丁是丁卯是卯:从鲁班锁说起的榫卯结构

传说春秋时代,鲁班为了测试儿子是否聪明,用6根木条制作了一件可拼可拆的玩具,叫儿子拆开。儿子忙碌了一夜,终于拆开了。这种玩具后人就称作鲁班锁。鲁班锁亦称孔明锁、别闷棍、六子联方、莫奈何、难人木等。它起源于中国古代建筑中首创的榫卯结构。这种三维的拼插玩具内部的凹凸部分啮合,十分巧妙。



鲁班锁

在没有钉子、绳子、接合剂的情况下,你能将六根木条交叉固定在一起吗?这对空间想象能力是一个极大的挑战。



榫卯结构01



榫卯结构02

两千多年前的鲁班就发明了一种方法,用一种咬合的方式把三组木条垂直相交固定,六根木条分别冠以六艺,中间有缺,缺缺相合,以十字双交卡榫组成。它看似简单,但设计难度相当高,卡榫仅借木条的不同凹槽放置、拼凑,挖槽的密合度稍有不足都可能影响结构稳固度,需将木块大小不一的卡榫精准放置才能组合成功,而且只要抽掉一根木条,整个接合的木块也即散架了。外观看是严丝合缝的十字立方体,动动脑筋可拆解,装上可不是那么容易的。

榫卯结构是一种很普遍使用的木凿技术,起源非常早,距今约7000年前的浙江余姚河姆渡文化遗址属于新石器时代,就发掘出了大量的结合完好的多种式样的榫卯结构遗物,可以说是我国木构技术史上一件伟大的发明!



榫卯结构03

中国木结构建筑和家具中一直在广泛应用,但二者技术层面上侧重不同,建筑上侧重结构稳定,因为榫卯结构在几个方向都可以开卯口,可以兼顾结合在同一点上不同方向的受力,合拢时成为一个高强度的完美的整体。家具中的榫卯结构则成就了中国含蓄内敛的审美观,接合处由于有略微松动的余地,在结构力学里就是柔性节点而不是刚性节点(比如焊接),当无数榫卯组合在一起时就会出现极其复杂而微妙的平衡,除了木材延展力外,主要是由于一个个的榫卯富有韧性,不致发生断裂。



榫卯结构04
丁是丁卯是卯:从鲁班锁说起的榫卯结构

榫卯结构确实深深地影响着我们中国人的思想,比如有句成语叫作“方枘圆凿”,出自《楚辞》,(圆凿而方枘兮,吾固知其龃龉而难入),人们在用木料制作器具时,凿出的卯眼叫作凿,削成的榫头叫作枘,凿和枘的大小形状必须完全一致才能合适的装配起来,(圆形的榫头是不能固定在方形的卯眼里的),后来用此成语比喻双方意见不合,不能相容,配合不好,格格不入。(可简化做枘凿或凿枘)跟它相反的一个词大家就很熟悉了,叫作“丁是丁,卯是卯(木凿技术)”,木凿技术讲的是做事严肃认真,一丝不苟。

保加利亚的建筑师Petar Zaharinov设计的桌子深受鲁班锁的影响,这些桌子的组成材料主要是玻璃和木材,没有任何的金属或塑胶零件。





纯榫卯的桌子,用十根木头凹凸啮合而成



更复杂的纯榫卯桌,刚中带柔,看着简单,要拆掉它,可是件相当费力的事



木头零件

鲁班锁和建筑



RTKL设计的中国科技馆新馆里面的榫

RTKL设计的中国科技馆新馆是一个类似鲁班锁的单体正方形,结合了中国古代的科学思想和现代科技馆的特点,利用若干个积木般的块体相互咬合,使整个建筑呈现出一个巨大的鲁班锁造型。



中国科技馆新馆效果图

  

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