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中国古代建筑技术

/ancient Chinese construction technology/
条目作者马全宝刘姿君
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刘姿君

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最后更新 2024-12-04
浏览 288
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中国古代将木、石、砖、瓦、油漆等建筑材料进行加工并营造成为建筑的方法,包括建筑尺度与功能的设计,建筑材料的生产和加工,结构与构造方法,施工技术以及装饰工艺、防护技术等。

英文名称
ancient Chinese construction technology
所属学科
科学技术史

从历史上来看,建筑技术的发展革新,主要是围绕着材料、结构、施工等方面的进步而发展的。

在最初阶段,建筑的结构材料都是直接取用天然的黏土、树木、石头、竹子、芦苇等。随着技术的进步和加工能力的提高,石料由天然卵石变为较大较规整的石条、石板,木材由使用纤细的树枝变为粗壮的树干。进入奴隶社会以后,出现了包括砖、瓦、水管、石灰、金属等人工材料。

古人在利用不同材料的过程中,逐步创造了相应的结构形式。例如,最初对于砖石材料都是采用梁、板形式,当逐步认识到其特性是抗压时,就探索出更适合砖石材料的结构方式——拱券结构。对于木材的应用,最初只是简单的搭接和绑扎;后来创造的榫卯结构,使建筑结构的整体性加强。

工具和动力是推动施工技术发展的两个主要因素。古代社会中的建筑活动,是以人的体力劳动为主,工具仅限于手工工具和简单的机械加工,水力等只被用于部分运输,在个别场合曾利用浮力架设桥梁。

尽管有材料、工具、工艺的不断改进,但早期建筑工程还是需要大量人力和长久时间。围绕着人力施工操作,相应产生了对建筑体量、构件尺度的相应要求。例如构件的重量,须适合人力所能及的条件;常见的普通条砖尺寸,是由人手工砌筑操作的便利性决定的;脚手架的使用也是为了补充人体高度之不足;等等。

中国古代建筑技术的发展过程,可以大致概括为以下几个阶段:

在氏族公社的繁荣阶段,长江下游的水网地带和黄河流域中游,已经形成了干栏和穴居等建筑方式。余姚河姆渡木构建筑揭示了早期木构建筑技术的主要特点,如采用木桩基础和框架结构,木构件的交接构造采用了榫卯技术,开启了中国传统木构建筑框架体系和榫卯结构的先河。当时木材采伐是使用有木柄的石器砍伐的;加工木构件除了用打磨的石器工具进行粗加工外,对榫卯等较精细部位的加工则使用骨器、角器类工具。陕西半坡与河南大河村等遗址表明,仰韶文化时期已经从穴居过渡到半穴居和地面建筑,创造了承重木柱和木骨泥墙,构件交接都是用藤葛或由植物纤维加工而成的绳索扎结固定的。到龙山文化时期,人们采取堇涂(涂抹加草的细泥)和烧烤的方式进行防潮防渗处理,即“堇涂陶化”;对靠近火塘的木构件表面进行涂泥(草筋泥)处理,被称为“塈”;此后又出现了被称为“垩”的石灰抹面技术和粉刷技术,成为室内装饰的先声。

夯土技术是这一时期最重要的创造,除了用于穴居地面和建筑台基夯筑外,还被用于聚落围垣与城墙等。已有使用不同质地或颜色的土壤分层夯筑的做法,以便增加各层夯土层的结合力,还有在黄土中掺入料姜石、河卵石、碎陶片以增加夯土的强度。同时,人们还使用了土坯的制作和砌筑技术,有的土坯使用湿泥加夯制作,被称为“墼”,砌筑时使用黄泥浆错缝垒砌。

奴隶社会时期,建筑技术的发展主要体现在使用青铜工具、广泛采用夯土技术、木构技术的进一步发展和陶质建筑材料的应用等。春秋时期出现的高台建筑,是在夯土台上逐级建造房屋,用简易的木构和夯土技术相配合,通过大规模的奴隶劳动建成大体量的建筑。夯筑技术的进步主要反映在版筑技术的应用,是指使用木板作为模板,用立柱、插杆、橛子、草䌁固定模板,在实施中采用分段、分层夯筑,于夯筑过程中掺加碎石和草,用来增加强度和拉结力。

商代的陶水管和西周初期的瓦,是迄今已发现的最早的陶质建筑材料,表明从此开始了人工建筑材料的历史。至奴隶社会末期,建筑上已综合使用了土、木、石、陶、铜等材料,加工工艺已达到较高水平。

战国至西汉处于封建社会的初期上升阶段,建筑技术在普遍使用铁工具的基础上有了显著发展。从战国时期墓葬中出土器物如棺椁中发现有嵌扣楔、落梢榫、燕尾榫、半肩榫、合槽榫、割肩透榫、搭边榫等,所反映的细木工技术的精确复杂程度,可以推测当时木构榫卯技术有了相应的进步,主要表现为梁柱式和穿斗式这两种构架形式已经存在,庑殿、歇山、悬山等基本屋顶形式均已出现,斗拱的运用增多,这些建筑技术使高达三、四层甚至五层以上的“重屋”“望楼”等得以建造,由东汉时期遗留下的众多石阙、崖墓、画像砖、明器陶屋、石墓、石祠等均有体现。

此外,在该时期城市、宫殿遗址中发现的多种类型铺地砖、栏板砖、贴面砖以及大型空心砖,反映出当时制作陶质材料的水平。从砖墓构造中看到条砖、楔形砖的运用和纵联、并列两种筒壳的砌法,表明拱券技术已被初步掌握,遗存至今的石阙和石墓都是很好的例证。从砖石结构来看,条砖逐渐代替空心砖成为主要形式,除了用于墓室,也有少量用于地面建筑。

经过三国、两晋、南北朝,中国就进入了封建社会鼎盛的隋唐时期,长安城的含元殿、麟德殿等都显示出该时期建筑工程技术在设计、施工、结构等方面有了高度发展。由山西五台山南禅寺大殿,可以看到中唐时期木构梁架已经有采用宋《营造法式》所规定的“材”作为木构用料标准的现象;佛光寺大殿显示的木构殿宇平面、空间、结构和造型艺术的协调统一,表明了中国木结构建筑体系在唐代已经进入成熟阶段。

到了宋代,建筑装修和装饰水平有了显著提高,小木作类型增多,构造复杂,大大超过了前代,工艺技术也迅速发展。在唐代已经比较成熟的木构建筑体系基础上,辽、宋、金时期建筑技术继续发展并产生了总结建筑实践经验的重要著作——《木经》和《营造法式》,此后的木结构开始朝着简化方向发展。宋《营造法式》中记载了当时建筑构件的用料标准,并建立了严密的“材分”制度;采用材分制度进行设计和施工,将庞杂的构件纳入有序的数字逻辑关系中,使得建筑的构建方式及整体与局部构件之间的相互关系有了内在的合理性。

唐宋时期的工匠在长期经验的积累上,对大木结构做出了许多精准的处理,如柱子与地面成倾斜夹角的“侧脚”,在结构和造型上起到稳定作用;柱列中各柱高度由中部向两侧逐渐增高的“生起”,通过屋身部分阑额(柱头横梁)连成一条两端上翘的折线,使屋顶和屋身的结合自然而不生硬。

火药的使用使石料开采变得相对容易,石材在建筑上的应用比重逐渐加大,加之工具的进步,加工石料的技术也变得十分规范,如宋代石料加工工艺被分为褊棱功、平面功、雕镌功、挖凿功四种,从唐宋时期留存下来的石桥、石塔等石作建筑及石雕作品上可窥见这一时期的技术水平。在砖作方面,《营造法式》记载的“大窑”烧砖,生产效率已相当高。砖作、瓦作等工种都有了技术规范。砖塔由于耐火、坚实和结构承载力等优于木塔,在唐代数量逐渐增多,筑塔的技术也不断提高,成为中国古代砖技术高度成就的标志。

元、明、清是中国封建社会末期,作为中国传统建筑体系进入最后的发展阶段。明代建筑结构的整体性得到增强,木构件已被大为简化。从明代到清代的数百年间,官式建筑做法完全被程式化,个体建筑趋于定型。

砖技术发展到明清时期有了极大进步,由于砖窑容量增加和用煤烧砖的普及,砖的产量急剧增长,为建筑用砖提供了有利条件,各地的夯土城墙也得以更新为普遍包砌城砖的砖墙,并用砖修筑长城,官式建筑和民间建筑用砖普遍化并且出现许多全部用砖建造的“无梁殿”。南京、北京、山西等地的琉璃瓦生产有较大规模和较久技术传统,由于琉璃胚料坚实,吸水性小,釉面光洁度好,色彩丰富历久不脱,所以在宫阙、寺观等重要建筑上被普遍使用。

  • 中国科学院自然科学史研究所.中国古代建筑技术史.北京:中国建筑工业出版社,2014.

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