中国古建筑的跨度为什么都很小,是因为材料问题,还是技术问题?


与大多数人理解的相反,中国古建筑的跨度小,并不是材料问题,也不是技术问题,而是结构问题。

中国古代的抬梁式建筑,屋顶的结构重量大,同时柱间跨度依赖梁架本身的强度。梁架需要承受本身的重量之外,还需要承受上一级梁架的重量,因此限制了柱间跨度。

抬梁式建筑,可见屋顶的结构很复杂。

一般来说,中国抬梁式建筑的柱间跨度,做到二十米,已经很不容易了。

理论上,如果能有足够强度的巨木,抬梁式的柱间跨度也是能够超过二十米的。但实际上,中国古建筑的柱间跨度,十几米就算很大的了。

为什么我说中国古建筑的建筑跨度小是结构原因而不是材料原因呢?

因为木质材料,也能达到 30 米级别的跨度。

比如西方古代木质屋顶的桁架结构,跨度很容易达到 20 米以上,而且结构重量轻,不吃材料。

古罗马桁架结构屋顶,可见屋顶结构很轻盈

中国这边,木拱廊桥的结构,从汉代就开始有记载了,存世千年至现代的也有。这种结构,能够轻松实现 30 米以上的建筑跨度,而且也不吃材料。比如寿宁的鸾峰桥,跨度就达到了 37.6 米。

木拱廊桥结构。实际结构只有下面一层木排,上面是桥梁和排屋。

而且,木拱廊桥的结构特点很有意思,它本身的结构很轻,所以建造大跨度空间的时候,它不像石质拱券那样需要过于厚重的墙体来承载侧推力,相反,它还巴不得在顶部增加更多的重量,重量越大,结构反倒越稳固。

而留存至今的木拱廊桥,在福建江浙地区多如牛毛,跨度大多都比故宫太和殿大。目前全国范围内,大概还有一百多座木拱廊桥留存。

其实桁架结构也在中国部分地区存在,比如苏北地区的金字梁架。而木拱廊桥结构则更不用说了。

那为什么中国古代不使用跨度更大,结构更轻的桁架结构或木拱廊桥结构作为主流的建筑屋顶结构,反而要用结构重量大,建筑跨度小的抬梁结构作为主流呢?

其实原因也没那么复杂——地震。

桁架结构是刚性稳定结构,而且要有足够的稳定性,需要用金属构件进行刚性连接,而不能单纯的靠榫卯结构解决结构连接的问题。

而木拱廊桥结构,虽然本身的结构很稳定,但是用作屋顶时,与墙体、柱体的连接结构很松散——其实人家并不需要墙体。

换句话说,木拱廊桥直接放在地上都行,有没有墙体、柱体承重都行。与其说墙体和柱体是承重的,不如说更像一个地基。(这只是通俗的说法,禁止抬杠)

然后,问题就来了。

中国处于人类最大的两条地震带交汇处,虽然地中海地区也处于喜马拉雅地震带里面,但是总好过中国的双重地震带打击。

全球地震分布

所以,在上古时期,华夏文明对建筑的抗震性需求更加迫切。

于是,我们采用的是柔性稳定结构来应对地震。

举一个例子。

一千年前的应县木塔,六十多米高,千年不倒的纯木构建筑——人家的柱子是半悬空的。

应县木塔的外承重柱

这就是柔性结构千年抗震的实例。

而且,我非常反对那种拿着现代抗震技术和理论去分析古代抗震建筑结构,并认为中国古代木质建筑抗震性能不行的言论。

为什么?

因为几千年前,古人抗震手段并不丰富,现代人司空见惯的抗震手段和理论,在古代根本就不存在。

这就好比生活好了天天大鱼大肉,却说古人的饮食结构不健康一样,非常的不靠谱。

而木拱廊桥结构用作屋顶的困境,跟桁架结构差不多。

它的结构虽然非常稳定,但作为屋顶的时候,面对地震,它的优点反倒变成了缺点。倒不是说它会垮塌,而是会“滑动”(只是一种形容),这和中国柔性稳定的建筑结构搭配起来,就是一场灾难。

如果没有那么多地震,木拱廊桥倒是非常不错的屋顶结构,而且能够搭配出更复杂的建筑形态。

综上,其实也说明了为什么整个东亚地区,都是以木质建筑为主,而石质建筑为辅的原因。

当然,地震只是众多原因之一。

还有气候原因。

地中海气候,夏季干燥少雨且炎热,冬季温和多雨。

所以地中海气候下,用石头搭墙体很舒服。

而且地中海气候也没别的选择——地中海气候不适宜植物生长,以亚热带常绿硬叶林为主要植被,植物以小乔木和灌木为主,优质建筑木材不如东亚丰富。

但中国这边,石质建筑就会很潮湿,阴冷,南风天的时候,甚至能渗出水来。所以中国文化里,就认为石头是死人的建筑。

而华夏文明的发源地,石材不易开发,优质木材遍地都是,选择木质材料又很自然了。

不同的建筑材料,也会催生出不同的建筑结构。

注意,屋顶结构只是建筑结构一部分,木质屋顶不代表是木质建筑,不要弄混了。

在古代的技术条件下抗震,木质大体量建筑走柔性抗震,石质大体量建筑走刚性抗震,是很自然的选择。

此外,早期的石质建筑结构(即早期拱券结构),不易开窗。而中国的木构建筑,开窗非常自由,甚至不要墙体都行,反正是柱体承重。

像中国的气候环境,你不能开窗,那房子能住吗?

总之,因为气候环境、地质条件、原始资源禀赋等各方面的原因,我们选择了木质建筑的路线,并且牺牲了大跨度的屋顶结构,来满足建筑的其它性能。

那么,为什么随着古代中国的发展,最后仍旧没有应用大跨度建筑结构呢?

这就不得不谈到文化问题了。

这里要纠正一个错误的认知,那就是中国古代建筑跨度小,不代表中国古代建筑体量小。

相反,宋朝之前,中国古代建筑的单体规模都要大于同时期的西方巨型建筑。

这倒不是说是西方建筑不行,而是石质材料固有的缺陷。

早期的拱券结构,结构重量非常大,所以当时石质建筑的高度上限一直在五六十米的水平——万神殿、圣索菲亚大教堂、罗马斗兽场都是四十到五十米的区间。

为什么会这样呢?

因为早期的拱券,要把大量的重量用在堆墙体上来应付拱券结构巨大的侧推力。

如果早期拱券结构再做大,做高,自身重量都会压垮自己。

如果中国把赵州桥那样的拱券结构应用到建筑结构上,我们也会需要厚重的墙体来应付赵州桥的侧推力。

相反,中国传统古建筑结构,不存在侧推力。我们通过精密的斗拱结构,我们将屋顶的重量传导到了柱体,然后垂直作用于地面——这也是木质建筑的天然优势。

欧洲实现建筑高度突破的路程,其实就是一个逐渐将侧推力变成垂直力的过程——当这一个问题被解决后,上帝就再也挡不住西方建筑的高度了。

因为我们古代结构的天然优势,所以我们在文明早期要扩大建筑体量就非常容易。

在秦汉唐遗留至今的大型建筑,单体建筑面积动辄一万多平方米,是太和殿的四五倍,不仅比同时期的欧洲建筑要大,就是比西方 18 世纪的教堂面积也不差。

但是,中国古代建筑结构的缺陷也很明显,那就是非常依赖巨木。

因为我们是柱体承重,所以柱子直接决定了建筑高度。由于我们的抬梁结构,建筑跨度也直接依赖巨木。你像太和殿,柱子就十几米高,梁架就那么粗,你能指望人家的建筑高度高到哪里,建筑跨度大到哪里去呢?

然后我们又是柔性稳定结构,你又不能用石柱取代木柱。

但是在巨木充足的时候,我们扩大建筑体量就跟玩一样。

比如阿房宫,就是一种极端体量的设想——之所以说是设想,是因为阿房宫打了个地基,秦朝就快灭亡了。

到了现代,我们又极限复原了一个低配版“阿房宫”。

四川成都的天府国际会议中心的前厅,天府之檐就是极限木构建筑的代表。它以中国古建筑“佛光寺大殿”抬梁式木结构为原型,建构了一条长达 430 米、高 32 米、跨度 16 米的木结构空间,是亚洲最大单体木结构建筑。

而到了唐代,中国巨木已经非常缺少了。

但是唐朝用什么办法解决这个问题呢?

用组合建筑。

即通过多个单体建筑互相组合,构成一个整体的单体建筑,这就规避了巨木的局限。

因为巨木对中国古建筑的结构限制,不仅仅体现在柱子上,还体现在屋顶结构上。

组合建筑能够将多个屋顶组合起来,降低屋顶的结构难度和材料上限。

所以,中国古代不存在满足不了大规模集会的需求——认为中国古代没有大规模集会需求,所以不建大跨度建筑的理由,是站不住脚的。

与其说中国古代不建大跨度建筑,不如说中国古代没有追求大跨度建筑的刚需。

在古代社会,除了神的尺度需要不断追求大跨度之外,在中国这边,想来想去我都想不到古代中国有什么场景需要不断追求大跨度。

即便是宗教,由于中国的宗教世俗化程度很高,从基因里就没有神的尺度。

比如中国本土宗教里的道教,里面的神就是很模糊的一个概念,甚至都不是以“人”的形象存在的,而是以“道”这一类的概念存在的,所以根本就不存在什么“神”的尺度。

你说政治和社会环境吧。

中国也没有太多开放式空间的需求。

什么意思呢?

那就是古代中国的朝会一类的会议,沟通是单向的,而不是开放的,所以即便有很大的空间跨度,也会需要空间的隔断来体现等级。甚至柱体本身都是有等级的——这一点在太和殿就有明显的体现。

总之,没看出古代中国有啥牺牲建筑的其它性能来追求跨度的必要性。

但这不能不说是一种遗憾,因为现代建筑里,大跨度建筑真的很重要。

可是历史就是这样,很多时候很多事情,其实并不是必然的,而是偶然的。

你接受了木构建筑,尤其是中国古代建筑结构的优点,就必然要承受它的缺点,古人怎么会想到五千年后的人类需要那么多大跨度建筑呢?

就好像石质建筑,缺点那么多,但屹立千年不倒,而且在突破了技术瓶颈后,高度和体量都跨越了新的高度,令当代西方历史爱好者充满了自豪感。

这就是上帝为你关了一扇门,也会为你开一扇窗的道理。

可能有人会问了,西方能想办法突破石质建筑的技术瓶颈,难道中国就不会吗?

这就很遗憾了。

一是我们的巨木没有了,建筑体量就越来越小了。

二是我们的建筑技术其实在唐朝以后还是有发展的,但是发展得很缓慢。

别人在奔跑,你在乌龟爬,最后全面落后,也怪不得别人。

比如明清时期,我们就很少再看见组合式的木构建筑了。

而且由于礼制需要,我们不仅官方建筑的发展受限,还不准民间建筑创新和突破体量。

这还能有什么发展呢?

到了清朝,中国的建筑已经固定成了几个模版,来来去去就是几个模版的复制粘贴,扩大缩小。

而且明清时期,由于巨木不够,官样建筑反倒不断把屋顶做得特别大来抬高建筑的体量——在建筑体量有限,且不追求建筑跨度的情况下,要做大屋顶并不需要多少巨木,只要梁架复制粘接就行了。

这样的做法,建筑会非常的威严,给人巨大的心理压力——这也是明清官样建筑所追求的效果。

去故宫就会明显感受到,庞大建筑群和复杂礼制下给人带来的那种对权力的敬畏感。

所以,如果你去故宫,觉得故宫非常的压抑,那并不是故宫的建筑技术不行,恰恰相反,这正是证明了故宫建筑理念的精妙——这就是压迫感。

但是,明清官样建筑的这种做法,会使建筑结构重量变得格外的大,又进一步限制了建筑的结构变化。

看到这里,相信你更能够理解到,为什么说中国建筑和西方建筑的不同技术路线,受文化影响很深,而文化又受环境影响很深了吧?

以上,很多内容没有展开讲,措辞用句也都是些通俗表述,会有很多遗漏未表,或表述不精准,不全面的地方,但不妨碍主题的表达,请大家将就一下。毕竟这个话题涉及到东西方建筑发展史和比较史学,属于写成一本书都要分上中下三册的——人类文明萌芽时期(原始社会至先秦时期)的东西方建筑比较史学研究、人类文明发展初期(秦汉至隋唐)的东西方建筑比较史学研究、人类文明成熟期(两宋至明清)的东西方比较史学研究。

所以,指望我在一篇简短的文章中就讲述得非常全面且高度精准和准确的,难免会有抬杠之嫌了。

所以,上来就秀优越感,开嘴炮喷人的,一律拉黑为敬。

最后,欢迎大家友好讨论,禁止抬杠,谢谢~

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