古建筑中榫卯技术的运用

榫卯技术是中国古建筑的重要特点之一，是数千年以来古建筑的灵魂所在。研究我国古建筑中的榫卯技术有利于进一步创新我国的建筑技术，丰富古建筑文化研究。本文主要以手工制作等比例缩小的古建筑模型为基础，以参加中国科技馆《榫卯的魅力》项目为契机，研究了木质古建筑中榫卯技术的运用。在基于模型制作分析榫卯技术运用的基础时，创新性地采用了真空浸蜡技术，并在制作过程中发现了应县木塔倾斜的另一大原因，填补了业内相应空白，同时这一研究也广泛地传播了榫卯技术的运用知识及其文化魅力。

榫卯是中国古代木质建筑的主要结构方式，是在两个构件上采用凹凸部位相结合的一种连接方式。凸出部分叫榫（或叫榫头），凹进部分叫卯（或叫榫眼、榫槽）。

榫卯最早追溯到我国距今约7 000年前的河姆渡时期的木质建筑中，当时已经有了非常明显的设计应用工程。我们的祖先在从巢居到干栏式的居住进化过程中，创造了此项应用技术。榫卯技术的应用来自于木材本身，木材的弹性在长期使用中会结合得越来越紧密，更能够达到很好的抗震效果。

榫卯类型多种多样，常见的有楔钉榫、燕尾榫、口袋榫等。各种榫卯做法不同，应用范围不同，它们在古建筑整体构造中起到“关节”的作用。若榫卯使用得当，两块木结构之间就能严密扣合，达到“天衣无缝”的程度。它是古代木匠必须具备的基本技能，工匠手艺的高低通过榫卯的结构就能清楚地反映出来。

榫卯技术在古建筑中的作用

我国从古至今在工程建筑上的成就一直都非常高。相比于欧洲的古建筑以石材为主要材料，构造比较简单，我国的古建筑以木结构为主，一般能够承受六级以上地震，并在漫长的历史岁月中屹立不倒，这多归功于中国古老智慧——榫卯技术。

中国建筑这种木结构体系是由柱、梁、檩、枋、斗拱等大木构件形成框架结构，其中关键的连接技术就是榫卯结构，即构件间的连接不需要借助其他材料，主要依靠木质构件之间的插接。这种创造性的连接方式使得整个木质建筑形成了一个柔性框架，承受来自屋面、楼面的荷载以及风力、地震力等外力，实现了科学和艺术的完美结合。

虽然由于木材耗费量大等各种原因，榫卯技术在现代建筑中应用并不广泛，但它是中华民族优秀和意义深远的建筑文化和中华文化的重要体现，研究我国古建筑中的榫卯技术有利于进一步拓展古建筑文化。下面就结合笔者自身从事的古建筑模型制作来研究榫卯技术的运用。

榫卯技术在古建筑中的运用

基础：古建筑模型制作技艺

古建筑模型制作是仿照古建筑的形状和结构，按照一定比例缩制成建筑物模型的手工技艺。笔者所创立的山西晟龙木雕模型艺术有限公司自1995年创立以来就专注于古建筑模型制作。首先通过查找资料和实地测量、考察，形成古建筑丰富的资料数据，然后通过手工操作制作等比例缩小的每个部件，保留古建筑中传统的榫卯结构，最后将这些数量庞大的部件组装起来，形成一个完全还原实物，可拆卸、可携带、可直观观察古建筑内部结构的极为精巧的建筑模型。

古建筑模型能为一大批重要木结构建筑的设计施工提供十分便利的条件。在建筑施工之前，它是建筑实物设计、施工的参照物；在建筑完成之后，它又成为古建筑的实物资料，同时也是十分珍贵的民间工艺品。

契机：中国科技馆国家项目

2018年，公司凭借精湛的古建筑模型制作技艺、精准的建筑结构、精美细腻的做工和多种模式的制作方案，得到中国科技馆的高度认可，并承接了中国科技馆国家级项目《榫卯的魅力》主题展览，该展览是中国科技馆筹办的中国古代科技系列专题展之一。展览以榫卯为主题，通过模型还原、互动体验、增强现实等多种形式，充分还原榫卯作为一种精巧的机械结构是如何产生、传承、发展并应用在古今不同领域的，同时也充分展示了榫卯技术的运用及其力学、美学价值。

承接项目后，笔者作为第一责任人和总设计师，第一时间围绕这一主题和中国科技馆提供的概念框架进行深化设计，广泛搜集各种古建筑图纸，并绘制成所需要的CAD图和3DMAX展示图，形成一份深化设计稿，提交给中国科技馆审核。设计稿一次性通过后，笔者便紧接着组织团队开始制作生产所需要的古建筑模型及其他展示类榫卯结构。

成果：取得多方面进展模型制作中真空浸蜡技术的运用

中国科技馆所需展览品不同于美术馆陈列的工艺品，美术馆注重外观美学效果，而科技馆更注重长时间地展示榫卯技术在古建筑结构中的运用，更注重科普传播效果，所以模型的长期保存和对环境的适应性非常重要。

笔者在制作的时候全面考虑了木料的选择、榫卯的结合程度以及木材的处理等方面。在木材处理方面，为了避免温度、湿度等环境变化造成木材开裂、变形、缩胀等，采用木材真空浸蜡技术，即将烘干后抽成真空状态的木材浸泡在处于真空状态的蜡液里，木材表面及内部被蜡液封闭，彻底改变了木材原有的物理特性。这样处理后做出来的榫卯结合得更加完美，拆装不受影响，解决了模型后期保存和展览过程中受温度和湿度影响的问题，满足了模型及榫卯结构在长时间科普巡展中的拆装和互动实践需求。

应县木塔倾斜的另一大原因

应县木塔也称佛宫寺释迦塔，位于山西省朔州市应县佛宫寺内，始建于辽清宁二年（1056年），高67.31米，底部直径30.27米，总重量为7 400多吨，所运用到的榫卯形式多达62种，斗拱54种，是世界上现存最高大、最古老的纯木结构楼阁式建筑，与意大利比萨斜塔、巴黎埃菲尔铁塔并称“世界三大奇塔”。

目前，应县木塔发生了较为明显的倾斜，具体是第二层向西南方向发生整体性倾斜，而第三层又向东北方向发生了倾斜。现有研究均指出应县木塔发生倾斜的主要原因是20世纪20年代应县当地的士绅们私自对木塔结构进行了破坏性改动，这一原因也一直被人们所熟知和接受。

然而，在笔者带领团队严格参照原建筑等比例加工制作零部件和组装成模型后，进一步分析研究木塔内部构造和受力情况发现，导致第二层整体倾斜的原因除了外力破坏，也有其自身建造不合理的原因，即采用叉柱造连接二层的立柱与下面斗拱时，立柱底部所形成的卯为十字形，该十字形凹面占整个立柱截面的比例超过一半，导致剩下的凸出部分承载力不足，在将近1 000年的历史岁月中经历地震、战争和人为破坏后，发生了倾斜。

这一研究发现为相关学者进一步研究应县木塔的倾斜原因提供了新思路，也为日后应县木塔和其他古建筑修缮指引了方向，填补了业内相应空白。

榫卯技术相关知识的广泛传播与普及

团队在参与此次项目过程中，围绕7 000年前的发明、古代建筑的智慧、中式家具的灵魂、形形色色的榫卯、现代榫卯的演变5个主题，分别用不同的材料（山梨木、核桃木、楸木或同类木材）做出了同主题的模型和展品，包括巢居、河姆渡干栏式建筑、鲁班锁、佛光寺大殿、雍和宫牌楼、独乐寺观音阁、应县木塔等实物模型以及各类建筑榫卯，共72件展品。

此次参与项目过程中所制作的展品不仅在中国科技馆展出，后续还将会在全国进行巡展。为满足巡展需求，公司又于2020年和2021年两次承接中国科技馆项目，这两次制作展品的数量均为4套284件，总计8套568件。这些展品从2020年起便分散在全国各省、市科技馆进行巡展，受到了各科技馆的高度认可和受众的一致好评，至今参观体验人数超过20万人次，激发了更多人了解探索榫卯技术的兴趣，传播了中国优秀传统文化，弘扬了中国人追求完美、精益求精的工匠精神，让更多人感受到了榫卯的魅力。

榫卯结构被公认为“中国古典木工艺的灵魂”，其结构工艺精确，扣合严密，间不容发，有“天衣无缝”之感，堪称“巧夺天工”。榫卯是集力学、数学、美学、哲学等古人工匠智慧于一体的万世不朽工艺，在中华民族的传统工艺中独树一帜。

笔者已从事古建筑模型行业将近30年，一直致力于我国著名古建筑榫卯结构的研究分析与制作，总结了中国木结构古建筑工匠们常用榫卯结构的50多种形式及其基本原理，积极进行技术创新，实现了机械化、规模化、标准化、流水化作业，相继开发了应县木塔、五台山建筑群、悬空寺等一系列可拆组、可携带的古建筑榫卯结构微缩模型。这种集合了多种榫卯结构的中国古建筑模型不仅丰富了文创产品的呈现形式，而且是人们认识和了解中国传统榫卯技术的重要途径。

自从事古建筑模型制作以来，公司深知研究榫卯技术除了要追求经济效益，更重要的还是要追求社会效益，便积极对接其他单位，如学校、博物馆、科技馆等，实现榫卯技术进校园、进场馆，让更多学生及其他不同类型的人群通过古建筑模型这一媒介感受榫卯技术的魅力，促进中国传统文化的传承发扬，促进学生的实践教育。

2018年，借助中国科技馆《榫卯的魅力》项目，笔者更进一步深入研究了古建筑模型的制作与榫卯技术呈现方式，创新性地采用了真空浸蜡技术，改变了木材乃至模型的物理性能，并在制作过程中发现了应县木塔倾斜的另一大原因，为研究应县木塔倾斜原因和古建筑的加固修缮提供了参考。此次项目以巡展的方式将古建筑模型及其中的榫卯技术以展品的形式展示在全国人民的面前，扩大了古建筑文化的传播范围，对中华民族优秀文化传承具有重要意义。

古建筑模型是一扇窗，是人们了解榫卯技术的一扇窗，通过参加2018—2021年中国科技馆项目，笔者发现了通过古建筑模型传播榫卯技术和传统文化的更多可能性，也将会一直致力于研究古建筑模型中榫卯技术的运用，推动中华民族优秀文化在全国范围乃至全世界范围的传播，增强民族自信心，提高人民自豪感。

传承人档案

刘晓辰，生于1973年，山西定襄人，山西晟龙木雕模型艺术有限公司董事长，省级非物质文化遗产木雕项目代表性传承人，长期从事民间细作木工技艺和木雕模型制作技艺的研究，被评为山西省宣传文化系统“四个一批”人才、山西省“三晋英才”支持计划拔尖骨干人才、2021年“三晋工匠”年度人物。