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为什么传统的中国古建筑很少见到「圆顶」这种结构形式?

本帖由 漂亮的石头2023-06-17 发布。版面名称:知乎日报

  1. 漂亮的石头

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    [​IMG] 大荀

    西方和伊斯兰建筑的建筑常见的「圆顶」是砖石建造的穹顶,跟天坛祈年殿等中国木制「圆顶」建筑有本质的区别。穹顶可以不需借助内部结构支撑而达到较大的空间跨度,而木制圆顶建筑则受限于木材的长度和强度,很难实现大跨度的空间。

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    罗马万神殿,穹顶直径 43 米
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    天坛祈年殿,圆顶结构非常精致,但受限于木材的长度和强度因此内部空间小很多

    因为穹顶的原理是依靠各元件的压应力传导到地面(所谓的拱圈作用),制造穹顶结构必须使用砖石这种抗压强度高的材质。中国传统建筑因为早期地理和后期文化和技术惯性因素,主流一向来是木结构,直到元明一代因为木材资源的枯竭和制砖技术的提升,中国逐渐在地面建筑才开始大量使用砖作为建筑材料。

    在技术方面,其实中国早在汉代就可以制造真正的拱券和穹顶,在世界上也算比较早的,当时除了罗马和波斯文化外,只有中国掌握了真正的拱券和穹顶技术。

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    李郑屋汉墓博物馆,香港九龙
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    李郑屋汉墓博物馆,香港九龙

    只可惜汉代砖石穹顶技术主要用在地下墓室建筑,并没在地面建筑领域得到发展,导致砖石建筑技术停滞(地下建造拱劵的难度低于地面,因为不需要担心侧推力,所以对工艺的要求不那么高)。而在西方和西亚地区,因为地面大型建筑一直以砖石为主,自然而然的促使砖石建筑技术的发展和进步。直到元朝,随着木材资源减少、烧砖和砂漿技术的进步和元代与西亚文化的交流,拱券和穹顶技术重新得到发展并运用在地面建筑上。

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    梳妆台元墓
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    梳妆台元墓内部

    图片可见梳妆台元墓非常漂亮的砖结构穹顶和八面形基座。注意几何形的基座与正圆形的屋顶交界处的处理(抹角梁),梳妆台使用的是叠涩方式支撑,这种处理方式在伊斯兰建筑和西方中世纪早期的罗马式建筑里也常见。

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    八世纪亚美尼亚 Odzun 教堂穹顶与方形座采用叠涩抹角梁

    元代到清代此类穹顶的例子还有一些,比如明代开封延庆观玉皇阁,峨眉山万年寺无梁殿,清代(又说元或明代遗留)故宫浴德堂等。

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    开封延庆观玉皇阁。网图侵删
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    开封延庆观玉皇阁穹顶。网图侵删。角落采取仿木叠涩抹角梁
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    开封延庆观玉皇阁穹顶。网图侵删
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    万年寺无梁殿
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    万年寺无梁殿
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    万年寺无梁殿
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    故宫浴德堂
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    故宫浴德堂内部穹顶,颇有罗马万神殿既视感
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    城子山娘娘庙
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    城子山娘娘庙穹顶
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    城子山娘娘庙。穹顶的拱顶石疑似被盗
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    田义墓
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    田义墓

    因为对木结构的传统喜爱,很多砖石建筑采用了仿木造影,这也包括了穹顶结构模仿木制藻井的造型。这类模仿藻井的砖石结构是否是真正意义的穹顶还有待考核,我从网上搜集的图片来看不能确定是否是真拱还是叠涩结构。

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    开元寺无梁殿
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    开元寺无梁殿
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    开元寺无梁殿
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    永济万固寺
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    永济万固寺
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    永济万固寺

    明末到清代在北方砖石技术一直在进步,虽然建筑规模都不太大,但已经出现了许多欧洲建筑在中世纪时代开发出的技术。如果假设中国一直独立发展,继续按照这个进程发展下去几百年,有可能最后会和西方建筑殊途同归。

    拜占庭发明的帆拱解决了方形基座和圆形穹顶连接处的结构问题,避免了相对脆弱的叠涩抹角梁支撑方式,从而达到超大跨度的穹顶。

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    帆拱示意图
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    圣索菲亚大教堂,拜占庭最具代表性的建筑。支撑巨大穹顶的是帆拱解构

    中国砖石建筑里,帆拱中出现在张家口堡的文昌阁。据我所在网上搜集的资料,中国古建里的帆拱似乎只有这一孤例(如果有知友知道别的,请告诉我)

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    张家口堡文昌阁
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    张家口堡文昌阁
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    张家口堡文昌阁
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    张家口堡文昌阁

    在西欧,中世纪的罗马式建筑和哥特建筑则把技术点在了交叉筒拱上。尤其是哥特建筑的尖拱交叉筒拱演变出了拱肋,大大提高了建筑高度和采光效果

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    交叉筒拱的演变
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    兰斯主教座堂的哥特式交叉筒拱

    在中国,明清一代北方出现了一种叫十字穿心的建筑结构,用西方建筑术语描述的话就是一个单元的交叉筒拱。中国的十字穿心建筑并没有把这个单元复制形成长廊或者大厅,但技术已出现,联想到下一步应该也只是时间问题。虽然交叉筒拱不是题主所问的圆顶建筑,有点偏题,但我觉得有必要介绍一下,毕竟都是从拱结构演变而成,和穹顶技术有很密切的关联。

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    泰安崅峪鹿角村十字穿心閣。“哥特式”交叉筒拱
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    泰安崅峪鹿角村十字穿心閣
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    泰安崅峪鹿角村十字穿心閣
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    泰安崅峪鹿角村十字穿心閣,修缮后
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    泰安崅峪鹿角村十字穿心閣,修缮后。颜色搭配和砖石结构居然有点西班牙建筑的感觉
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    新平堡村玉皇阁。“罗马式”交叉筒拱
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    新平堡村玉皇阁
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    安定县十字拱窑洞县衙
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    安定县十字拱窑洞县衙

    卫辉的明代望京楼更是出现了交叉拱肋的雏形

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    卫辉望京楼
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    卫辉望京楼
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    卫辉望京楼
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    卫辉望京楼

    最后放一个建于 1874 年的晚清时期的防御性建筑,汕头崎碌炮台。因为晚清时期已经跟西方开始交流,崎碌炮台也是为了防范列强侵扰汕头沿海,因此建筑可能有参考和借鉴西方建筑技术。但根据文献,炮台墙体仍以贝灰、沙、糯米粥及红糖调和夯筑的传统工艺建造,而且我找不到资料表明建造过程采用了西方建筑技术,姑且可以认为它是中国砖石建筑传统的延续和创新。崎碌炮台出现了拱肋和交叉筒拱长廊技术

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    总结

    古代各文化大型圆顶建筑都是砖石穹顶建造的,中国主流的木构很难达到穹顶制造大空间的效果。

    中国古代砖石建筑在元代之前因种种原因用的不广泛,没有得到好的发展,因此砖石建造技术停滞。元代之后随着建造的多了,也慢慢摸索出了一些建造大型砖石建筑的核心技术,比如帆拱、交叉筒拱、拱肋等。但同时可能因为技术普及度和文化惯性等种种因素,知道清末引进西方文化前,中国传统砖石建筑规模与欧洲或伊斯兰世界相比都偏小。
     
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