董力早

【摘要】本文對(duì)《龍慶忠文集》提及中國(guó)古建筑防災(zāi)智慧及若干設(shè)計(jì)手法的歸納小結(jié)。透過龍先生曾公開過的論文，學(xué)習(xí)龍先生總結(jié)出的中國(guó)古建筑對(duì)風(fēng)、震、雷等災(zāi)害的防御辦法，以啟發(fā)現(xiàn)代工程建設(shè)的防災(zāi)設(shè)計(jì)。

【關(guān)鍵詞】龍慶忠；古建筑防災(zāi)；防災(zāi)設(shè)計(jì)

《龍慶忠文集》于2010年12月由中國(guó)建筑工業(yè)出版社出版，筆者有幸較早拜讀。龍慶忠老先生（下稱“龍老”）生前公開發(fā)表過的文章，目前能找到的20余篇，皆收錄在《龍慶忠文集》“卷二 學(xué)術(shù)成就與特色”中，其中專述古建筑防災(zāi)技術(shù)的僅一篇，即1963年《建筑學(xué)報(bào)》上發(fā)表的《中國(guó)古代建筑的避雷措施及雷電學(xué)說》一文。但龍老的其他各類論文，也有不少提及中國(guó)古建筑在預(yù)防天災(zāi)方面的智慧，本文將其摘取小結(jié)如下。

小結(jié)1 古建筑防風(fēng)災(zāi)的辦法

中國(guó)古建筑的屋頂，因在縱深方向有“舉折”、“舉架”，面闊方向有“生起”，故屋頂瓦面往往形成雙曲面，可減緩風(fēng)造成的橫向荷載。在《中國(guó)建筑在結(jié)構(gòu)上的偉大成就》一文中，龍老以生動(dòng)的比喻解釋了這一現(xiàn)象：“屋面結(jié)構(gòu)好比今天的流線型汽車、火車一樣，能把大風(fēng)得來(lái)的大橫力變?yōu)槲菝娴纳系膲毫?。由于屋面呈曲線型，這樣會(huì)將風(fēng)力變小而減少推力了?！奔措p曲屋面可使風(fēng)的橫推力轉(zhuǎn)變?yōu)槲菝嬲龎毫Α?/p>

風(fēng)力對(duì)于多高層建筑體型設(shè)計(jì)來(lái)說是一個(gè)重要的考量因素，中國(guó)古代建筑的多高層建筑有塔、樓閣等，這些建筑物對(duì)風(fēng)的抵御多有考慮。其中一個(gè)辦法，就是降低頂層高度，防止塔尖失穩(wěn)坍塌。龍老在《中國(guó)塔之?dāng)?shù)理設(shè)計(jì)手法及建筑理論》一文中，把蘇州云巖寺虎丘塔和廣州六榕寺花塔的頂層體型作了對(duì)比，虎丘塔頂層層高與頂層邊寬長(zhǎng)度（這兩個(gè)塔平面皆是正多邊形）之比為2.5，較為高聳，遠(yuǎn)大于花塔的1.1，龍老認(rèn)為：“花塔與虎丘塔的頂層不同：虎丘塔提得很高便于眺望，而花塔反而減少，這是前面例子中少見的。這恐怕是由于臺(tái)風(fēng)關(guān)系，不能提高而應(yīng)減少?！?/p>

中國(guó)古塔的平面形狀對(duì)整塔的抗風(fēng)力性能有較大的影響。對(duì)于這一點(diǎn)，華南理工大學(xué)鄭力鵬教授有更進(jìn)一步的研究：雖然圓形平面的塔具有最好的防風(fēng)性能，但正八邊形平面的塔，既能較有效率地抵抗風(fēng)載，又能較好地符合中國(guó)古建筑的方位觀、宇宙觀，因此八角形平面是中國(guó)古塔中最為常見的形式。

小結(jié)2 古建筑抵御地震及提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的辦法

“柔構(gòu)”的特點(diǎn)使不少中國(guó)古代木構(gòu)建筑抵抗了多次地震災(zāi)害。中國(guó)古建筑以木構(gòu)為主，在官式大木建筑中，梁柱間多以斗拱交接；柱網(wǎng)與屋頂之間，往往用斗拱“編織”出一層鋪?zhàn)鲗幼鳛檫^渡。龍老認(rèn)為，木材的柔韌性和鋪?zhàn)鲗拥膹椥远寄軐?duì)抵抗地震產(chǎn)生幫助。在《中國(guó)建筑在結(jié)構(gòu)上的偉大成就》一文中，龍老寫到：“發(fā)現(xiàn)它（指中國(guó)古代木構(gòu)建筑——筆者注）里面的一種‘柔構(gòu)技能。……大概是由于各支柱的水平搖動(dòng)來(lái)回時(shí)間的關(guān)系，可以減輕由地層的‘震度；另外斗栱上下動(dòng)的關(guān)系，可以吸收一部分的能量；再則是栱的截面性質(zhì)，有柔撓性，可以吸收能量，也即有彈性的效果，通過這樣有復(fù)雜性能的斗栱層的垂直震動(dòng)，依次再傳到上蓋不偏平衡體系中，所以不至傾倒?！?/p>

中國(guó)古代木構(gòu)建筑的整體結(jié)構(gòu)剛度較強(qiáng)，使其不易失穩(wěn)，以抵抗地震和風(fēng)災(zāi)。在《中國(guó)建筑在結(jié)構(gòu)上的偉大成就》一文中，龍老生動(dòng)地把木構(gòu)架的受力平衡比喻成 “秤”的平衡。以筆者的理解，其實(shí)文中的“秤”的本體是幾種不同的受力平衡模式。其一是各處運(yùn)用杠桿平衡原理的部位。如挑檐、挑梁的平衡：挑檐外端檐頂?shù)闹亓繛椤俺庸础鄙系闹匚?，?nèi)檐梁架對(duì)昂尾的固定作用為“秤砣”。其二是木構(gòu)件重量分布均勻使整個(gè)木構(gòu)架的重心居中，加強(qiáng)結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。龍老引《世說新語(yǔ)》：“凌去臺(tái)，樓觀精巧，先稱平眾木輕重，然后造構(gòu)，無(wú)錙銖相負(fù)。臺(tái)雖高峻，常隨風(fēng)動(dòng)搖，而終無(wú)傾倒之理，明帝懼其危，別以大木扶之，即頹壞。論者謂輕重力偏故也。”旨在強(qiáng)調(diào)木構(gòu)建筑重心居中的抗震作用；其三，龍老把屋頂比作“天枰”，稱作“上蓋平衡原則”，即平梁兩端受荷必須平衡。具體的做法是，通過“轉(zhuǎn)換性構(gòu)件”（如善化寺大雄寶殿的剳牽、隆興寺轉(zhuǎn)輪藏殿的人字形屋架），從平梁兩端往下傳遞重量，這些荷載只要能分配到相應(yīng)的柱子中，屋頂就容易平衡。

龍老還在上文中總結(jié)中國(guó)古代木構(gòu)建筑的設(shè)計(jì)法則，體現(xiàn)在“有衡有權(quán)”、“以構(gòu)應(yīng)變”、“以柔克剛”、“以剛濟(jì)柔”四個(gè)方面。這四個(gè)方面正體現(xiàn)了中國(guó)古建筑防震的思想?！坝泻庥袡?quán)”又體現(xiàn)為建筑物重心須居中，不偏倚?！耙詷?gòu)應(yīng)變”又體現(xiàn)為梁架局部上的構(gòu)件調(diào)整使“天枰”能平衡?！耙匀峥藙偂庇煮w現(xiàn)為木材、斗拱的“柔構(gòu)”機(jī)能?！耙詣倽?jì)柔”又體現(xiàn)為木構(gòu)架設(shè)計(jì)時(shí)注重加強(qiáng)結(jié)構(gòu)剛度，以應(yīng)對(duì)千變?nèi)f化的地震沖擊波。

小結(jié)3 古建筑防雷電的辦法

中國(guó)古建筑多由木造，如遇雷火，極易焚毀。歷史上木建筑毀于雷火的例子不勝枚舉。

要知道如何防雷電，必先知道什么最吸引雷電。首先，從建筑材料上看，濕木容易導(dǎo)電，因此，在雷雨天里的木構(gòu)建筑，很容易成為導(dǎo)電體；其次，高處端尖的建筑構(gòu)件容易吸引雷電，如古建筑的正脊、正吻（鴟尾），遭電擊后，容易通過正脊下的立柱傳導(dǎo)到下部的木屋架上，因此這根立柱自古得名“雷公柱”。龍老總結(jié)道：“在明清的建筑中有三種雷公柱：一種是亭閣室頂下的雷公柱；一種是牌坊上高架柱處的雷公柱；一種是殿堂等的正吻下的雷公柱。”

因此，根據(jù)上述構(gòu)件容易接引雷電的特點(diǎn)，古人根據(jù)雷電事故總結(jié)了經(jīng)驗(yàn)，創(chuàng)造出幾種建筑防雷電的辦法。

一種是不用木頭而用石材進(jìn)行建筑，喚作避雷室。據(jù)孟奧《北征記》：“凌云臺(tái)南角一百步，有白石室，名避雷室。”這種避雷室應(yīng)是用大理石砌筑的石造建筑，有防火、絕緣的作用。

一種是在屋頂使用“推山”和“收山”做法。這兩種做法都是古代木構(gòu)常見的，它們使屋頂產(chǎn)生的視覺效果雖然不同，但有一共同點(diǎn)——使正吻與屋頂?shù)娜俏菁芨舫鲆欢尉嚯x。這樣就使雷電較便捷地通過角梁角柱傳導(dǎo)到地面，而不傳導(dǎo)到室內(nèi)的明、次間（即室內(nèi)的主要空間）。這一效果與今日之避雷針已有相似之處。

中國(guó)古建筑屋頂上常見的一些金屬裝飾物（塔剎、脊剎、火珠等）也能起一定的防雷作用。以塔為例，一方面，高聳塔剎和四周連接檐角的鎖鏈——它的作用既是為了扶持剎柱使其不致受到搖動(dòng)而折斷，但或可能將雷電散到了檐角上去；另一方面，這些金屬構(gòu)件的尺寸往往與建筑規(guī)模有關(guān)，類似于今日的避雷針高度與保護(hù)范圍之間的關(guān)系。如塔剎的高度和塔下層平面周長(zhǎng)有關(guān)。以鴟尾為例，據(jù)宋《營(yíng)造法式》卷十三的“用鴟尾”之制，鴟尾的高度是受建筑的開間、高度、進(jìn)深所決定的，而且鴟尾本身高度到了一定數(shù)值（三尺以上），構(gòu)造做法也有不同（安裝搶鐵），其防雷效果也隨之調(diào)整。

結(jié) 語(yǔ)

龍老在《中國(guó)塔之?dāng)?shù)理設(shè)計(jì)手法及建筑理論》一文中寫到：“天道有變時(shí)，地道亦有變時(shí)。天地驟變，人為之變，于是有建筑防災(zāi)。天地漸變，人亦為之變，于是有建筑修繕、保管。天道、地道、人道、建筑道因此處于既矛盾又諧調(diào)之統(tǒng)一體中。”這段話為今日工程建設(shè)的啟發(fā)作用是：自然災(zāi)害無(wú)可避免，建筑防災(zāi)從來(lái)就是伴隨建筑活動(dòng)而生的，對(duì)建筑防災(zāi)辦法的探索將永遠(yuǎn)伴隨著人類的社會(huì)的發(fā)展。

參考文獻(xiàn)

[1] 文集編委會(huì).龍慶忠文集.中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2010，12.

[2] 鄭力鵬.古代建筑防風(fēng)術(shù)之借鑒.華南理工大學(xué)學(xué)報(bào)，1997，1.

[3] 鄭力鵬.中國(guó)古塔平面演變的數(shù)理分析與啟示.華中建筑，1991，2.

[4] 鄒其昌. 點(diǎn)校.[宋]李誡.營(yíng)造法式.人民出版社.