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《编木拱桥:技术与社会史》| 桁架在东亚建造传统中的缺失

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东亚的建造历史中,没有自主出现桁架传统。

中国最早的桁架结构(如西南、西北地区的桁架桥梁,近代建筑的桁架屋顶)是近代西方影响的产物。

桁架结构在中国传统中的缺失有多种原因
。最表层的原因是,在技术手段上,中国的匠作传统中并没有形成桁架赖以成立的技术土壤。

桁架技术产生的关键是令木材承拉。而令木材主动受拉的想法,并不存在于中国与日本的传统建造意识中。

以木材承重(受压及受弯)是一种直观结构之道,梁、柱的原理可以直接摩习于自然。而以木材承受拉力,则超越了自然的直观示范,需要一种抽象的结构意识,并且需要解决特别的构造问题。

在中国建筑中,木材几乎从未作为受拉构件使用。即使在某些结构构件中可能出现拉力,也只是次级的外力。

例如,拉结柱头的水平构件——额枋,在结构受侧向力(譬如强风或地震)或产生偏移变形时会承受拉力,但它们在静力作用下并非受拉构件,主要结构作用仍是承受上
部荷载而受弯。

即使中国建筑中出现了一些形式近似桁架的三角构架,譬如楼阁建筑中的斜柱,也是作为支顶(承压)构件出现,并不承拉。此外,为了处理桁架结构中巨大的拉力,通常的木构节点(榫卯)强度不足。

早在古罗马时代,木构建造即已使用铁件作辅助。而铁件在中国传统木构中是被极力避免的。东亚建筑文化中有一种以“不使用钉子”为傲的传统信念。东亚的木作技术有傲人的榫卯技术和丰富的榫卯形式。

虽然其他木构文明(譬如欧洲)也有着同样悠久的木构榫卯技术,但对榫卯的形式与工艺的追求鲜有能与中、日传统木作相匹
敌者。

此外,在中国建筑中,金属连接件并没有得到重视,可供选择者,无非铁钉,铁钉会较之木材更快地腐烂,对木结构而言不够安全,因此被匠人排斥。而更加安全的铆栓形式则并未在中国出现。

另外一些文化偏好同样阻止了桁架在中国出现或得到接受的可能。例如,中国文化对于正交即平直形象的喜爱,使匠师们惯以平直相交的梁、柱来满足有限的屋架尺度。

桁架技术的一个特征是对三角形稳定性的应用,但形成三角形构件的斜向构件在
中国的建筑文化中亦被排斥和避免。

譬如山西应县木塔与天津蓟县独乐寺观音阁这两个最著名的早期多层建筑(辽代建筑),为了构架的稳定都使用了斜柱作为支撑,
但都将斜柱布置于暗层。

而斜向构件对于结构的稳定性非常重要,缺少它们,结构会更容易产生变形。因此在中国北方的木结构建筑中,结构的稳定性很大程度要依赖于砖土墙。

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