浙江斯宅村千柱屋建构初探

2016-03-24ThePreliminaryStudyoftheThousandPillarMansioninSizhaiVillageofZhejiangProvince

西部人居环境学刊 2016年1期

关键词：仿生学结构力学建构

The Preliminary Study of the Thousand-Pillar Mansion in Sizhai Village of Zhejiang Province

池方爱黄炜潘冬旭赖祥助

CHI Fang’ai, HUANG Wei, PAN Dongxu, LAI Xiangzhu

浙江斯宅村千柱屋建构初探

The Preliminary Study of the Thousand-Pillar Mansion in Sizhai Village of Zhejiang Province

池方爱黄炜潘冬旭赖祥助

CHI Fang’ai, HUANG Wei, PAN Dongxu, LAI Xiangzhu

摘要浙江斯宅村的千柱屋是全国重点文物保护单位，它规模宏大、特征典型、建构文化突出，对它研究可丰富浙江传统民居的建构文化与内涵。利用实地勘察与文献检索等方法，研究千柱屋建构特征；从建筑力学与仿生学角度以及艺术文化与材料功能角度出发，探析千柱屋建构内涵。研究发现千柱屋的建构具有很高的研究价值、美学价值、实用价值等。此外，通过归纳与总结可进一步得出：千柱屋的建构是集结构力学、仿生学、艺术文化与材料功能等为一体的。此次研究成果可为浙江地区其他传统木构架建筑的保护、建造等提供理论依据与技术参考。

关键词千柱屋；建构；结构力学；仿生学；艺术文化；材料功能

池方爱, 黄炜, 潘冬旭, 等. 浙江斯宅村千柱屋建构初探[J]. 西部人居环境学刊, 2016, 31(01): 61-66.

Abstract:The Thousand-pillar Mansionwith large scale, distinct characteristic and abundant construction culture in Zhejiang Sizhai Village,is an important historical monument under special preservation in China.This research can enrich the culture and content of traditional dwellings tectonic in Zhejiang. The feature ofthe Thousandpillar Mansion is researchedby using the method of visiting venue and reading reference, and meanwhile the tectonic of Thousand-pillar Mansionis explored from the angle of architectural mechanics and bionics, and cultural art and material function. It is discovered that its construction has a high research value, aesthetic value, practical use value, etc. Besides, it can be further concluded that the construction of the Thousand-pillar Mansion is a great assemblage of architectural mechanics, bionics, cultural art and material function. The research findings can be a theoretical basis and technical reference for the protection and construction of other traditional wooden frame architectures in Zhejiang Province.

Keywords:The Thousand-pillar Mansion; Tectonic; Architectural Mechanics; Bionics; Cultural Art; Material Function

0 引言

“建构”（tectonic）作为建筑术语最早出现在19世纪，但直到最近一个世纪，它才真正被建筑界所重视[1]。“建构”的原意是指将石材、木材等按照一定的逻辑规律和建造方式组合在一起。随着建筑历史的演变与发展，如今“建构”的含义有所改变。从弗兰姆普顿所著的《建构文化研究》一书中可总结出：“建构”是指建筑从方案设计到建造完成的过程中，既符合结构力学规律，又遵循艺术与美学法则，同时在建造全程中还需保持上述特征的物质[2]。因此，建构是建筑空间和艺术美学真正统一的全过程。

“建构”的本质是强调自身的逻辑性，并让建筑回归其本源。追溯建筑起源，无论是西方的石构建筑，还是中国的木构建筑，其理念均是利用当地的传统材料，并用合理的构造方式营造出适宜人类生存的空间。中国木构架传统民居无不体现建构理念，然而近年来浙江传统民居消失速度惊人，大量具有研究价值与历史价值的古民居悄然退出了历史舞台。由于传统的施工工艺大都采用“口传身授”的方式传承，工艺技术会因工匠的离世而面临失传的危险。此外，仅凭民间工匠的记忆与口述，而无系统的研究记录，会束缚个性鲜明且具有地方特色的浙江传统民居建构文化的传承与发扬。

在世界各地传统民居中，中国南方山区原始先民“构木为巢”的住宅是最早的建筑类型之一。通过“砌上明造”①所表现的建构特征，不单是时代的写照，也是文化、科技和艺术的集中体现。目前，国内学者针对山地传统民居的研究成果较少，研究方法也相对滞后[3-4]。斯宅村位于浙江诸暨东南部山区，其中千柱屋规模宏大、特征明显，是全国重点文物保护单位，其建构在浙江地区具有一定的典型性。千柱屋的建构形式古拙，又因地处东阳附近，因此兼有古越建筑与东阳建筑的双重风格[5]。以千柱屋的建构为研究对象，从建筑力学与仿生学角度，以及艺术文化与使用功能角度探析其特征，发掘其内在机制，如力学原理、美学规则等，可丰富传统民居建构的研究资料，并为斯宅传统民居的保护提供依据与支持，为研究其他传统民居提供一种新的思路与方法。

1 千柱屋概况

斯宅村（图1）位于西施故里——诸暨市东南部，会稽山脉西麓，共有4900余户人家，15800余人口，其中斯姓有12000余人，是当今全国最大的斯姓聚居地。斯宅现有多处保存完好的清代民居建筑，其中以千柱屋、发祥居、华国公别墅3处最具代表性，先后建于清代嘉庆、道光年间，至今已有200多年历史。其中，千柱屋在2001年被国务院列为全国重点文物保护单位。

千柱屋（图2）又称斯盛居，气势恢宏、古色古香，共有1322根柱子，于1798年由三十二世孙斯元儒建造。建筑为砖木混合形式，东西通面宽108.56m，南北通进深63.10m，总占地面积6850.00m2。整座巨宅建有门楼五座，正门居中。东西两侧各设边门楼两座，比正门略小。从正门进入，沿南北向为该建筑之主轴线，依次为门楼、正厅和穿厅座楼共三进，三进之间各有宽敞的天井相隔。以主轴线为中心，与主轴线平行的4条次轴线上，前后各有2个楼式四合院。前后两院又有东西向的“通天弄”相隔（图3），由此形成了8个四合院、10个大天井、36个小天井、32条弄巷、118间房屋的格局。

图1　斯宅村落总平面图Fig.1 site plan of Sizhai Village

图2　千柱屋建筑鸟瞰Fig.2 bird’s eye view of the Thousand-pillar Mansion

图3　千柱屋平面图Fig.3 plan of the Thousand-pillar Mansion

2 从结构力学与仿生学角度探析千柱屋建构

2.1 从建筑力学角度探析千柱屋建构

结构是骨，建筑为肉，只有骨肉相连，才是完整的统一体。因此，必须充分利用结构中符合力学原理和规律的因素，来提高建筑艺术美学，以达到结构与建筑的和谐统一。遵循力学原理和规律的结构选型，也必然具有对称性与稳定性、渐变性与形式感特性等[6-7]。

2.1.1 对称性与稳定性

《建筑抗震设计规范》[8]中规定：抗侧力的建筑布局宜做到规则、对称。规则与对称包含了建筑平、立、剖面的外形、构件布置、承载力分布等因素。在结构力学中，对称结构与非对称相比，其抵抗变形的能力要大很多，即它的稳定性更好。对称也是建筑设计中重要的美学法则之一，把对称运用于结构设计之中，可将结构选型与建筑艺术相融合，使建构具有美学表现力。

此外，由于建筑安全的要求，结构必须保持稳定。无论从力学角度还是从美学法则来看，对称是平衡中的一种比较简单的形式，而非对称的平衡则复杂得多。千柱屋的木结构，无论是抬梁式，还是穿斗式均采用对称的形式。屋面的荷载传到檩条，檩条再传到柱，再由柱传到地基，其传力路径清晰、合理，建筑的建构历经了几百年依然保持了平衡和稳定。

2.1.2 渐变性与形式感

千柱屋门厅的面房为三开间，面阔14.06m，进深8.22m，二层楼房后重檐，各缝梁架为穿斗式，分心前后双步，外带单步，七檩用五柱（图4），以形成渐变性。明间前檐大门上方为嵌入式门罩，砖雕斗拱承托出檐重量，两侧翼角起翘，后檐轩廊为开敞式的船蓬轩结构，具有轻盈的形式感。

过门厅即为正厅，受徽派民居的影响，此处山墙为前三峰、后四峰层层叠落的渐变性马头墙造型。与正厅连接的为穿厅，其结构布局与正厅截然不同，平面呈“凸”字状，凸出部位廊步与大厅明间连接，也为三开间，面阔与大厅相同。明间为五架抬梁结构，五架抬梁上置两莲花瓜柱支顶金桁，中夹垂悬式瓜柱支顶脊桁，边缝为穿斗式。因此，正厅显得宏伟、气派、庄重，而穿厅却文静、优雅。

普洛丁说曾说过：“真实为美,与其对立的是丑[9]。”层叠搭接、结构真实的木构架、马头墙等，体现建构明确合理的渐变性；变化有致、玲珑秀气的“凸”字形平面、轩廊等，体现建构朴实无华的形式感。因此，千柱屋结构设计的支持点在于力学，建筑设计的立足点则在于美学。

图4　千柱屋剖面图Fig.4 section of Thousand-pillar Mansion

2.1.3 千柱屋建构体系的优越性

千柱屋以木结构为承重构架，砖墙为维护界面。柱子立在柱础之上而不埋入土中，当地震来临时，地基振动虽然会引起柱子摇动，但基础与柱子之间采用铰接，可允许柱子在一定范围内进行错位移动，从而有效地降低了由地基传到建筑的振动能量。

千柱屋所有的木构件均采用榫卯连接，无一根铁钉。柱、梁等木材经过开挖槽孔，做出榫头，再用榫卯的方式进行连接。用榫卯方式搭接的建筑，所有构件连接的节点均为铰结点，因此，从结构体系上看它具有“弹性”特征，可允许在小范围内活动。只要木构架的榫卯不拔榫、不折榫，就可以“晃而不散，摇而不倒”，地震结束之后，整个木构架仍然可恢复原状，即为民间所流传的“墙倒柱立屋不塌”[10]。此外，木材是一种柔性材料，在外力的作用下，可承受一定程度的变形，而取消外力后，具有恢复原形的能力。

2.2 从仿生学角度探析千柱屋建构

大自然的优胜劣汰法则促使物种形成各具特色的外部形式与内部结构，以求与周围环境和谐共生。1983年，勒伯多（J.S. Lebedew)在他的《建筑与仿生学》一书中系统地阐述了建筑学应用仿生学的方法及它的意义等[11]。仿生学的研究对象是生物体的功能、结构等，并把研究结论运用于实际工程技术之中。它的问世，开阔了人们对于技术的认知，使生物体的潜能得到巨大发挥。千柱屋中的梁、柱等建构造型独特，具有良好的力学性能与美学意境，它们是仿生学表达方式之一。

2.2.1 冬瓜梁

在结构选型方面，古代工匠已经取得了非凡的成就，他们运用仿生学创造出了冬瓜梁、船蓬轩等拱形木构建。冬瓜梁呈拱形，又称“月梁”或“眠梁”，是以自然界的冬瓜为原形，对木材或石材进行艺术加工所形成的梁（图5），它在千柱屋中被大量使用。拱结构的力学特点为：截面内任意弯矩比相应直梁的弯矩小，以受压力为主，并受弯矩、剪力和轴力的联合作用，截面应力分布较均匀。与直梁相比，拱材料的力学性能可以得到更好发挥。可用如下力学公式证明：

图5　冬瓜梁Fig.5 white gourd beam

图6　拱结构图和简支梁图Fig.6 the arch and the beam

如图6a，一般直梁简支梁上任意一点（x）处受2个力的作用，即竖向支座反力和均布荷载的力，其弯矩方程为：

如图6b，拱上任意一点（x）处的受3个力的作用，即水平支座反力、竖向支座反力和均布荷载的力。其中，简支梁在中点处的弯矩为

作两铰拱的相应代梁，可计算拱任意截面上的弯矩为：

由此可知M≤M0。当M0=Hy时，拱的任意截面上的弯矩为0，其拱受力状态最为理想。此外，拱的弯矩图为二次抛物线，而冬瓜梁外形和它的弯矩图以水平线为轴线基本呈对称布局，其受力最为合理。自然界一直在进化与发展之中，通过优胜劣汰所生存下来的生物都是符合自然规律的。艺术起源于生活、来源于自然，冬瓜梁是以冬瓜为原形进行艺术加工后的产物，这种形式使木材的力学性能得到充分发挥，其优美的弧线、饱满的梁腹，既具有极高的美学价值，又符合力学法则。

2.2.2 举折

中国木结构建筑的檐口从汉朝开始向上反翘，到宋代产生了举折，使“人”字形的坡屋顶具有优美的折线造型和飞翔之势。一撇一捺的坡屋顶如树木的造型书写在空中，其下为人字架、纵横梁枋、竖直柱子，恰如树木的分支与主干[5]。飘逸翻翘的坡屋顶是木结构建筑语言的经典代表之一。无论是抬梁式还是穿斗式屋架结构，均呈三角形几何不变体，因此整体稳定较好。浙江是沿海省份，每年有台风登陆，对建筑的屋顶会产生很大侧推力。在水平方向均布荷载的作用下，竖直杆件的弯矩图为抛物线。举折可使屋顶的坡面曲度更接近抛物线形状，并使屋顶木构架的受力达到理想状态。符合力学规律的千柱屋屋顶，实际也满足了审美需求，达到力学与美学相统一的境界。此外，抬梁式与穿斗式结构均通过柱子将屋顶的重力进行分解，以避免应力集中（即避免出现图7中的C点）。

图7　屋顶弯矩图Fig.7 the bending moment diagram of roofs

2.2.3 牛腿

牛腿构建，顾名思义是模仿牛的腿部。在千柱屋室内，梁与柱交接部位大多有雕刻精美的牛腿（图8）。梁与柱交接的部位，在传力过程中会出现应力集中的现象。此部位以曲线过渡最为理想，可使应力均匀分布，同时在造型上呈现出一种流线美。可见，利用牛腿来构成的空间界面，具有“流动”与“连续”的艺术效果。牛腿不仅缩短了梁的净跨长度，减小弯矩值，而且还增加了梁与柱之间的接触面，使其交接处的剪力得到减小。

图8　牛腿Fig.8 bracket

2.2.4 侧脚

从力学的稳定性角度分析，若将所有柱子垂直于地基，那么它们之间互相平行，柱与梁搭接后所形成的平行四边形是一个几何可变体。在外力的作用下，这种结构体系会发生细小的移动，并且这种移动会一直继续下去，因此这种结构体系是不安全的。千柱屋的檐柱采用侧脚处理方式，犹如站立的人的双脚分开一定距离，使檐柱与建筑室内的柱子不再平行（图9），从而形成虚铰，有利于加强整体的稳定性。同时，从人的视觉体验和透视效果来看，经侧脚处理的千柱屋有了“收分”造型。敦实感、稳重感、崇高感的“收分”是历经千百年沉淀的审美意识[12]，也是传统民居的美学符号。

3 从艺术文化与材料功能角度探析千柱屋建构

3.1 千柱屋建构艺术文化

千柱屋建构的艺术文化具有“尚古、尊礼、自然”特征。此外，这里的石雕、砖雕和木雕堪称一绝，它既蕴含“东阳帮”构图饱满、造型生动的工艺传统，又体现古越国淡雅清新、轻巧灵活的装饰风格。

3.1.1 尚古

千柱屋中很多构建的称谓是由古代流传下来的，如应门②，在《尔雅》中有描述：“谓之门，正门谓之应门。”；又如胡梯③，它的称谓来自于《营造法式》中的“胡梯之制”。这些建构称谓在其他地方可能早已不用，但被铭记于千柱屋之中。

3.1.2 尊礼

千柱屋建筑布局严格按照古代庭院之制，沿纵向主轴线依次是门厅、正厅、穿厅和楼座，并遵守住宅的人文序位，如晚辈、旁支、佣人等住在侧楼，长辈、嫡子住在楼座。此外，住宅的间架数量严格按照古代“六品至九品厅堂三间七架”之规定。如此庞大规模的建筑，均是采用小体量的建筑，通过纵、横向扩展与延伸来实现。

图9　侧脚Fig.9 the leaning column

3.1.3 自然

千柱屋木建构一般只用桐油涂刷，使木材的自然色泽与纹理得以展示。墙体粉饰白浆，或为清水墙，与灰色坡屋顶一起掩映在青山绿水之中。天井是阴阳之枢纽，也是光进入建筑内部的主要通道。千柱屋内部明与暗相互伴随的“大象无形”艺术效果[13]，在很大程度上利用了光这一特殊材质，以表达“与天地合其德，与阴阳合其明，与四时和其序”的传统文化。此外，门、窗等建构的“开启”理念[14]，打破了建筑与自然之间的空间约束，使人、建筑、自然三者共生，以达到“天人合一”境界。

3.1.4 石雕、砖雕和木雕

千柱屋中有技艺精湛的石雕、砖雕和木雕，是建筑“三雕”的经典之作。浙江古代商人对住宅门楼的装饰极为重视，将它视为“门面”。千柱屋的门楼均系青石与砖雕制作，镌刻文字、人物与山水图案，形象生动，极其精美。正门两边的砖墙上各有一个雕刻精美的栓马石，形似狮子的头部，其口部镂空，可用于栓系马绳。正立面大门用青石砌筑，门额上镌有“于斯为盛”四个九叠篆大字（图10），系临摹宋代书法家米元章所书。“于斯为盛”出自于《论语》[15]，“于斯”即在此，“盛”为兴盛、昌盛之意。此处的“斯”字亦寓“斯氏”之意。额枋两侧凿刻篆字和鹿、松、梅、人物、花卉等图案，做工极为精细。其他大门的门额上雕刻“文王推车”“彩配楼”等图案，以表达礼贤下士、敬老爱幼的思想，以及弘扬人间坚贞不渝的爱情故事，意义深远、回味无穷。

学塾与家庙兼容的清代建筑——华国公别墅建于清道光庚子年（1840），是斯宅村中另一处全国重点文物保护单位。正大门门额上的青石石雕镌有“华国公别墅”楷书大字，朴素浑厚、苍劲有力。但千柱屋与此不同，其门楣上的文字精湛细致，但又不失淡雅清新。

千柱屋中，最为经典的雕刻是正厅照墙上方的“百马图”砖雕（图11）。总长为7.04m。它是用21块长0.34m、宽0.30m的青砖浮雕拼接而成，53匹骏马或翻滚嬉戏、或嘶鸣扬蹄、或坐卧行奔，千姿百态、无一雷同。图中牧马人或拥腿闲聊，或挥手刷马，惟妙惟肖。若单独拿出其中的任何一块，都是一副动人的画面，其工艺高超绝伦，堪称艺术精品。

在华国公别墅中，家庙天井两侧矮墙中有大型石雕，东为“九狮”，西为“八鹿”。“九”通“久”，“八”通“百”，虚指多的意思，体现了一种多子多福、子孙兴旺的传统文化思想。它与千柱屋以农耕文化为主题的建构艺术文化截然不同。

千柱屋中门、窗、梁、牛腿等木质材料均被雕刻成精美的艺术品，其中以门楼后檐的花格门和穿厅两侧的花格窗为之最。门楼的面房为三开间，明间后檐立板门一樘，东西次间设花格门窗。六扇格式大门，上雕六幅孝子图“哭竹生笋”、“负米养亲”、“孝感动天”、“埋儿奉母”、“卧冰求鲤”、“卖身葬父”，为一种典型的家族孝廉文化[16]。穿厅两侧各开六扇花格窗，每扇刻一种十二生肖图，代表一年十二个月，体现春季播种、秋季收割的传统的农耕文化。

而在华国公别墅中，学塾明间五架抬梁带前后双步，梁作月梁形，呈鸱鱼喷水状，寓意“鲤鱼跃龙门”，体现的是一种进入仕途，光耀门楣的儒家文化。

图10　千柱屋正门Fig.10 the main entrance of Thousand-pillar Mansion

图11　百马图砖雕Fig.10 the brick sculpture of A Hundreds Horses

3.2 石、砖和木的材料功能

3.2.1 石

千柱屋采用的石材有卵石、青石等。石材的特点是厚重、坚硬、经久不坏，还能与自然环境取得呼应。石材力学性能和砖类似，抗压能力强，但抗拉能力弱。在千柱屋中，石材主要用于地面、基础、墙裙、门柱等受压部位，以充分发挥它的力学性能。

卵石主要用于天井、防火弄等地面，铺筑的图案有太极形、正方形、椭圆形等，形态各异。青石除了被制作成门楣、窗楣等装饰构建外，还被雕刻成漏窗。

3.2.2 砖

千柱屋墙体中的青砖采用全顺砌法，为空斗墙形式。墙体的内外表面均粉刷白浆，形成平整、统一的效果。由于白浆的厚度较薄，砖块之间的灰缝隐隐约约渗透在墙上。砖墙具有良好的防火性能，山墙之间的卵石小巷宽度为2.50m，贯通整座建筑，被称为“防火弄”。

3.2.3 木

千柱屋的木材大都采用杂木，其中以香榧和板栗木为主。木材纤维可平衡外界的作用力，其抗压与拉伸能力大致相同。水平设置的构件，如梁、枋等，其上部承受压力而下部则承受拉力。因此梁、枋构建等一般会处理成向上凸的月梁，以更好地将力传递给柱子。木材天然的肌理、质感与色彩，在使人感到自然、亲切的同时，又产生高雅、纯洁之感。此外，木材具有很多优点，如常见的杉木木材具有良好的抗菌、消炎、镇咳等作用，并拥有缓解紧张、放松心情等功能，有利于居住者的身心健康[16]。又如樟木，它的挥发物的主要成分是樟脑，具有很好防虫与活血化淤等功效[17]。

4 结语

持续了几千年的传统民居在时代发展的洪流中似乎走到了终点。今天，以钢筋混凝土为建筑材料的别墅、公寓等虽然能满足我们的居住需求,但隐藏在建筑中的礼仪、宗教和习俗文化在逐渐离我们远去。然而传统民居中的构建文化和构建创作方法，对当代建筑师来说仍然是充满启迪的。

营造住宅是人类最古老的生产活动之一，千柱屋的建构有它独特的表达方式，并通过其过程来体现。从建筑力学与仿生学角度出发可探知：经“优胜劣汰”所体现顺应自然法则的千柱屋具有古越建筑特征，以及“上栋下宇”仿造自然的“天人合一”特点；从艺术文化与材料功能出发可发现：它蕴含东阳帮工艺传统及古越国装饰风格，又体现“以材为祖”的创作手法。通过对千柱屋建构的调查与研究，可探索浙江传统民居建构的“藏天之美”和以“人”为核心的创作理念[18]，并可为浙江地区其他木构建筑的保护、建造等提供理论依据与技术参考。

注释：

① 砌上明造：屋内不用平棊，梁架斗拱结构全部可以显露可见。参见：潘谷西. 中国建筑史[M]. 北京: 中国建筑工业出版社, 2009: 150.

② 应门：进去住宅的第二道大门为应门. 参见：丁俊清, 杨新平. 浙江民居[M]. 北京:中国工业建筑出版社, 2009: 161.

③ 胡梯：胡梯即为楼梯。参见：丁俊清, 杨新平. 浙江民居[M]. 北京: 中国工业建筑出版社, 2009: 161.

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