天坛建筑特色及其对现代结构的启迪

姜涛

天坛是现今我国保存下来的最完整、规模最为宏大的一组封建王朝祭祀建筑群，有着较高的历史价值、科学价值和艺术价值。天坛集古代哲学、历史、数学、力学、美学、生态学于一体，是古建筑中的精品代表作，以严谨的建筑布局、奇特的建筑构造和瑰丽的建筑装饰著称于世界，被列为世界文化遗产。天坛建筑的平面布局、建筑的色彩的搭配、构造寓意、独特的木结构都深深体现出古代建筑师在建筑方面的深厚造诣。 1 “天圆地方”的平面布局中国古代天文学家张衡认为“天之包地，犹如壳之裹黄”。受这种“浑天说” 的影响，古人想象地是平的，像一个巨大的托盘，天是圆的，笼罩在大托盘之上。由于对天地的敬畏，祭祀的地方也要符合天圆地方的理念，因此有“古者祀天于圜丘，祀地于方丘。丘圜而高，以象天也。丘方而下，以象地也”。天坛的设计就完全符合这种设计理念，有两重垣墙，分为内坛外坛两部分，坛域平面北呈圆形，南为方形，象征“天圆地方”。 2 运用象征艺术表现手法中国古人相信天是至高无上的主宰，而“九”是“天”的象征，是尊贵皇权的象征，天坛的设计就是要表现出皇帝和天的特殊关系。因此，天坛建筑的尺寸和构件的数量多运用“九”这个数字，以强调人和天的联系。天坛的主要建筑多用蓝色琉璃瓦，用这种纯净的色彩表征“天”。祈年殿的三重檐顶的上、中、下分别用青、黄、绿以象征天、地与万物。天坛的祈年殿崇高孤兀，超然于林海之上，有超凡出生与天接近之感。内部的柱子的设计充分遵循中国的易经八卦原理，最内侧的四根龙柱象征四季；中间十二根金柱象征一年十二个月；外层十二根楠木柱象征一天十二个时辰；中层与外层相加，象征二十四节气。 3 神奇的声学原理天坛的回音壁、三音石、圜丘都具有奇妙的传声特点，这充分显示了中国古代在建筑方面的杰出成就。回音壁是皇穹宇的围墙，围墙由磨砖对缝砌成，墙壁坚硬平滑，声音在墙壁上反射后几乎不会受损，听起来很响亮。围墙弧度精准的符合圆周率，有良好的聚焦效应，使声波反射十分规则。围墙上覆盖的琉璃瓦减缓了声波的消散速度，使回音壁的回音效果更加明显。三音石又称三才石，比喻“天、地、人”三才。三音石位于皇穹宇殿门外的轴线甬路上，人站在三音石上发音后，声音传向墙壁，由于墙壁的反射，声音又会聚焦到三音石传向对面墙壁，然后再次反射，所以在三音石发声会听到多次回声。由于声波在反射的过程中逐渐衰弱，所以三音石的声音也会逐渐衰弱直至消失。圜丘上的响声也是回音造成的现象，由于距离近，声音传播的速度很快，几次回音叠加起来，耳朵不易分辨，所以在寰丘上说话听起来会格外雄浑响亮。 4 独特的榫卯结构中国古代认为，木代表的是生命，石代表着死亡。木结构建筑在观感上也给人以温暖和亲近的感觉，而不像石建筑那样冷酷，所以中国古代建筑大都采用木作为建筑的原材料，即使在使用过程中经历火灾，也不改变对木结构的热爱。中国传统木结构的连接方式以榫卯结构最为突出，榫卯结构各个构件之间的结点以榫和卯相吻合，构成柔性框架。天坛祈年殿的木质结构就是全用榫卯，通体无一铁钉，这种独特的木结构使其历经时间的洗礼也仍然屹立不倒。木结构的榫卯连接方式，充分体现了中国古代劳动者的智慧。虽然每个木制构件都比较单薄，但是整体上却能承受巨大的压力，因为这种结构不在于个体的强大，而是互相结合，互相支撑，使其不但可以承受较大的荷载，而且允许产生一定的变形 [3]。当地震来临时，地基的振动虽然会引起榫卯连接的木结构基石的运动，但基石与木柱间因没有固定连接，可允许一定量的水平错位，于是便大大降低地基传到结构的水平振动能量，加之木结构具有自重小、弹性好、可容许的弹性变形大等特点，因此延性大、耗能能力强、抗震性好。历史证明，中国的木构建筑能抵御里氏七八级的地震 [4]。这种以柔克刚的方法充分体现了中国古代的中庸思想，是中华民族灿烂文化的组成部分。 5 天坛对现代结构的启迪天坛仅用了中国传统的榫卯搭接，这种无一颗钢钉的古老工艺，却能使其历经风雨仍屹立不倒。一根根薄薄的木质构件经榫卯搭接后能够产生巨大的能量，无论是在抗震还是承受荷载方面都优于许多现代工艺。这种半固定弹性连接的木结构建造方式如果能经过完善后用于现代建筑，可以在一定程度上弥补钢结构在抗震方面的劣势。另外，木材自身具有天然的环保属性，同时木结构建筑可以拆卸、迁移，没有过多的建筑垃圾等环保优势凸显，所以木结构设计和加工技术的发展逐渐得到国家的重视与支持，木结构研究与应用在我国出现了欣欣向荣的新气象 , 木结构建筑市场又日渐活跃 [5]。当前，世界各国发展低碳经济、绿色经济，并且全社会的环保意识在不断增强，而建筑行业采用木结构对于低碳排放非常重要。所以，从全球范围来看，具有天然、环保、节能等许多优点的木结构建筑将受到越来越多居民的认可。 “相比钢筋水泥，木头可以循环使用，噪音小，不污染环境，它们有那么多不能取代的优势。” 　　天坛建筑凝聚了古代劳动者的智慧，无论是建筑布局、色彩搭配还是独具特色的传统木结构，都对当代建筑业有很深的启迪。因此，需从古代木建筑中取其精华，去其糟粕，不断研究和完善木结构，将传统木结构应用于现代，通过古今建筑文化的交融，使我国建筑业得到更好的发展。