榫卯国粹
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榫卯结构的力学原理

发表时间:2021-08-05 19:29

先来说说榫卯结构在木质家具使用中所体现出的力学原理。中国古代木匠制作家具不仅考究外形漂亮,而且考究其内在的科学合理性。他们没有学过结构力学,但是在天长日久的实践中,练就了经过目测就能大致判别每块木头所遭到的承受力的技巧,而这种根本的力学分析正是完成家具健壮耐用性的重要前提。在日常经验的基础上,工匠们打造出各种不同的榫卯结构,规划出花样繁多的外观造型。

    凸出的榫头和凹进去的卯眼经过凹凸扣合,便紧紧咬合在一起。为了保证接口不会在木头长时间热胀冷缩的过程中松动,工匠们会从不同的角度、方位让一根木头和其他木头经过榫卯结构相连接,这样接口处木头涨缩的作用力就会彼此抵消。此外,一些家具的外部造型规划还会进一步保证它在使用中的力学合理性。

    以半叶梅花凳为例,凳面规划选用天然中的梅花叶瓣,三根腿柱明榫相接,从上到下由细变粗。三角形的腿柱在规划中,和其他形状相比,在物理力学上能够下降重心,大大提高稳定性。有趣之处在于连接腿部的三根横杖,每根横杖端头跟腿柱做明榫相交,而端尾跟另一跟横杖2/3处做明榫相交,三根横杖环环相套,在腿部重心形成三角形支点图画,不仅视觉上漂亮大方,在力学上也非常科学合理。此外,等边三角形各内角60度,这种结构所发明的稳定性,使凳子在遭到压力时,力会均匀地从腿柱涣散到横杖上,然后横杖对腿柱又起到反作用力

    再说到木构修建所使用的结构力学就更为典型,它们启用更杂乱的榫卯组合结构,使得结构之间力的彼此作用更为平衡与和谐。


1、抬梁式修建——佛光寺大殿,坐落中国科技馆一层华夏之光展厅

    从佛光寺大殿的半剖模型相片能够看出,它选用的是地上立柱,柱上架梁枋,梁枋上建房顶。顶部重量就由梁枋到柱,再由柱到地上,所以修建中的墙壁只是起到隔断作用而不承重。因为木结构各个构件之间的榫卯连接富有韧性,所以即使墙倒也能“屋不塌”。

2、 山西应县木塔,坐落中国科技馆一层华夏之光展厅。应县木塔历


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