫小卯大則易脫落。因此,榫卯必須製作得更為精細。在這一時期,匠人們不斷提高榫卯製作技藝和應用水平,製作出的傢具能夠不用一釘一膠,實現構件合理連接。傢具不僅外觀精巧,而且結構科學。
結構“牢而不固”
從屹立千年的木塔到美觀實用的傢具,幾塊普通的木頭因榫卯變得如此牢靠,原因何在?王震華認為:“榫卯利用錯位、限位、避讓的設計理念,讓構件柔性組合在一體,達到‘牢而不固’的效果。”
錯位,簡單理解就是留間隙,這也是榫卯結構最顯著的優點。很多人認為榫卯是嚴絲合縫的連接,實則不然。王震華介紹:“榫與卯之間存在一定間隙,有一定的靈活性。這一伸縮余量不僅提高了建築抵抗地震的能力,也延長了傢具的使用壽命。”
木材會因為溫度、濕度的變化而形變。榫卯的間隙,正是為了適應木材熱脹冷縮的物理特性,讓傢具適應季節變化,避免因膨脹或收縮産生開裂或松動。而對於建築,榫卯間隙讓建築連接的節點如同彈簧一樣,能夠發生一定的形變。當地震發生時,建築通過變形吸收一部分地震波帶來的衝擊,儘管看似因搖晃産生了結構變形,但只要不折榫、不拔榫,就能“晃而不散,搖而不倒”。應縣木塔經歷了多次地震而不倒的原因就在於此。
限位,可以理解為限制榫卯構件的位置移動。王震華介紹,從三維象限角度分析,榫卯通過榫與卯形狀的恰當組合、銷和銷孔的運用,限制了構件位置水平方向的移動。而對於榫卯在垂直方向,即在構件導入方向的移動,木制建築大多使用重力進行鎖定,北方的木制榫卯傢具則使用魚鰾膠進行固定。避讓是指榫卯構件彼此避讓,不在一個交點相遇,影響傢具的美觀和堅實。
在數千年的演變過程中,榫卯結構逐漸應用於不同材質,如石橋上用於連接石塊的腰鐵、牌坊上的石鬥拱結構等;也形成了插肩榫、燕尾榫、楔釘榫等不同結構形式。但在王震華看來,無論是何種材質與形式,本質上都是“錯位、限位、避讓”理念的體現,人們應抓住榫卯的基本構造原理,按需應用,因需而變。
“例如,在傢具上,主要存在面板連接、面與面連接、點的連接、三個構件組合等應用場景。榫卯就是根據不同的連接需求,變化不同的樣式。最簡單、最實用的榫卯,就是最好的榫卯。”王震華説。
工藝傳承至今
時至今日,木質榫卯結構的建築逐漸被鋼筋水泥取代,榫卯傢具也不再常見,但榫卯的設計思路依舊被應用在眾多場景中——小到人們常用的筆蓋、大到現代航空發動機,榫卯結構其實一直在人們身邊。
例如航空發動機的葉片與軸的連接,並不是通過鉚釘或焊接的方式來完成。仔細觀察可以發現,葉片按一定形狀插進軸上的凹槽,兩者間留有一定空隙。在高速運轉的過程中,空隙既讓葉片在一定範圍內能夠自由滑動,實現動態平衡,也留給了葉片隨溫度變化發生膨大或縮小的空間,避免了因離心力或熱脹冷縮等導致的葉片損壞。這一設計與榫卯結構有異曲同工之處。
相似的應用例子還有很多。姚大志介紹,魯班鎖運用了榫卯結構,中國科學技術館新館建築外形採用了魯班鎖的形式,並榮獲中國建設工程魯班獎;2010年,上海世博會的中國國家館“東方之冠”,在設計上使用了傳統建築鬥拱榫卯結構。在土木工程領域,鋼制榫卯式轂節點成為一種裝配形式靈活的金屬構件連接方式。“榫卯在現代設計和工業領域仍具價值。”姚大志説。
在王震華看來,榫卯作為一種集文化特徵與科學理性於一體的傳統工藝,其深厚文化內涵值得人們不斷挖掘傳承。
從文化哲學角度看,榫卯結構牢而不固,正是我國傳統哲學思想的體現。一凹一凸之間,達到巧妙的平衡,看似矛盾實則互補對方之缺,這就是中國“和”的思想體現。
從文化審美角度看,姚大志認為,由於木制榫卯結構的應用等原因,建築和傢具等物品擁有了統一的美學特徵。雖然歐洲也有木構建築,但石結構的古代神廟和中世紀教堂往往被視為該地區建築典範。這使得西方將建築和傢具分為兩個不同的領域,也形成了與東方不同的審美情趣。
榫卯是中國傳統木作的技術“基因”,體現着東方審美和文化傳統。如今,榫卯看似與現代生活保持了一定距離,但這並不妨礙人們對榫卯的認可和喜愛。隨着國潮持續升溫,人們對榫卯的關注程度也在不斷提升。“我相信,榫卯一定會以多種形式獲得運用,不斷地被傳承下去,陪伴在一代又一代中國人的身邊。”姚大志説。