探索丨起源與我國的榫卯結(jié)構(gòu)的由來與發(fā)展

榫卯結(jié)構(gòu)作為中國傳統(tǒng)木作工藝的精髓，貫穿了華夏建筑與家具制造的漫長歷史，承載著深厚的文化與智慧。在工具簡單、材料有限的年代，古人如何讓木建筑經(jīng)久耐用，成為了一大挑戰(zhàn)。榫卯結(jié)構(gòu)的出現(xiàn)，正是為了解決這一問題。它通過精妙的榫頭和卯眼的配合，使木材之間無需使用釘子或膠水即可緊密連接，極大地增強(qiáng)了木結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性。

▏榫卯結(jié)構(gòu)的基本原理

一、榫卯基礎(chǔ)構(gòu)成榫，指的是構(gòu)件上凸出的部分；卯，則是另一構(gòu)件上與之契合的凹進(jìn)部位 。常見的榫有燕尾榫、粽角榫等，燕尾榫形狀酷似燕子尾巴，上窄下寬，插入卯口后，越受力就結(jié)合得越緊實(shí)；卯眼依據(jù)榫頭形狀、尺寸開鑿，精準(zhǔn)適配。

二、力學(xué)原理- 摩擦力：榫卯拼接時，榫頭與卯眼緊密接觸，表面粗糙程度配合恰當(dāng)，摩擦力由此產(chǎn)生。當(dāng)家具受力，比如人坐在榫卯結(jié)構(gòu)的椅子上，榫頭與卯壁之間的摩擦力能抗衡部分豎向壓力，阻止構(gòu)件輕易滑移，維持整體穩(wěn)定。- 壓力與自鎖：像燕尾榫插入卯眼后，由于其特殊的上窄下寬造型，在承受外力時，榫頭會向卯眼更深處擠壓，壓力分布不均，使得榫頭被“鎖”在卯內(nèi)。水平方向的外力牽拉時，這種自鎖性能有效抵御，讓結(jié)構(gòu)不散架。

三、材料特性適配榫卯多選用木材，木材天然的韌性和彈性是關(guān)鍵。干燥時木材收縮，榫卯連接處只會更緊密；受潮膨脹，由于預(yù)留了微小伸縮空間，也不至于撐裂構(gòu)件。木匠制作時順著木材紋理切割，能最大程度保留強(qiáng)度，讓榫卯結(jié)構(gòu)順應(yīng)木材“脾性”，保障長久穩(wěn)固。

四、結(jié)構(gòu)體系中的協(xié)同復(fù)雜的榫卯結(jié)構(gòu)往往不是單個榫卯發(fā)揮作用，而是眾多榫卯組合成體系。例如古建筑的斗拱，無數(shù)小榫卯部件層層堆疊、相互穿插，分散來自屋面的重量，再把力均勻傳導(dǎo)至立柱。單個榫卯的微小位移、受力，匯總在體系里，達(dá)成動態(tài)平衡，緩沖地震沖擊這類巨大外力。

▏榫卯結(jié)構(gòu)的原始萌芽

一、新石器時代在距今約7000多年前的新石器時代，盡管當(dāng)時人類對木材的利用還非常原始，但榫卯結(jié)構(gòu)的雛形已經(jīng)出現(xiàn)。那時的人們用石頭或骨器刻削木材，制作出了簡單的榫頭和卯眼。這種簡易的連接方式，讓木材不再只是簡單的棍棒或平面，而是可以相互連接，構(gòu)成穩(wěn)定性更強(qiáng)的結(jié)構(gòu)。榫卯結(jié)構(gòu)的萌芽，不僅僅是技術(shù)的突破，更是人類走向文明的重要標(biāo)志。在新石器時代的晚期，如河姆渡文化遺址中發(fā)現(xiàn)的木結(jié)構(gòu)，已經(jīng)能看到榫卯結(jié)構(gòu)的端倪。這些簡單的榫卯連接，雖然遠(yuǎn)不如后來的精妙，卻已顯示出古人對于結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和美的追求。這種需求，促使榫卯結(jié)構(gòu)在接下來的幾千年里不斷進(jìn)化。

二、夏商至春秋隨著夏商時期的農(nóng)業(yè)發(fā)展，人們對于建筑的需求開始增加，榫卯結(jié)構(gòu)也隨之發(fā)展。夏商時期的榫卯結(jié)構(gòu)，更多地出現(xiàn)在宮殿、廟宇等重要建筑中。這些建筑不僅僅是居住的場所，更是權(quán)力和信仰的象征。因此，榫卯結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性和耐久性被高度重視。到了春秋時期，榫卯結(jié)構(gòu)已經(jīng)較為成熟。木工們開始嘗試更復(fù)雜的榫卯形狀，如燕尾榫、魚尾榫等，這些榫卯結(jié)構(gòu)不僅增強(qiáng)了建筑的穩(wěn)定性，還增加了裝飾性。春秋時期的一些墓葬中，我們已經(jīng)可以看到精細(xì)的榫卯結(jié)構(gòu)，這表明榫卯結(jié)構(gòu)已經(jīng)從實(shí)用走向了藝術(shù)。春秋時期的《考工記》是我國最早記載木工工藝的書籍，其中詳細(xì)描述了各種榫卯結(jié)構(gòu)的制作和使用。這本書不僅為后世的木工提供了寶貴的技術(shù)資料，也是榫卯結(jié)構(gòu)發(fā)展的見證。我們可以想象，當(dāng)時的工匠們在制作榫卯時，不僅僅是在做一種物理連接，更是在通過工藝表達(dá)對天地萬物的理解和尊重。

三、唐宋元明清進(jìn)入唐朝，榫卯結(jié)構(gòu)迎來了一個新的高潮。唐朝的建筑規(guī)模宏大，風(fēng)格雄渾，榫卯結(jié)構(gòu)在這一時期得到了空前的發(fā)展。唐朝的工匠們不僅繼承了前人的成果，還創(chuàng)新了許多新的榫卯結(jié)構(gòu)，如斗拱榫卯、卷云榫等。這些榫卯結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新，使得唐朝的建筑更加堅(jiān)固耐用，同時也更加美觀。宋朝的榫卯結(jié)構(gòu)則更加注重精細(xì)和合理。宋朝的建筑多采用框架結(jié)構(gòu)，榫卯結(jié)構(gòu)在其中發(fā)揮了重要作用。宋朝的工匠們在榫卯的制作上更加精細(xì)，力求完美無缺。這一時期的榫卯結(jié)構(gòu)，已經(jīng)不僅僅是建筑的一部分，更是藝術(shù)的體現(xiàn)。元朝時期，由于元朝統(tǒng)治者對漢族文化的推崇和吸收，榫卯結(jié)構(gòu)得到了進(jìn)一步的發(fā)展。元朝的建筑多采用蒙古和漢族的結(jié)合風(fēng)格，榫卯結(jié)構(gòu)也呈現(xiàn)出了獨(dú)特的風(fēng)格。元朝的榫卯結(jié)構(gòu)，不僅在技術(shù)上有所創(chuàng)新，更在形式上有所突破。到了明清時期，榫卯結(jié)構(gòu)達(dá)到了頂峰。明清時期的建筑，無論是宮殿還是民居，都大量采用了榫卯結(jié)構(gòu)。這一時期的榫卯結(jié)構(gòu)，不僅在技術(shù)上達(dá)到了極致，更在藝術(shù)上達(dá)到了高峰。明清的榫卯結(jié)構(gòu)，已經(jīng)成為了中國傳統(tǒng)文化的象征。

明清時期的榫卯結(jié)構(gòu)，不僅體現(xiàn)在建筑上，更體現(xiàn)在家具上。明清家具以其精美的榫卯結(jié)構(gòu)而聞名于世，這些家具不僅實(shí)用性強(qiáng)，更具有極高的藝術(shù)價值。榫卯結(jié)構(gòu)的家具，已經(jīng)成為了中國傳統(tǒng)家具的代表。

▏榫卯結(jié)構(gòu)在建筑領(lǐng)域的應(yīng)用

一、榫卯結(jié)構(gòu)在古代建筑的應(yīng)用

1.故宮故宮，作為中國古代建筑的代表，其建筑的每一個細(xì)節(jié)都體現(xiàn)了榫卯結(jié)構(gòu)的精妙。故宮的建筑群不僅規(guī)模宏大，而且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，但所有的木結(jié)構(gòu)都未使用一顆鐵釘，全靠榫卯結(jié)構(gòu)相互支撐，展現(xiàn)了榫卯技術(shù)的極致應(yīng)用。故宮的建筑歷經(jīng)數(shù)百年風(fēng)雨，依舊堅(jiān)固如初，這無疑是對榫卯結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的最好證明。

2.五臺山寺廟五臺山的寺廟建筑同樣展現(xiàn)了榫卯結(jié)構(gòu)的魅力。這些建筑不僅在結(jié)構(gòu)上巧妙，還在裝飾上融入了榫卯元素，如斗拱、門窗等，既實(shí)用又美觀。五臺山的寺廟是研究古代榫卯結(jié)構(gòu)的重要場所，也是現(xiàn)代建筑師學(xué)習(xí)傳統(tǒng)技藝的寶庫。

二、現(xiàn)代建筑中的榫卯結(jié)構(gòu)盡管現(xiàn)代建筑技術(shù)已經(jīng)非常發(fā)達(dá)，但榫卯結(jié)構(gòu)因其獨(dú)特的優(yōu)勢，在現(xiàn)代建筑中仍然有著廣泛的應(yīng)用。

1.榫卯技術(shù)在環(huán)保中的應(yīng)用

隨著環(huán)保意識的增強(qiáng)，越來越多的建筑師開始探索綠色建筑。榫卯結(jié)構(gòu)因其可拆卸、可回收的特性，成為了綠色建筑的首選。在一些現(xiàn)代建筑中，榫卯結(jié)構(gòu)不僅用于木結(jié)構(gòu)的連接，還被用于鋼結(jié)構(gòu)、混凝土結(jié)構(gòu)中，以減少膠水和釘子的使用，降低建筑對環(huán)境的影響。

2.榫卯結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新榫卯結(jié)構(gòu)在現(xiàn)代建筑中的應(yīng)用，不僅僅是對傳統(tǒng)的繼承，更是對傳統(tǒng)的創(chuàng)新。一些現(xiàn)代建筑師將榫卯結(jié)構(gòu)與現(xiàn)代設(shè)計(jì)相結(jié)合，創(chuàng)造出既具有傳統(tǒng)韻味又符合現(xiàn)代審美的建筑。例如，北京的國家大劇院，其外觀設(shè)計(jì)就借鑒了榫卯結(jié)構(gòu)的靈感，形成了獨(dú)特的建筑語言。

3.典型案例分析

3.1 中國館：2010年上海世博會2010年上海世博會的中國館就是榫卯結(jié)構(gòu)現(xiàn)代應(yīng)用的一個典型案例。中國館的設(shè)計(jì)靈感來源于中國古代的斗拱結(jié)構(gòu)，整個建筑就像一件巨大的榫卯結(jié)構(gòu)作品。其外部的鋼結(jié)構(gòu)模仿了傳統(tǒng)斗拱的形狀，內(nèi)部則采用了榫卯結(jié)構(gòu)的木構(gòu)件，展現(xiàn)了中國傳統(tǒng)建筑技藝與現(xiàn)代建筑技術(shù)的完美結(jié)合。

3.2 蘇州博物館蘇州博物館由著名建筑師貝聿銘設(shè)計(jì)，是一座現(xiàn)代建筑與傳統(tǒng)園林的結(jié)合體。博物館的屋頂部分采用了榫卯結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，既減輕了建筑的重量，又增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。同時，博物館的內(nèi)部設(shè)計(jì)也融入了榫卯元素，如門窗、家具等，使得整個建筑既現(xiàn)代又充滿傳統(tǒng)韻味。

▏榫卯結(jié)構(gòu)在家具行業(yè)的應(yīng)用

一、古典家具的美學(xué)與力學(xué)融合明清硬木家具是典范，圈椅扶手、靠背的彎曲構(gòu)件用楔釘榫連接，弧度優(yōu)美又經(jīng)久不散；案幾面的攢邊打槽裝板，利用榫卯把薄板嵌入邊框，既平整又能隨木材干濕伸縮，防止開裂變形。匠人們巧妙設(shè)計(jì)，讓外在造型藝術(shù)與內(nèi)在力學(xué)穩(wěn)固相得益彰，觀賞收藏價值極高。

二、現(xiàn)代創(chuàng)意家具的創(chuàng)新傳承當(dāng)下，設(shè)計(jì)師重拾榫卯智慧，融入現(xiàn)代簡約設(shè)計(jì)理念，把榫卯簡化、抽象，制作出造型新穎的桌椅、燈具。塑料、金屬材質(zhì)也借鑒榫卯拼接，既保留趣味組裝體驗(yàn)，又拓展了家具風(fēng)格，為傳統(tǒng)榫卯注入工業(yè)化時代的活力。

▏榫卯結(jié)構(gòu)在其他領(lǐng)域的延伸

除建筑、家具外，榫卯元素融入工藝品，如木質(zhì)拼圖、文玩擺件，靠榫卯凹凸契合，增添把玩樂趣。在船舶制造歷史上，榫卯也曾用于連接船板，增強(qiáng)船體抗浪性能。甚至現(xiàn)代建筑模型、樂高積木玩具，某種程度也受榫卯啟發(fā)，靠模塊拼接搭建豐富造型。榫卯結(jié)構(gòu)從遠(yuǎn)古為遮風(fēng)避雨起步，一路發(fā)展，在建筑與家具領(lǐng)域構(gòu)建起龐大實(shí)用體系，又向多元領(lǐng)域延伸觸角。它不僅是物理連接手段，更是民族智慧結(jié)晶、文化傳承符號。當(dāng)下，數(shù)字化建模、智能制造興起，應(yīng)利用新技術(shù)深度剖析榫卯，讓這份古老技藝在新時代續(xù)寫輝煌，融入現(xiàn)代生活的更多角落。（圖片源自網(wǎng)絡(luò)）

作者 | 幾維鳥畢業(yè)于新西蘭林肯大學(xué)。對大眾科普知識擁有濃厚興趣，曾在多個科普期刊上發(fā)表過科普文章。關(guān)注事實(shí)，積極探索前沿科技。

初審 | 陳嘉琦、李書豪

復(fù)審 | 魏星華

終審 | 韓永林