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刘妍:编木拱桥,比较各文明的钥匙 | 有方讲座实录

有方讲座 有方空间 2023-03-09

△ 讲座现场  摄影:有方 

“建筑考古学家就是侦探,收集琐碎的资料,拼凑出完整的拼图。”


德国慕尼黑工业大学建筑考古学专业工学博士、昆明理工大学建筑与城市规划学院讲师刘妍,以这句话形容自己历时十余年钻研编木拱桥的技术与历史的过程。


在一个半小时的有方线上讲座中,刘妍来带领大家先后进入达芬奇与闽浙桥匠通往编木拱桥的两程“思维之旅”:先借“筷子搭桥”游戏介绍了编木拱桥,指出其“普世的独特性”所蕴含的历史研究价值,接着以文献研究的方式深入分析了达芬奇的思考路径,最后详述了她与闽浙桥匠亲身合作中所观察到的技术变迁,通过二者的对比体现了建筑师与传统匠人的思维差异,揭示了东西方结构传统的不同走向。


以下为讲座全场视频和文字实录,欢迎和我们一起重温这段“探索之旅”。

 


       
讲座实录


今天我的讲座题目叫达芬奇与闽浙桥匠,这两个话题看上去毫无关联,但其实代表了通往编木拱桥的两程“旅行”。


我在近期出版的著作《编木拱桥:技术与社会史》中,也详细地讲述了这两程“旅行”的细节,记录了我自2009年以来对编木拱桥进行专题研究的发现,我认为这个抽丝剥茧的过程非常好玩,值得跟全世界来分享。


作为建筑历史学者,我们所做的事情就是去还原一段历史场景,把各种信息组合在一起,为我们头脑当中的疑问追溯由来、解答困惑。正如我的导师Manfred Schuller教授绘制的这幅漫画:福尔摩斯手里拿着放大镜,在仔细地观察一座建筑,这座建筑正是教授研究了25年的Regensberg大教堂。

 

△ Manfred Schuller教授所绘漫画

  

编木拱桥:普世的独特性


说回我们的今天题目主角,编木拱桥是什么?有个游戏叫做“筷子搭桥”,如图所示:6根筷子可以组成一个简单的拱形结构,接着可以进行延伸,直到因为筷子摩擦力不够,到达一定曲率之后滑落。但如果我们在筷子上做一些简单的开槽,就可以将其延伸成一个环。这就是一种编木拱——把直线型的梁横纵交织,像经纬线一样编织在一起,超越梁本身的跨度形成一个拱的形状。利用这种结构,可以做成桥梁。

 

△ “筷子搭桥”游戏及编木环


历史上最著名的编木拱桥案例,就是大家所熟知的张择端《清明上河图》中的汴水虹桥。图中清楚地画出,它是用木头来编织的。中国的学者在很长一段时间中都认为该技术是宋代时期的一个独创,在宋代之后很快就消失了。


然而后来人们发现,大名鼎鼎的达芬奇也做过同样的设计。事实上,编木拱桥远不止这两例,我进入这个课题之后在日本、挪威、德国,以及中国的东南山区和湖北地区等等各地都找到了编木拱桥的存在。甚至,由于这种特殊的木桥梁不易保存,我们可以想象在历史的长河中,除了现存的实物、照片和设计手稿记录下来的案例,还存在过许多木拱桥,只是它们悄无声息地消失了。


编木拱这个结构如此奇特,以致许多人都认为它是当地创造的独一无二的发明。矛盾的是,这种“独一无二”的结构又在人类文明的各个角落中都能找到


这样的现象,表明了编木拱一种“普世的独特性(universal uniqueness)”。借助这种特性,我们可以去比较人类各个文明不同时期的特点,解释其为什么能够形成编木拱,这种技艺为什么能或者为什么不能传承下来。换句话说,编木拱可以作为我们去理解、比较各种文明的一把钥匙。


这也解释了我的书名《编木拱桥:技术与社会史》。这本书正是以编木拱桥为主题串联各个文明,拼成一张以构造思维为核心的人类历史地图,形成一部特殊的技术和社会史。


今天我们选取其中最具有代表性、也是我个人研究相对深入的两例,达芬奇和中国闽浙山区的编木拱桥,来讲解它们背后的技术逻辑。

 

恺撒的莱茵桥


达芬奇的木拱桥年代比《清明上河图》的晚了三百多年,因此一直有学者猜测达芬奇是受了中国技术的启发和影响,但是我通过研究发现,并非如此。


时间追溯到公元前55年,恺撒带领着罗马军团占领了欧洲西北部的高卢地区,之后隔着莱茵河与日耳曼人部落对峙。被视为“野蛮人”的日耳曼部落经常偷偷越过河来侵扰相对富裕的高卢,使其不堪其扰。高卢长老于是请求恺撒带领大军渡过河去,让对方知道罗马人是可以过河的,这样哪怕不战斗,高卢都可以得到安定。


当时的莱茵河宽度有200-400米,被视为分割两岸的天险,河水深而湍急。恺撒答应了带领大军过河示威,却拒绝了乘船过河的提议,认为这有损他们的尊严,最终转而选择造一座桥来渡河。

 

恺撒桥复原模型(上)和刘妍制作的模型(下),现均藏于慕尼黑德意志博物馆


按照《高卢战记》的记载,在恺撒的带领下,罗马大军在十天内完成了从伐木取材到建成桥梁的整个过程,浩浩荡荡地过了河,将日耳曼人的聚落烧毁,耀武扬威一番之后回到高卢将桥拆掉,实现了对日耳曼人武力和技术实力上的震慑及碾压。


这座桥,也被恺撒本人用196个拉丁语单词,以“工程师式的精准”记录在《高卢战纪》中。据描述,这是一种栈架桥,由门式框架组成,每榀框架有两对倾斜的柱子夹住中间的横梁。柱子和横梁相接的地方使用了“fibulis”来夹紧,这种结构异常坚固,水流冲击的力度越大,构件之间就夹得越紧,使得整个桥梁越稳固。


关于这个“fibulis”结构到底是什么,学界众说纷纭,目前并没有一个公认权威的解释。语言中和它最接近的一个词是“fibula”,指衣袍上的别针。但是这个“别针”到底怎么作用,也困扰着研究者们,大家各有各的见解。


在漫长的中世纪,恺撒其实从来没有被他所征服过的地区遗忘,他几乎已经在各种传说当中变成了一个神话人物,也作为道德典范或者军事天才被人们传颂。


于是,从中世纪时期起出现了很多关于恺撒的书籍,其中部分配有插图。例如下图左边是最早的《高卢战记》德文译本,其配图画的也是栈架桥,并有巨大的夯机。而右边图中是法国宫廷用书,画的是一座巨大的桥正在施工的场景。但其实这图上两个桥的结构跟恺撒的文字都不一致,这很可能是由于中世纪的时候图书的抄写员和绘图员是分开工作的,绘图员缺少对于文字的研读,只是根据当时的桥梁惯例去绘制。

 

△ 16世纪书籍插图


到了文艺复兴时期,关于恺撒及莱茵桥的研究有了一个爆发式的增长。其原因一是在人文主义的觉醒下,大众对于恺撒的认知有了改变,恺撒走下神坛,作为历史上的一个个体被人们重新认识;二是在这一时期,恺撒被确认为是他的几部战记的作者,于是他所著优美的拉丁语文章被视为写作范本习读、翻译,并借助印刷术的普及,在意大利以及欧洲其他地方更广泛地传播。


在这样的背景之下,各种对于恺撒《战记》的注释、翻译书籍纷纷出版,其中也有不少带有插图。精通拉丁语和希腊语的学者乔孔多所绘制的莱茵桥图流传甚广,同时,由于乔孔多也是一位具有桥梁工程经验的建筑师,并曾出版过维特鲁威的《建筑十书》,他的插图在当时具有权威性。乔孔多将“fibulis”理解为一对“斜撑”,这种做法确是稳固的,但他推测的结构似乎仍然没能满足“水流冲击力量愈大,桥柱相夹愈紧”的特性。

 

△ 乔孔多对恺撒莱茵桥的图示


除此之外,同时期还有人将“fibulis”绘制为“木销”“绳结”“横隔”的,都不甚准确。


在出版界之外,建筑学界也对恺撒的莱茵桥进行研究。阿尔伯蒂被认为是第一位真正以学术眼光看待莱茵桥的学者,他的研究甚至早于乔孔多,但由于他也用拉丁语写作,沿用了“fibulis”的原文,加上他的版本并没有配插图,我们无法获知更多信息。

 

建筑理论家帕拉第奥也研究了莱茵桥,并在1570年出版的《建筑四书》桥梁章节开篇讨论了它。帕拉第奥带着炫耀的语气说,他在少年时期就已复原出了莱茵桥的结构。在他的想象中,“fibulis”是一对斜柱状的木销,借助槽口与梁卡在一起,这样的结构确实符合了恺撒“外力冲击越大,桥梁结构咬合越紧、越牢固”的描述。


但我在工坊中用模型复原了帕拉第奥的方案之后发现,他的复原有些太过理想——梁与斜柱的交角要求非常精准,卡口处倾角细微的变化都会造成很大的影响,施工也麻烦,不太能满足《高卢战纪》中的“10天建成数百米长桥”的记载。然而,这一模拟已经是当时为止最为准确的公开版本,为我们理解“fibulis”的作用方式提供了很好的参考。

 

△ 帕拉第奥对恺撒莱茵桥的图示及刘妍制作的复原模型


虽然帕拉第奥的复原很巧妙,但是早于他几十年,达芬奇已经进行了对于莱茵桥的研究并设计出了符合描述的结构,只是没有公之于众。

 
达芬奇的“私藏”


达芬奇的手稿一直存在于私人收藏中,收藏者曾将它们打乱后按照主题重新排布。因此,今天我们看到的手稿并非按照时间顺序排列的,无从了解每一张图确切的绘制时间,只能结合达芬奇的人生经历进行推断。


我们熟知达芬奇作为艺术家的身份,但他曾在30岁时,向米兰大公申请战争工程师的职位。他的求职信开篇列举了自己具备的技能,其中排位第一的,就是“可以建造非常轻便、坚固、便携的桥梁,可在需要追击或者撤离的时候起到作用”

 

△ 《大西洋抄本》第58页  图源:Veneranda Biblioteca Ambrosiana/Mondadori Portfolio


关于编木结构的手稿,即推测为达芬奇在1480年前后申请该职位时所绘制的。通过前面漫长的铺垫,我们基本可以相信这就是达芬奇对于莱茵桥解读后的设计成果,因为他们整个时代都在研读恺撒,尤其是达芬奇想要申请战争工程师一职,对恺撒的研究是必不可少的。 


达芬奇手稿中绘制的“fibulis”结构,与后来帕拉第奥所复原的一致两根斜柱夹着一根横梁,中间有一对销锁。这个销锁充分体现了“外力越大,结构越牢靠”的特点。


在手稿中,达芬奇为防盗版,以镜像文字为他设计的桥梁书写了说明:

 

△ 《大西洋抄本》第902页(左上)与第55页(左下)及镜面文字翻译  图源:Veneranda Biblioteca Ambrosiana/Mondadori Portfolio


但这样的构造也有一个缺点,就是使得桥的高度明显地降低了,并且桥面也会变窄。为此,达芬奇想到的方式是:做两组一样的结构,这样就可以任意地加宽桥面;或者用更密的柱子去做。很明显,达芬奇深入研究了对于“fibulis”的描述,为这个小小的构件独特的受力特征着迷,他画了很多草图,反复研究这个节点能够带来的可能性。

 

△ 《大西洋抄本》第902页(左上)与第55页(左下)及刘妍制作的复原模型  图纸图源:Veneranda Biblioteca Ambrosiana/Mondadori Portfolio

 《大西洋抄本》第57B与第71页及刘妍制作的复原模型  图纸图源:Veneranda Biblioteca Ambrosiana/Mondadori Portfolio


下面这两张图此前一直被认为是相互独立的,因此以前的学者往往将莱茵桥与编木拱桥当做两种桥梁对待。后来人们才发现它们原本是在同一张纸上,被扯开成了两半。前半张纸上还显示达芬奇在进行莱茵桥的改进,而在后半张纸上,则突兀地出现了一座编木拱桥。


这两种桥其实是一条思路下的产物——夹紧结构的构件,沿着纵向去重复,就得到莱茵桥;将这一结构进行横向拓展,则可以得到编木拱桥。


佐证这一观点的,是手稿各处的一些小图,分别描绘了两种桥的建造过程——左边的桥就像刚才所说的那样,先将木料扎成束,再放倒;右边的则是先把纵向的梁木排布在一起,然后再把横向的梁木编织进去捆绑在一起,形成桥的结构。

 

 《大西洋抄本》第57B与第69A页  图源:Veneranda Biblioteca Ambrosiana/Mondadori Portfolio


达芬奇生前未曾公开发表他的这个桥梁设计,而是将这份手稿珍藏起来。由于达芬奇的“藏私”,这种造桥的技术并未被同时代的人所学习,我们也无从得知该设计是否成功落地建造。


但据记载,达芬奇确曾作为军事工程师,将其造桥技术实际地应用于战争中。他在一次行动中,来到了一条24步宽的河流旁,但手头的木料仅有16步长。达芬奇成功地造出了一座足够坚固的木桥,只需要士兵把桥抬到河上,就可以使用了。


在手稿中,达芬奇写下了一个非常关键的字眼,“tessere”,也就是意大利语中“编织”的意思。在右半张图的木拱桥中,已经可以明确地看到编织肌理的存在。


在此基础上,达芬奇更进一步,将编织的概念从二维拓展至三维空间,讨论编织出一个穹顶的可能性现今不少建筑师与结构师关注到这种穹顶结构,并尝试用于实践中。香港中文大学的Vito Bertin教授自2008年开始带领学生进行各种尝试,对此进行原理上的讨论。王澍老师的“衰变的穹顶”(2012)的设计也受益于与Vito Bertin教授的交流。这些对于编织形式的现代探索,根源是在达芬奇那里。

 

 《大西洋抄本》第899页及刘妍所绘编木穹示意  前者图源:Veneranda Biblioteca Ambrosiana/Mondadori Portfolio


经过溯源,我们现在可以肯定地说,达芬奇对于编木拱桥的设计没有受到中国的影响,而是扎根于其本土,是他基于对莱茵桥的研究发展出来的

 
闽浙桥匠的传承


花开两朵,各表一枝。中国闽浙地区的编木拱桥,与达芬奇等人研究的桥梁外观上迥异,却有着高度一致的内核。


在中国,编木拱桥是东南山区民间的一种桥梁类型,分布于浙江与福建两省交界处、闽江和瓯江之间的山区,其分布区域最北到温州,最南到福州,南北跨越250公里左右。在这样的一小片山高涧深的区域中,至今还密集地分布着约100座编木拱桥,为当地人跨越山涧提供便利。


如果我们把桥面板掀去的话,可以看到这种桥梁的主体支撑结构是下部的编木拱,上方的桥面板和廊屋仅为便于行人通过而架设。编木拱由两个系统相互交织,中间有一些辅助支撑结构,第一个系统是一个三折边拱,也叫八字撑;第二个系统一般是一个五折边拱。两个系统中纵向的木头都是圆形的原木,而横木是方形,上面有非常多榫卯节点。所有的构件通过榫卯连接在一起。两个系统纵木的“编织”发生在桥的中下部分。

 

△ 闽浙木拱桥编木拱结构拆解图


为什么需要编织呢?如果只有一个三折边拱,受力后桥会有一些变形,上方的廊屋压不住下方的八字撑。用编织的方式,可以使第二套系统别紧第一套系统,使结构本身成为刚性框架,更加稳固,桥梁跨度也可以增加。


闽浙当地也存在只有一个八字撑的桥梁,但规模小得多,跨度一般不超过20米。而有了这个编织的部分进来以后,整个拱架的刚度增强,跨度增加。历史上在闽浙山区建成过43米跨度的桥梁,现存的此种类型桥梁跨度最大的是37米,为整个亚洲地区现存木结构桥梁的最大跨度。


这个是闽浙地区最古老的一个木拱桥,建于明代末期的1625年,距今将近400年。我们可知的关于这个桥的文献资料非常少,但是我通过收集桥上的加工、改造的蛛丝马迹,抽丝剥茧后,发现现存的木拱其实是编织加固改造的结果。它原有的结构就是一个八字撑,改造成现在这样的原因,很可能就是八字撑本身的承载力不够。

 

△ 浙江省庆元县举水乡月山村如龙桥


今天仍然有造桥匠人存在,但编木拱桥技术的传承已岌岌可危。木拱桥营造技艺2009年被联合国教科文组织列为急需保护的非物质文化遗产。即使在这种桥梁集中分布的闽浙地区,有三代以上传承的匠人家族只有三个,其中一个刚刚好到第三代。


由于中国编木拱桥的体量较大,对于它的研究也比对达芬奇桥的研究复杂得多,不仅要研究桥和造桥技术,还要研究匠人群体,他们怎么样合作,以及整个区域的历史是什么样的。今天我们将闽浙地区的例子跟达芬奇的故事相照应,来探讨匠人是怎么样来设计和发展编木拱这种结构的。


第一个案例是,我把中国匠人带到德国去,在一个公益性的私人园林里面,建造了一座非常小的木拱桥。带去的匠人是闽浙传承最久的那支桥匠家族的后人。这个是我们当时造桥过程的一个快进录像,可以看到流程是:先做四根脚手架,然后架第一个系统的斜边及中间的平苗,然后把第二个系统编织的部分搞进来,把它推紧,把平苗加上,最后建造上面的廊屋。中间编织时发生了一次失误,所以这个事情还是有难度的。

 

△ 雷根斯堡中国桥建造过程


这个桥的尺度非常的小,所有的木头我们用肩膀扛到地址上就可以了。但是在闽浙地区,很多桥是架设在很高的山涧悬崖上或者很深的水面上。比如杨梅洲‍桥的下方水深20多米,桥本身距离水面又有将近20米,所以它需要搭40多米高的脚手架才能完成建造。


但无论桥梁处于多么危险的环境,有传承的匠人家族都是用这种极其简单、只有四根柱子的脚手架和缆风绳等最原始的工具来进行建造。


我们今天当然不可能再请匠人师傅冒着生命危险去做这样的演示,所以我用1∶20的模型做了一个定格动画来复原这座杨梅洲桥的建造过程。


匠人们从水里搭建和固定脚手架,接着把沉重的木料通过滑轨传递到中间,再用如吊装、放倒的巧妙方式来架三折边拱的斜边,套上横木后,起吊中间的平苗,完成第一套系统。到了建造第二套系统时,人们已经能爬到桥上来施工了,依次完成下部平行的部分、中间编织的部分、最上方的平苗,就算完成了编木拱主体。此处有一个细节,“编织”时要把横木顶着推进去,让它和斜边紧密地顶在一起,此时拱架会自行升高,像是自己“站”了起来。最后补上辅助的支撑构件、桥板苗,把廊屋做上,就完成了整个桥梁。

 

△ 福建省寿宁县坑底乡杨梅洲桥建造过程示意动画


在实际的建造中,除了上面简述的操作过程,从匠人角度,要考虑的细节和现实因素还有很多。


首先是材料。现实中不可能像我们做模型一样有很规整的材料,而且取用的材料要耐腐、要是当地的。使用的木料都要保持原木本身的形状,不能把它削成规规整整的圆形,也不能是方形,因为木料的树皮和内部的木质部之间有一层很薄的形成层,它对防止木材干燥开裂和防腐有很好的保护作用。所以不管木料本身是什么样的形状,匠人都需要让这个木料服服帖帖地交织在一起。


这是我特别喜欢的一个案例,在浙北的一个偏僻的小山村,木料用的是苦槠木而不是最常用的杉木,木料编织的部分,所有的木头都是弯弯曲曲的,但是它们严丝合缝地交织在一起。

 

△ 浙江省龙泉市屏南镇垟顺村顺德桥


这就考验匠人的计算能力,要去很细致地处理和设计木材之间的几何关系。


我不知道大家看到前面的时候会不会有所感触,就是这个结构看着原理简单,但是如果真的想要做设计的话,也并不是那么容易,因为所有的构件都是相互交织、制约,你托着我,我托着你,你动了我也得动,牵一发动全身。


这座桥是因为其巨大的变形而闻名,甚至有学者称它为桥梁中的比萨斜塔,关于它的变形有各种传说,有人说是一对不睦的师徒建造,有人说是两队人一起来做设计,为了互相比较争胜负,把桥搞成了一高一低。但我们真正了解了这个设计原理之后就知道,之所以它出现了这样大的变形是因为其中一边没有编织紧,松开了这其实就是两个系统的长度比例关系没有计算好

 

△ 浙江省泰顺县筱村文兴桥


但是匠人如何来做这个计算?要知道我们中国传统匠人是没有图学的传统的。我们工地上师傅给我演示怎么计算构件长度时,只画了极其简略的一张图进行计算,就去下料建桥了,而且能保证这些构件紧紧地咬合在一起。他跟我讲解的时候回避开了其他匠人,但讲完之后别人进来看到这个图,其实也看不太懂。所以这种设计方式其实有相当的隐秘性,有一套惯用的长度比例及角度关系。当然,这种方式不能做到非常精确地计算每一个结构,实际建造过程非常依赖于匠人在现场对木料的调整和核算。


除了比例,角度也很关键。两个系统交织在一起,这么多构件都是斜的,这里面有好几重的角度。那么怎么样设计这个角度也是匠人一个关键的秘密


这座建于1964年的桥,尺度不大,到今天还保留完好,可以说建造水平也是不错的。但是建造它的师傅不是桥匠出身,而是一位普通的大木匠,他是靠测量、参考其他桥梁,自学之后照猫画虎地建造的。正因为此,他造的这座桥忽略了横木(牛头)的角度,横木不是尽量贴合、顺应着下面的木拱,而是平直地将直角与下面木头相抵。至于有家族传承的匠人,不用去计算每个桥的细微差别,只需遵循一套相对固定的做法,就能保证横木的“下巴”磕在下面的木结构上。

 

△ 福建省寿宁县南阳镇回澜桥拱架纵剖面图


我跟两个传承最久的匠人家族分别都合作造过桥,这张图对比了他们祖上的两个作品,两座桥编木拱细节上具有明显的差异:


其一是下节苗横木的位置。第一个家族的桥上,其位置距离拱脚长度约为下方纵木的1/2-2/3;而第二个家族这根横木都是偏低一点的,对应比例早期在1/2上下,晚期甚至可以达到2/5。这两个比例关系在两个家族内部分别保持、传承,沿用到他们建造的每一个桥梁上。


其二,把横木做得偏高的第一个家族,拱脚处用的是燕尾榫,而另一个家族在同样的位置用的是直榫。

 

△ 同位于浙江省景宁县的章坑接龙桥(左)和芎岱岭脚桥(右)


这看似是两处节点设计的差异,实际上是一个构造问题的两个表现。这两种榫的区别是:直榫是不抗拔的,插进去之后可以原路退出来,而燕尾榫一头大一头小,就可以受拉力。安装的时候,直榫是沿着自己的轴线“插进去”的,需要吊装;而燕尾榫是垂直于自己的轴线“扣下来”“打下来”的。

 

△ 榫卯节点示意图


这就导致了刚才我们说的这根构件的高度差异——使用燕尾榫的家族,由于可以将这根木料垂直方向打进去来连接,此处就可以使用更长的木料;而另一个家族选择了加工更简单而施工更麻烦的直榫,于是缩短了这根木料的长度以减小施工难度。


对比这两个家族的建造,我们就会发现,编木拱建造中的比例关系、榫卯关系、牛头角度以及其他的一些细节设计,和他们的施工方式是相互紧密联系在一起、共同传承的。


因此,哪怕编木拱的结构原理上是一致的,但节点处的选择在木拱桥的营造中仍然十分关键。以下这张是木拱拆开后的节点图:所有斜苗的头部,用的都是“插进去”的直榫,而所有平苗都是用的“扣下去”的燕尾榫。

 

△ 闽浙木拱桥节点拆解图示


这就是源于我们之前讲到的施工顺序——所有的斜苗先放上来立着,然后要把这根沉重的横木撞进去,让它在上面待住。如果此处用燕尾榫的话,由于受力方向,这根横木就不能待住而会掉下来。至于上面的平苗为什么要用燕尾榫呢?因为斜苗就位之后平苗从上面落下去安装,要比用直榫时需要把两边横木推开再安装方便得多。


基于施工技术的节点选择带来了操作便利性,尤其在施工环境艰险、工具简陋的情况下,这样的改进有很大的意义。因此,节点榫卯的形式既受制于施工方式,也反过来决定了施工方式和顺序,以及匠人们合作的方式。


匠人之间不是像老师学生一样口授的,而是在工地上通过劳作来传递这套技术和知识,因此我们可以想象这个节点形式由于其合作形式,在家族内部传承时是保持稳定的,不会轻易发生变化。如果榫卯形式发生了变化,那就一定意味着重大的技术变革。


我在研究中就发现了这样一个变革,在一代人之内,闽浙木拱桥产生了一个新做法并传承下来。这张对比图可以说明:如右半张图,第一个系统纵木的数量一般来说是奇数9根,相应地,和它交织在一起的第二个系统就是8根;而左半张图是变革后,虽然第一个系统是9根纵木,第二个系统的下半部也是8根,但上面的平苗却是9根,比原来增加1根并和下面的系统错了半个位。

 

△ 变革后(左)及变革前(右)桥梁对比


实物图上看,变革前的桥,第二个系统头对头地顶在一起,所有纵木都显露在外面;而变革后这个桥的第二个系统有一部分藏在中间,从外面看不见,反而能看见斜苗的头从上面伸出来。


这个“伸出来”的斜苗对应一个重大的技术变革。之前提到建造的一个细节,第二个系统的横木跟这些伸出来的斜苗咬合时,匠人会想尽办法让此处经纬向的结构紧紧地卡在一起,此时这个骨架自身就会耸起来。把这根横木推紧的过程极大地提升了编木拱结构的稳定性和承载能力,这个新做法标志了闽浙木拱桥技术上达到成熟。

 

△ 变革后(左)及变革前(右)桥梁实景图对比


木拱桥特殊的形式总让一些学者认为,东西方一定存在技术上的传递和相互影响,但我认为,我们需要区分一个点子(idea)和一门技术(practice)


全世界的编木拱桥共享着同一个点子,但它们对应的实现手段各不相同,只有把结构原理落实成技术方法,解决过程中各种构造、施工、配合问题,才能称为真正的技术实现。因此,闽浙地区的匠人真正地将“编织”这个点子变成了从整体设计、节点构造到施工过程的技术,并完整稳定地传承。

 
对比及总结


我们现在再来比较达芬奇和闽浙匠人,二者都实现了编木拱桥这种非常奇特的桥梁结构的设计,但他们的路径其实是很不一样的。


达芬奇是从一个建筑师的角度,探寻“编木”构造的结构原理和原型,然后去探索这个原型所有的可能性。对“fibulis”的钻研推动着他做设计,从结构中剥离原型,再对原型的可能性进行探索——从恺撒桥研究到夹式桥,再到编木拱桥,甚至是编木穹。


达芬奇遵循的是一种几何式的传统,而闽浙的匠人们则很少主动去做出形式上的突破他们的桥梁在最成熟最常见的样式“三折边拱+五折边拱”之外只有少量变体,分布在闽浙木桥分布区域的外围,被一些人视为不成熟的模式。木拱桥并没有太多在形式上进行探索的余地,因为极简的脚手架和施工步骤已经限制了它必须先建一个三折边拱,而不能是四折或其他形式,因为没有适配的建造方法。

因此,闽浙匠人通往编木拱的路径,是改进本土已有的三折边拱桥梁形式而来,不仅其形式根源在本土,其施工技术、流程、节点构造的根源都在本土。其技术进步过程体现在以施工便利为导向的,对于构造的推敲,反映了中国算学导向的传统


至此我们就完成了达芬奇和闽浙木拱桥的这两程旅行。看起来结论似乎没有太多的新意:建筑师做形式推敲,匠人更多地遵循传统而更少地去发明形式。但我认为这种选择的差异隐喻了东西方结构传统的走向。


东西方关于编木拱桥截然不同的展开,体现了建筑师与工匠之间在概念推进上的差异,以及环境与时代背景对于建筑技术发展的影响。

 

△ 达芬奇与闽浙匠人不同的思维方式体现


除此之外,我还得到一个提示:


我们今天在建筑学院里面受的建筑学教育让我们太习惯这种建筑师式的对形式的推敲和结构工程师式的对力学的计算,这其实是很危险的,容易忽略掉重要的细节。


以我自己为例,我刚刚进入木拱桥研究领域时写的文章,就遵循了当时常见的分析方法,将杆件构成的桥梁结构简化成示意图去分析它的演变,忽略了演变背后的原因,没有触及匠人建造中考虑的本质技术问题。


另一个例子是,木拱桥领域的奠基专家、桥梁史学家唐寰澄先生,上世纪90年代在上海和美国团队一起建造了一座小尺度的《清明上河图》式的虹桥。由于没有原图高清资料,团队没有用图上画的方形木材,而用的圆形的,后来为解决侧向稳定性的问题,从闽浙木拱桥中获得灵感,加进了很多斜撑。


然而闽浙木拱桥中,斜撑实际上的作用仅仅是辅助稳定上面的廊屋,与主体结构并无关系,节点容易老化腐烂,也容易失效。闽浙木拱桥真正起关键作用的结构是榫卯,尤其是不起眼的榫肩部位。几十个粗大的榫肩紧紧地顶在方形的横木上,让桥拥有抵御洪水的能力。


这个事情就提示我们,现代建筑学和结构学的简化模型有可能导致遗漏重要的信息,要切换到匠人的视角,才能将知识弥补全面,这也是我在研究过程中吸取的教训。

 

△ 讲座现场  摄影:有方


现场摄影 / 唐杰  后期 / 郭嘉

视觉 / 李茜雅  校对 / 李博超、原源

本文版权归有方所有,除讲座现场照片外,图片均由主讲人提供并授权有方发布,版权归原作者所有。欢迎转发,禁止以有方编辑版本转载。

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