我在故宫学历史文化

我在故宫学历史文化

周 乾

故宫又名紫禁城，在历史上曾为明清皇宫。故宫拥有世界上现存规模最大、保存最为完整的木结构古代宫殿建筑群，包含房屋上万间。故宫的建筑群具有雄伟的造型、绚丽的色彩、有序的构架、精湛的技艺、丰富的历史等特点。不仅如此，故宫还包含近200万件珍贵藏品，这些藏品是我国五千年历史文化的见证。故宫的上述历史文化魅力，每天吸引着成千上万的宫中参观。而我有幸与故宫结缘，22年来潜心学习和实践，从科学研究到文化传承，逐渐成长。

一、有幸入宫就职的工科男

2003年7月，我从北京工业大学毕业，很幸运地被招入了故宫博物院工作。我的专业是防灾减灾与防护工程，侧重于建筑力学分析。时值故宫博物院刚启动整体维修工程，每年通过近1个亿人民币的经费投入，来完整、彻底地对部分古建筑进行修缮保护。位于故宫中心的太和殿，是故宫整体维修的最重要工程。我有幸参与了太和殿结构分析工作（图1），先后开展了太和殿三次间正身顺梁榫头下沉与加固分析、太和殿西山挑檐檩大变形安全评估、太和殿山面扶柁木榫头下沉及支撑加固分析、太和殿藻井下沉及爬梁开裂分析等力学分析。这些太和殿的大修前“体检”工作，从安全角度为太和殿大修提供了重要的施工依据。

图1 我在太和殿屋顶工作照（2006年）

太和殿大修工程之后，我又陆续对中和殿、英华殿、神武门、角楼、乾隆花园建筑群、建福宫建筑群等三十余座建筑开展了力学评估、科学研究；2008年又赴汶川灾区，开展古建筑震后受损及抗震加固评估；2016年与英国雄狮电视台合作，在我的母校北京工业大学，进行了故宫古建筑抵抗10.1级地震试验（图2），证明了在极端烈度地震作用下，中国古建筑“墙倒屋不塌”的民间传言是可信的。十几年来，我积累了较为丰富古建筑力学理论、实践经验，发表论文近200篇，并于2021年获得国家科学技术进步奖一等奖。

图2 我在试验模型前的留影（2016年）

可是，身处中华文化遗产大宝库中的我，在长期的工作实践，注意到力学不是我在故宫唯一的专注方向。对于我来说，掌握故宫历史文化知识，是自己面临的极其紧迫问题—我每天要面对成千上万充满兴趣和疑问的公众，很多导游讲解故宫文化时存在误导问题，我的科学研究存在偏科问题；等等。因此，在做好力学研究的同时，学习好故宫的历史文化，是我高度重视的目标。

二、我为什么要学历史文化

在故宫内开展科研过程中，我耳闻目睹了故宫的巨大文化魅力，并深深感觉到自己历史文化知识的不足，这成为我学习历史文化的动力。不仅如此，尽管自己是一名工科学者，从满足进宫参观的公众文化需求、正确科普故宫历史文化故事、自身专业不能偏科等角度来说，学习故宫的历史文化极其重要。

（一）公众最关注的是历史文化

公众进宫参观（图3）的动机非常丰富。有的是来学习古建筑、藏品专业知识的，有的是来欣赏古建筑造型、色彩的，有的是想知道皇帝在哪里上朝、在哪里睡觉的，有的是来验证历史，亲历重要历史事件发生场所的，有的是穿皇帝服、格格服装打卡照相的，有的是来观展的，有的是来赏花的，有的是来撸宫猫的……。这些五花八门的进宫动机，都可以反映公众们对故宫的喜爱，对故宫包含中华优秀传统文化的热爱。不难发现，古建筑只是部分公众进宫打卡的对象，而古建筑本身又包括建筑学、力学、考古学、设计学、规划学、色彩学、材料学等多个学科。因此，从参观故宫的公众总体来看，关注故宫历史文化者占绝大多数；关注古建筑力学者，只是一小部分。

图3 参观故宫的公众

作为一名力学专业的研究人员，我不可能每天只和力学同行打交道。实际上，我每天面临更多的，是对故宫历史文化感兴趣的公众。面对他们关于故宫历史文化的提问，如果我答不上来，那是有损故宫学者的形象的。“我是学力学的，太和殿在历史上做什么用的，这个我没学过，回答不了您”。如果用这种敷衍的方式来应对公众，那也是一种不负责任的表现。毕竟公众提的问题，绝大部分都是历史文化的的常识性问题，根本到不了学术探讨的地步。所以，作为一名在故宫工作的工科男，掌握故宫包含的历史文化，既是对自己的工作对象熟悉的义务，也是解答公众疑问、弘扬中华优秀传统文化的基本素养。

实际上，即使我的专业同行来到故宫，他们最感兴趣的内容，也是历史文化方面的。比如2024年7月，我接待了一位建筑抗震专业的院士，他来故宫的主要目的，其实和普通公众一样，想看看皇帝在哪里上朝，在哪里吃饭，想了解为什么故宫的色彩是红墙黄瓦，故宫的屋顶为什么有飞檐走兽，等等。

因此，故宫博大精深的历史文化魅力，是吸引公众的最大动力。作为一名故宫的学者，专业特长其实只是自己知识层面的一部分；学习好故宫的历史文化，也是自己的重要责任。

（二）故宫历史文化需要被正确解读

进宫参观的绝大部分公众，都有导游陪同。很多的导游知识水平有限，但又因为不同的原因，未能掌握故宫历史文化的基本常识。因而他们在给公众讲解知识、解答公众疑问时，往往凭空造出了很多臆想的内容。

比如，2015年五月的一天上午，我推着自行车，由东向西穿过午门北广场时，注意到一位导游兴高采烈地指着太和门屋顶神兽，给游客们讲它们的来源。导游说：在很久以前，天上有很多神仙，他们在一起做游戏，累了后就下凡到人间，落在屋顶上，变成了神兽，这就是故宫屋顶上为什么有很多神兽的原因。我一听大吃一惊，这不是胡说八道吗？

故宫古建筑屋顶的神兽，最初的功能是保护屋脊的钉子。为什么这么说呢？因为斜脊为屋面两个坡的交线，既有坡度，铺瓦的泥巴也非常厚。这使得这个位置的瓦件，容易在自重作用下产生下滑，并导致雨水渗入。为了防止瓦件下滑，古代工匠用钉子来固定这个部位的瓦件。然而，裸露的钉子很容易在空气中锈蚀，而且雨水很容易沿着钉子渗入屋顶基层。因此，古代工匠便给钉子带了个“帽子”，这个帽子就是走兽造型，材料与瓦件相同。唐宋以来，建筑等级的明确化，使得屋顶不同数量的神兽，反映出建筑的等级。神兽数量越多，建筑等级越高。这就是故宫屋顶上有数量不等的神兽原因（图4）。

图4 故宫古建筑屋顶上的神兽

再讲一个例子。2023年12月的一个周末中午，我去御花园拍些照片，写文章配图用。当我走到绛雪轩前面时，注意到一位导游，她指着木变石对一群游客说：你们看，这是木变石，是木头经过上亿年的演化，变成了石头。我心想：这导游真不错，懂得知识不少。但是很快画风变了。她又指着木变石上刻的诗，说：你们看，木变石上还有一首诗，这是乾隆皇帝的一个妃子写的；乾隆皇帝一辈子没写过诗，他得到这块木变石的时候，一个妃子替他写了这首诗；他很高兴，于是就下令把这首诗刻在木变石上。

我听了后不知道说什么。乾隆皇帝没写过诗，怎么可能？乾隆皇帝一生写过3万4千首诗，平均一天至少写一首诗，是我国历史上写诗最多的皇帝。这个常识导游都不知道，这说明她的知识面太狭隘了。

其实我们稍查一下史料，不难得知这块木变石的前因后果。这块木变石（图5），为黑龙江将军富僧阿进献给乾隆帝的礼物。乾隆帝命人将其放在御花园，并于三十一年（1766）正月，在石块正立面刻诗（图5虚线部分）：“不记投河日，宛逢变石年。磕敲自铿尔，节理尚依然。旁侧枝都谢，直长本自坚。康干虽岁贡，逊此一峰全”。乾隆帝在诗中特地说明：吐鲁番、哈密等地的官员几乎每年都要进贡木变石，但是每块木变石的尺寸很小（不足一尺），只能当磨刀石；但这块木变石不一样，不仅尺寸长、体型大，而且表面尚有清晰木纹，敲之又发出铿锵有力的声音，因而是一块难得的木变石。

图5 木变石

前几天一位院领导与我谈话中，提及近期有导游胡乱讲故宫文化，说“故宫建筑里的猪血是用来镇邪”的。这位领导知道我写过猪血在古建筑中应用的文章，希望我做好科普。

我在网上查了关于故宫猪血的传闻，确实传的邪乎。“故宫为何要在5点关门？每年用60吨猪血镇邪？背后的真相是什么”；“每年用60吨猪血刷墙？背后的真相是什么”；“传言每年用30吨猪血镇邪，龙椅诅咒是真是假”；这些标题个个吸引眼球，但都违反了猪血运用的常识。故宫建筑里的猪血不是用来镇邪的，更不是刷在墙上，与龙椅诅咒也没有任何关系。

故宫古建筑里包含了猪血，而猪血主要用在木构件的地仗层。地仗是由猪血、砖灰、面粉、桐油、麻等材料调制而成的灰浆，且由若干灰浆层叠加而成。地仗包裹在木基层的表面，有利于避免木构件遭受日晒、雨淋、虫咬等破坏。其中，猪血以血料的方式被科学运用到地仗中，发挥了极其重要的作用。血料由新鲜的猪血与石灰在常温下配制而成。

血料在故宫古建筑地仗施工中，有着丰富的运用，以常见“一麻五灰”做法（图6）为例说明。“一麻五灰”工艺的特点为：从木基层到地仗的最外层，主要用五种灰浆、一次麻。其工艺流程为：木基层处理→汁浆→捉缝灰（第一种灰浆）→通灰（第二种灰浆）→使麻→压麻灰（第三种灰浆）→中灰（第四种灰浆）→细灰（第五种灰浆）→磨细钻生。五种灰浆均为油满：血料：砖灰按体积比配置而成，具体比例为：捉缝灰—1：1：1.5、通灰—1：1：1.5、压麻灰—1：1：3、中灰—1：2：3.5、细灰—1：10：20。此处“油满”是由灰油、面粉、石灰水按一定比例调配而成，为调制地仗灰的胶结材料，“满”即各种材料配齐的意思；灰油则是由生桐油、土籽面、樟丹粉按一定比例混合，熬制而成。需要说明的是，在地仗施工过程中，油满为主要胶结材料，血料为辅助胶结材料。

图6 一麻五灰地仗分层示意

上述工序中，“汁浆”即在木基层表面刷油浆，以利于地仗灰与木基层粘接；其中，油浆材料体积比为油满：血料∶清水—1∶1∶10。“使麻”即在通灰层表面刷粘麻浆，然后将麻类植物的纤维粘在上面，以防止地仗开裂；其中，粘麻浆的材料体积比为油满：血料—1：1。由此可见，在故宫古建筑地仗施工时，几乎用到的每种灰浆都包括了血料。

血料在地仗灰中的运用，包含了丰富的科学机理。血料在制备过程中，其中的蛋白质在碱性环境下分解，与灰浆中的钙离子产生交联，将灰浆中的氢氧化钙、碳酸钙颗粒紧紧连接起来，因而有利于提高地仗的粘接性能。血料加入灰浆中，产生的小气泡充斥在灰浆中，可以使灰浆颗粒均匀分散，因而可以增强地仗的和易性。血红蛋白中羟基、氨基、羧基等活性官能团，可与灰浆材料形成防水的胶合键，因而可增强地仗的防水性能。猪血中的血红蛋白既有亲水基又有亲油基，其亲油基可与灰浆中的桐油较好的融合，亲水基可与灰浆中的水分结合，以上均可在灰浆中形成网格结构，因而有利于地仗防裂。血红蛋白中的阴离子基团及亲水性基团，可以使灰浆颗粒之间产生静电排斥力，有利于释放灰浆中的游离水，因而有利于地仗的干燥。

在公众中普及错误的知识，类似例子非常的多。“故宫地基有十五层砖”、“故宫里有九千九百九十九间半的房间”、“皇帝在太和殿上朝”、“太和殿广场不种树是为了防刺客”“角楼有九梁十八柱七十二脊”、“景山下面有煤”等等；这些说法都缺乏科学或历史依据，因而都是错误的，都需要被正确解读。

不光是导游，有的专家学者，也会出现对故宫建筑文化错误解读的情况。这并不是说他们本身的专业能力弱，而是他们在故宫文化领域内，确实知识储备量不足，但又要发表观点，这样难免就会出现失误。

我举一个故宫防雷措施的例子。故宫内体量较大的螭吻两侧，均设有铁带拉接。铁带末端有铁链（又名“吻索”），沿着瓦面向下延伸（图7）。自古以来，均有人认为该铁链具有避雷作用。现代又有知名学者发表论文，认为：铁链有助于放电，因而有利于保护古建筑。实际上，上述铁带、铁链并没有避雷的功能。其根本原因在于：铁链的末端并没有从屋顶向下延伸至地面，而是仍留于瓦面，并用索钉固定在瓦件上，因而并不能把雷电引入地下，也不会产生避雷功能。在我国古建筑工程领域中，铁带、铁链的实际功能是用于固定螭吻，防止其因为地震、大风等外力作用而产生歪闪。此外，大量的史料显示，螭吻往往是极易遭受雷击的部位，太和殿、午门、端门、角楼等建筑的螭吻曾在历史上多次遭受雷击。比如，太和殿屋顶的螭吻，在历史上至少被雷劈过17次。由上可说明，固定螭吻的铁链并没有避雷效果。

图7 螭吻及铁带、铁链

我认为：故宫古建筑有着博大的文化和历史内涵，需要去弘扬和传承，但是其根本前提就是需要准确地对她进行解读。故宫历史文化不能乱讲，要有可信依据。这种依据源于史料查询、现场调查、科学试验等求实的手段。

（三）故宫学者不能偏科

作为一名力学专业背景的研究员，我认为自己的知识不能仅限于力学，而应该全面化。故宫的每座古建筑，古建筑的每个构件，包含的知识肯定不是单一的。研究好古建筑的历史文化，对力学研究也是有一定的促进作用的。以古建筑斗拱为例来进行说明。

斗拱是我国特有的古建筑组成构件，是位于柱顶之上、屋檐之下，由斗形、弓形的木构件在纵横方向搭扣连接，而后在竖向又层层叠加起来，形成的一道道组合，外形犹如撑开的伞状（图8）。

图8 斗拱的主要构件名称

我曾经开展了太和殿斗拱（图9）的水平抗震性能研究，通过水平低周反复加载方法，对太和殿一层、二层的六种斗拱进行了抗震测试，获得了斗拱的力—变形滞回曲线及骨架曲线、延性性能、耗能参数、刚度退化规律，以及恢复力曲线等重要抗震参数，对斗拱的科学保护具有重要参考意义。

图9 太和殿斗拱

但问题来了。斗拱在什么时候出现的，在历史发展过程中有何演变特点，太和殿斗拱有何艺术及文化特征，有何美学特点？这些问题不仅仅是同行关注的问题，更是每天无数来故宫的公众感兴趣的问题。如果我不学习斗拱的历史文化特点，那么在解答别人的问题时就尴尬了：一位故宫的专家，仅仅懂力学，问题稍微扩展一下，就挠头抓耳答不上来，未免太偏科了。这就需要我学习斗拱的历史文化了。

实际上，斗拱构件的成形与我国古建筑演变密切相关。斗拱至少在我国汉代就出现了。在宫殿建筑中，早期的斗拱往往采用斜撑的木柱来支撑宽大的屋檐，斜撑分别设于屋檐的前后方。而为了避免落地的斜撑受雨水侵蚀，其下支点便离开了地面，称为短斜撑，并随着审美需求逐渐被弯曲的木料替代，形成了今天斗拱的横向重要构件—翘。同时，为了增强柱顶部位支撑屋檐的强度，柱顶之上又增加了斗形木块，形成了坐斗。不仅如此，木块上方沿着屋檐方向叠加长方形的垫木，这些长方形的垫木因审美需要逐渐变成弓形，形成了今天斗拱纵向的重要构件—拱。

斗拱除了具有优秀的力学性能外，还包含了丰富的艺术文化特征。

斗拱在屋檐之下，整体排列有序，并表现为富有节奏和韵律的变化，表现为不同类型的斗拱在同一高度范围排列规则有序，由下至上尺寸统一逐渐增大，各斗拱出踩尺寸相同，斗拱外形的曲线整齐划一、弧度优美，给人以极强的艺术感和节奏感。

斗拱的造型之美还体现在均匀对称性，即指斗拱的各个构件高度、宽度基本相同，仅在长度及外型上根据整体需要而有不同差别：一方面斗拱的正立面，其左右两侧的构件种类和数量对称布置；另一方面，斗拱侧立面，以正心枋为中心，斗拱向内外出挑的数量相同。上述均匀、对称的布置形式给人以舒适、愉悦的感觉。

不仅如此，斗拱在造型上还有统一协调之美。这表现为各构件截面形状统一，均为方形或者矩形；侧立面外形统一，均犹如倒立的三角形；斗拱位置统一，均位于柱顶之上、屋檐之下，这种统一性在视觉上给人以抽象的整体之美。斗拱的协调性表现为：斗拱整体与上部倾斜的屋檐、下部垂直的柱子形成完美过渡，既能反映屋架简洁明确的特征，又可体现斗拱自身优美的造型。

斗拱还体现了我国古建筑精湛的制作工艺。斗拱由数量众多的小尺寸构件叠加而成，水平构件之间通过凸凹槽搭扣，上下层构件之间通过暗销连接。这些细小的构件必须加工的非常精良，斗拱的外轮廓线及其内部主要分割线的控制点，具有严格的几何控制关系，才能保证构件之间连接密实，并能保证斗拱的外观曲线的整体效果。各个斗拱构件的加工稍有偏差，便无法组装成为整体。而完成安装的斗拱，则表现为统一、完美的整体效果。

当我把斗拱的上述艺术、文化内涵与抗震性能结合起来开展研究时，才算较全面地研究斗拱。这种研究方式，不仅有利于斗拱的保护，有利于弘扬和传承中华优秀传统文化，而且还避免了偏科研究造成的尴尬。这样一来，无论是面对同行，还是面对公众，我都可以对斗拱进行较为全面的知识解读。

另外，研究好故宫的历史文化，不仅有助于开展故宫建筑力学研究，并有助于解答公众关心的问题。以故宫地基做法为例进行说明。

关于故宫的地基做法，如前所述，网上大量流传为“七上八下十五层砖”。作为一名力学学者，我一看就知道这种说法肯定不对，因为它违反了力学常识。建筑地基的深度和做法，与建筑的体量及重量、建筑所处的地质环境特征等因素密切相关，不能一统而论。

首先要查一下这个说法怎么来的。民国章乃炜的《清宫述闻》里有这么一句话：“紫禁城内砌地砖横竖七层，一切工作俱派民间（清康熙四十年十一月谕旨）”。也就是说，康熙皇帝曾下令在宫中砌地砖，横竖各七层。但这份谕旨在民间传来传去变了味，成了“故宫的地基有十五层砖”。

其次，紫禁城地基的建造离不开历史背景，因为它是在元代皇宫遗址上进行的。洪武初年，工部郎中萧洵奉命摧毁元朝的皇宫。萧洵也写了一本书《故宫遗录》，记载了元代皇宫宫殿的辉煌。而元朝的皇宫所在地，大部分与紫禁城是重合的。紫禁城的地基，是在移除元代皇宫地基的基础上进行的，而且是碎砖—灰土叠层做法，在有地下水的位置还用到了桩基础。不难发现：紫禁城（故宫）的地基，属于人工地基做法，而不是利用天然土做地基。

再次，故宫地基的构造做法、力学性能研究，离不开上述史料积累。这是因为：人工地基与天然地基的受力性能，差别是很大的。不仅如此，结合史料查询和现场调查，不难获得故宫地基的真实做法。

故宫古建筑地基的下部做法一般为一层碎砖、一层灰土的交替使用（图10），每层碎砖的厚度约为0.1米，每层灰土的厚度也是约0.1米，总厚度在1.2米至3.1米之间，有专家戏称该地基做法为“千层饼”。从材料角度讲，灰土由生石灰与黄土按3：7的比例混合而成，由于生石灰具有吸水后强度增大的优点，因而灰土基础不仅强度较高，而且具有一定的防潮性能。紫禁城古建筑的灰土层地基中还掺有“糯米汁”，即用糯米熬成的汁洒在灰土里。其优点在于：糯米具有很好的黏性，可以将灰土牢牢地黏固在一起，形成一个整体，犹如一个面糊团团，不会因为大风、大震而松散。地基中地碎砖层也是很讲究的，它并非仅仅是将砖敲碎放入地基中，而是将碎砖过筛子，去掉粒径较大的颗粒，再将余下均匀一致的细料夯实成地基层，这有利于地基本身的平整和密实。另外，故宫的地下水比较丰富，如果建筑建造在有地下水的位置，那么古代工匠会使用水平与竖向木桩。其中，竖桩底部穿透地下水层而抵达坚硬的岩石层上，顶部则安放成排的水平桩，水平桩之上仍为“千层饼”的地基做法。

图10 故宫“千层饼”地基

紫禁城里面最重要的建筑—太和殿，建筑本身地基构造复杂。太和殿建立在高达8.13米的三层台基之上，且建筑自身底部也有0.96米高的基座（图11-图12），也就是说，太和殿地面比太和殿广场地面至少要高出10.09米。1977年故宫中和殿安装避雷针时，工程技术人员通过钻探和地质勘查方式，获得了前朝三大殿（太和殿、中和殿、保和殿）地面至地下15.6米深处的地基分层做法（图13）。由于三大殿地基做法相同，因此可以知道太和殿地面以下有3层砖，厚0.4米；往下为厚度约为1.1米的石头层；下面是0.5米厚的灰土层；往下再为总厚度约为4米的碎砖与灰土的交替层，也就是前面所说的“千层饼”层；再往下就是厚度约为6.7米的碎卵石与碎砖的交替层；再往下就是柏木桩和填土的交替层。木桩的主要目的就是将桩尖穿透淤泥层，抵达坚硬的岩石层上。太和殿地基究竟有多深，目前尚未知。

图11 太和殿正立面（含三层台基）

图12 太和殿背立面（含基座）近照

图13 三大殿地基分层做法

下面，我们来评价“故宫地基十五层砖”的说法。这个说法，没有任何科学依据。如果我们用碎砖、灰土层来描述故宫地基的分层，且考虑碎砖、灰土的厚度各为0.1米，那么，故宫的小体量建筑，地基按2米深计算的话，那么碎砖、灰土各十层，共二十层；体量中等的建筑，地基按4米深计算的话，那么碎砖、灰土各二十层，共四十层；前朝三大殿地基深度至少15.6米，碎砖、灰土的层数那就更多了。

所以说：作为一名力学学者，学习故宫历史文化，不仅可以避免偏科造成的知识尴尬，而且对力学研究还有促进作用。

三、我的近年学习进展汇报

近年来，我以治学的态度，研究故宫的历史文化，取得了一些收获。下面以我在上海人民出版社出版的3本书为例，来汇报展示。

（一）《太和殿》中的历史文化

《太和殿》是一本关于故宫古建筑构造解读的图文书，2021年出版。我以故宫内极具代表性的建筑—太和殿为对象，基于深入浅出的语言、丰富具体的照片，结合我长期现场调查和研究，对太和殿的基础、柱架、榫卯节点、斗拱、装修、梁架、屋顶、墙体等建筑构造，以及太和殿的建筑陈设、建筑历史、建筑修缮保护等内容进行了较为全面的解读，从建筑技艺、建筑艺术、建筑文化等方面，向读者展示了太和殿极其丰富的历史文化。

建筑技艺方面，太和殿的立柱与水平构件（梁、枋）的连接，主要通过榫卯形式进行。这里所说的“榫卯”，是指榫头与卯口。其中，榫头位于梁端，被加工成凸起部分；卯口位于柱顶，柱顶被剔凿掉部分木料，形成凹形口，即卯口。位于梁（枋）端的榫头插入柱顶的卯口中，形成榫卯连接；而榫卯连接的位置，可称为榫卯节点。太和殿的榫卯节点有数十种，如燕尾榫节点（图14）为其中之一。这种类型的榫卯节点特征为：位于额枋端部的榫头被加工成燕尾形式，而位于柱顶的卯口相应做成了同样形状、尺寸的凹口形式；而在安装时，榫头只能由上向下插入卯口中，这样连接后的节点不容易拔榫。太和殿榫卯节点形式非常丰富，对于水平与竖向的构件连接而言，除了有燕尾榫之外，还有馒头榫、箍头榫、透榫、半榫等多种类型。

图14 燕尾榫安装示意图

建筑艺术方面，太和殿的造型是紫禁城建筑之美的精华。太和殿的台基做法为我国古建筑台基工艺的最高等级，即采用三层须弥座叠加而成，称为“三台”（图15），总高度达8.13米。太和殿三台共有排水龙头1142个，雨季时节，每个龙头可产生良好的排水效果，形成“千龙吐水”的奇观。太和殿的立柱稳固雄壮，体现阳刚之美。太和殿柱子之间的隔扇和槛窗有精美的三交六椀棂花纹，采用棂条上下扣槽，相互套接，用直棂与斜棂相交后组成无数的等边三角形，每组三角形内有六瓣菱花，使三角形相交的部分成为一朵六瓣菱花状，三角形中间成圆形，从而产生菱花为实，孔洞为虚的图样美感。太和殿柱顶之上、屋檐之下的斗拱，整体排列有序，并表现为富有节奏和韵律的变化，不同类型的斗拱在同一高度范围排列规则有序，由下至上尺寸统一逐渐增大，各斗拱出踩尺寸相同，斗拱外形的曲线整齐划一、弧度优美，给人以极强的艺术感和节奏感。太和殿屋顶为中国古建筑最高等级的重檐庑殿形式，不仅凸显出建筑的雄伟和壮丽，而且具有深远的出檐、凹曲的屋面、反宇的檐部，集美学与采光、排水等实用功能于一体，体现出古代工匠的建筑智慧。

图15 太和殿三台近照

建筑文化方面，紫禁城古建筑无论是建造还是修缮，都富有神秘的文化色彩，其主要内容之一，即在屋顶正中安放宝匣，其中有镇物多种。太和殿宝匣镇物（图16），主要包括“五金”、“五谷”、“五色线”、“药味”等物品。五金多为金、银、铜、铁、锡；五谷多用稻、麦、粟、黍、豆数粒；五色线为红、黄、蓝、白、黑色丝线各一缕；药味包括雄黄、川莲、人参、鹿茸、川芎、藏红花、半夏、知母、黄柏等。镇物还可包括珠宝、彩石、铜钱(多为24枚，上铸有“天下太平”四汉字，也有满汉文合璧的)、佛经、施工记录等。太和殿宝匣在上世纪50年代的一次修缮中被取下，一直存放在库房中。2007年9月5日上午，故宫博物院在太和殿大修结束前，举行了隆重的宝匣“迎龙口”(合龙)仪式。此次回放太和殿宝匣为铜质抽屉式，表面鎏金，刻有龙纹，并带有封装镇物用的销子。太和殿宝匣内的镇物包括五经、五色缎、五色线、五香、五药、五谷等物的残存部分。“迎龙口”仪式上，时任院长郑欣淼先生宣读了关于太和殿修缮经过的《太和殿修缮工程纪事》。随后，该《纪事》与其它镇物由工作人员分别装入黄色锦囊袋中，并一同放入宝匣中。封装好的宝匣，由太和殿施工负责人郑重地交给预先选定的工人，再由工人登梯至屋顶龙口位置。期间由多名人员陪同前后，称之“护盒”。太和殿宝匣回放入龙口后，工人将预先备好的扣脊瓦和泥砌好，即完成合龙仪式。

图16 太和殿宝匣内的部分镇物

（二）《故宫建筑细探》中的历史文化

《故宫建筑细探》是一本解读故宫建筑细节的书，2023年出版。我从规划角度，探讨了紫禁城9999.5间房及内金水河的布置、建筑材料的运输、千层饼地基等科学性；从设计角度，分析了紫禁城古建筑立柱、门窗、色彩、数字、3D模型、报警系统等的科学性；从技术角度，挖掘了榫卯连接、透风、贴金、琉璃、通景画等的科学性，从防灾角度，剖析了紫禁城古建筑防震、防雷、防火、防虫、排水等的科学性，从生活角度，解读了紫禁城古建筑为帝后提供防暑、御寒、采光、通风、计时、洗浴、娱乐等的科学性。我通过“揭秘”的方式，在书中展示了四大的历史文化亮点。

其一，诠释鲜为人知的“秘密”。故宫古建筑的背后，有着诸多鲜为人知的“秘密”，如太和、中和、保和三大殿矗立在三层台基之上，凸显高大和威严。然而与明朝初建时相比，今天的三大殿体量要“小”一半，为什么？我基于详细的史料，回顾了三大殿初建以来历经的五次火灾，诠释了其重建、更名、缩小体量的真实原因；又如故宫古建筑里蕴含的数字“密码”，其造型、纹饰，乃至截面形状均与之密切相关，为什么？再如紫禁城古建筑群木构件表面贴上了真材实料的黄金（图17），为什么？怎么做？我进行了详细的诠释。

图17 窗户棱线位置贴金

其二，解读公众误解的“秘密”。热爱故宫的公众，会通过自己的方式去认识故宫古建筑，而其中不乏有误解的成分。比如有媒体或文献认为，故宫古建筑之所以“冬暖”，是因为建筑的墙壁都是空心砌成的“夹墙”，俗称“火墙”，可以传递热力。实际上从工程实践来看，目前尚未发现故宫的古建墙体存在“夹墙”，冬季取暖主要以火地为主，我对其原理亦进行了详实的解读；又如故宫东筒子巷被俗称“阴阳道”（图18），有人误解这种俗称与灵异事件相关，我从科学角度进行了分析，该巷道为南北向，阳光由东向西照射，使得东段和西段的墙体在白天的大部分时间都是一段有阳光，另一段则为阴影；再如关于“故宫屋顶铁链可以防雷”的说法，我解读了其真实用途。

图18 故宫东筒子巷

其三，剖析真实存在的“秘密”。与故宫古建筑相关的故事非常多，如“偷梁换柱”原意含有贬义，但在故宫古建筑领域，则是用于残损木柱加固的科学方法；再如故宫红墙有着诸多的传说，最为著名的是20世纪90年代的“宫女魅影”，有参观故宫的游客认为，他们在闪电时看到了红墙上的“古代宫女”影像。我基于科学分析手段，认为这种现象是有可能发生的，其主要原因与红墙的材料、雷电天气、闪电与磁场的相互作用等因素密切相关。

其四，分解风水文化的秘密。“风水”是我国古建筑文化的重要组成内容，是满足建筑使用者需求的环境设置。我归纳了故宫古建筑布局包含的风水内容，与公众分享其中蕴含的古代“阴阳和谐” “天人合一”的文化内涵。如“三垣”是古人对星空的区域划分方式，包括太微垣、紫微垣和天市垣，而故宫的建筑布局与“三垣”存在密切的对应关系；又如“五行”是古人认为的与宇宙运行密切相关的五种元素，即金、木、水、火、土，而故宫建筑的整体布局与五行相对应；再如故宫布局中的镇物还包括《周易》内容，我从建筑功能、建筑设施、建筑色彩等多方面进行了详细讲解。

（三）《故宫里的神兽》中的历史文化

《故宫里的神兽》是一本讲故宫神兽文化的书，2025年出版。我解读了故宫内不同类型的神兽，如以龙生九子、甪端、犼、凤、乌鸦等为代表的镇殿神兽，以狮子、獬豸、椒图、钦安殿旗杆座海底异兽像等为代表辟邪类神兽，以螭吻、押鱼、虫八虫夏、行什等为代表的防灾类神兽，以猫、狗、蟋蟀、豹子等为代表的宠物类神兽，以鹿、麒麟、大象、蝙蝠等为代表的纳福类神兽等。尽管写的对象是神兽，但内容比较全面，不限定于神兽本身的功能介绍，而且包含了历史、文化、艺术、科学等功能的科普。

历史方面，如“故宫里的龙生九子”这部分，对历史上不同时期“龙生九子”的说法进行了概括，包括西汉刘歆的“九条龙子”、南朝范晔的“九隆”、北宋陆佃的“人化龙”、明朝陆容的“古诸器物异名”等。

文化方面，如“太和门前铜狮为何有镇殿作用”这部分，解读了狮子（图19）的镇宅文化：狮子是佛的化身，释迦摩尼说法都是“狮子吼”，可以驱赶邪恶，带来光明；狮子佩戴的铜铃和璎珞在佛教中均有驱邪护法的作用；狮子被古人认为是“百兽之王”，各种恶兽不敢靠近等。

图19 太和门前的铜狮

艺术方面，如“故宫里的蚣蝮与虫八虫夏”这部分，解读了蚣蝮造型的建筑艺术：其外观与紫禁城其它龙既有相似之处，又有一定区别；其龙角、龙眼、龙须、龙嘴等部位纹路清晰，凸凹有致，给人栩栩如生、呼之欲出之感；其整体造型的凸凹之美，使得台基更加壮观。

科学方面，如“故宫建筑透风上的吉祥动物”这部分，在介绍透风上神兽造型之前，对透风的功能进行了科普：在木柱与墙体相交的位置附近，安放一上一下两个透风，使得墙体内的木柱在上下方向都能空气流通，避免木柱出现糟朽问题。

在写作过程中，我不“人云亦云”，客观解读故宫神兽的历史文化内涵。

比如“故宫里为什么有很多乌鸦”这节，有网友因乌鸦形象而产生了不好的想法。我基于丰富的史料，分析了乌鸦与满族祖先的原始崇拜的渊源，将其解读为清宫遗留的“神鸟”，是清朝满族统治者巩固政权的重要手段。

又如“慈宁门前的麒麟”（图20）这节，有网友认为这是寓意“麒麟送子”。我基于慈宁宫的建筑用途，结合麒麟造型在历史上的多种功能，分析认为：慈宁宫作为皇太后、太妃等皇家女性长辈颐养天年的地方，大门外置麒麟，是皇帝们对母辈优秀品德的赞美方式，亦为皇帝敬老养老美德的反映。

图20 慈宁门前的麒麟

（四）结语

我很幸运，能够进入故宫这座世界文化遗产的大宝库，并且有机会在中华优秀传统文化的知识海洋里，尽情的学习，不断地提升自己。作为故宫的一名学者，我的力学专业是我的根基，在未来肯定是要继续扎实推进学术研究。而作为故宫魅力的核心—中华优秀传统文化，也逐渐成为我科研日常的重要组成部分，我也会继续努力学习好故宫的历史文化，并做好弘扬与传承。

（《北京纪事》2025年第7期刊载，有修改）