4月，故宮繁花開，皇家宮殿與春天相遇，是一場跨越時空的浪漫旅行，古建筑中的科學智慧也更加熠熠生輝。

故宮古建筑中，有種“勾心斗角”（又稱“鉤心斗角”）的建筑結(jié)構(gòu)。早在唐代杜牧《阿房宮賦》中，就出現(xiàn)了“鉤心斗角”一詞：“廊腰縵回，檐牙高啄，各抱地勢，鉤心斗角”，指屋檐與屋頂中心緊密勾連，相鄰的屋角錯綜交錯。“勾心斗角”里藏著古建筑安全牢固的智慧。

“勾心”保證古建筑重心穩(wěn)固

古建筑“勾心”，即構(gòu)件之間搭扣牢固，以確保建筑整體重心（或中心）穩(wěn)固不偏。其中，構(gòu)件之間的榫卯連接，是“勾心”的方式。

所謂“榫”，即榫頭，為兩個相連接的木構(gòu)件中，一個構(gòu)件端部的伸出部分，而“卯”，即卯口，為另一個構(gòu)件端部開的口子。榫頭與卯口連接后形成的整體，可稱為榫卯節(jié)點。

以故宮太和殿立柱與枋連接為例，立柱頂部一般做成卯口形式，枋的端部做成榫頭形式，兩者搭扣，榫頭與卯口之間形成牢固的結(jié)構(gòu)，即使發(fā)生地震或刮大風，立柱與枋也不會散架，保證太和殿的立面框架穩(wěn)固不動。

特別是，太和殿所用的榫卯連接，榫頭前端大、后尾小，猶如燕尾，因而只能上下向插入卯口中。一旦插入，榫頭很難在水平向拔出來，從而保證太和殿安全穩(wěn)固。

當然，保證古建筑穩(wěn)固，除了“勾心”工藝的功勞，也離不開榫卯節(jié)點優(yōu)秀的力學性能。

以抗震為例，故宮古建筑群在600余年中歷經(jīng)地震200多次，但在歷史上很少有建筑遭受破壞的記載。其主要原因之一，就是榫卯節(jié)點有優(yōu)秀的抗震性能。地震前，木構(gòu)架處于靜止狀態(tài)。地震時，卯口與榫頭之間，通過協(xié)調(diào)運動，產(chǎn)生摩擦和擠壓，并產(chǎn)生相對滑移和相對轉(zhuǎn)動。

具體而言：當柱身產(chǎn)生傾斜時，與額枋產(chǎn)生相對變形，榫頭與卯口之間產(chǎn)生相對擠緊運動，并隨著柱身傾斜幅度增大而表現(xiàn)明顯；當柱身復位時，榫頭與卯口之間產(chǎn)生相對拔出運動，并逐漸恢復到初始位置附近。由于古建筑中榫卯節(jié)點數(shù)量較多，榫頭—卯口在“擠緊—拔出”協(xié)調(diào)運動的過程中，耗散了較為可觀地震能量，有利于減小結(jié)構(gòu)的震害。地震后，隨著柱身復位，榫卯節(jié)點亦基本恢復原狀，構(gòu)架仍保持穩(wěn)定狀態(tài)。

建筑反宇產(chǎn)生“斗角”之勢

“斗角”是指上下或左右相鄰屋檐交相輝映，猶如牛羊等動物抵角一般。故宮建筑中“斗角”造型，源于屋檐位置的反宇做法，可凸顯建筑的雄偉與峻美。

古建筑起坡后，在屋檐位置，由中間向兩端逐漸翹起，這種做法叫作“反宇”。反宇在漢代已出現(xiàn)，張衡《西京賦》載有：“反宇業(yè)業(yè)，飛檐??（nèi）”，即反宇做法使屋檐高聳，很有氣派。隋唐時期飛檐舒展深遠，但反宇起翹角度較平緩；宋遼為我國傳統(tǒng)建筑發(fā)展、融合時期，反宇起翹角度明顯，使得屋檐形態(tài)優(yōu)美；明清時期，由于建筑的規(guī)范化，屋檐反宇起翹角度不及宋遼時期，但仍能展現(xiàn)建筑屋頂造型之美。

以故宮乾清宮屋頂為例，反宇做法，使屋頂兩頭上翹、中間里收，產(chǎn)生了一種強烈的張力感，猶如振翅欲飛的雄鷹，氣宇軒昂。而乾清宮上下檐的反宇，層疊交錯，在視覺上產(chǎn)生了“斗角”之勢。

從建筑安全角度而言，運用“斗角”工藝的古建筑整體呈“凹”字形，屋頂部位的重心被降低，有利于減小建筑整體在外力下的搖晃幅度，提高其穩(wěn)定性，使建筑更加穩(wěn)定。此外，“斗角”的翹起做法，使得柱與梁之間的榫卯連接，并非純粹的豎向與水平搭接，而是產(chǎn)生了傾斜角度，因而榫頭與卯口彼此擠緊，加強了屋架構(gòu)件之間的整體性和穩(wěn)定性。

故宮古建筑“勾心斗角”的結(jié)構(gòu)蘊含了古人的智慧，值得我們?nèi)W習和研究。

（作者周乾系故宮博物院研究員）

來源: 科普時報