古建筑建筑材料與工藝研究

黎雨佳 李少璇

古建筑作為歷史長河中凝固的藝術(shù)，其獨(dú)特的魅力源于精心挑選的建筑材料與精巧絕倫的工藝技術(shù)。中國官式古建筑營造技藝的八大作—土作、石作、搭材作、木作、瓦作、油作、彩畫作和裱糊作，構(gòu)成了這一領(lǐng)域工藝體系的基石[1]。然而古建筑工藝面臨著失傳的風(fēng)險(xiǎn)，亟待深入研究與有效保護(hù)和傳承。本文旨在全面考察古建筑方向的建筑材料與工藝，探究其內(nèi)在工藝規(guī)律、藝術(shù)價(jià)值及現(xiàn)實(shí)意義，為古建筑保護(hù)與傳統(tǒng)工藝振興提供理論依據(jù)。

1 土作與地基構(gòu)筑藝術(shù)

土作，作為古建筑營造的重要基礎(chǔ)環(huán)節(jié)，涵蓋從土壤性質(zhì)評(píng)估、地基選擇到夯筑技術(shù)實(shí)施等一系列嚴(yán)謹(jǐn)而精細(xì)的過程。它是建筑穩(wěn)固的基石，更是古代工匠智慧與技藝的體現(xiàn)。

1.1 土壤性質(zhì)與地基選擇

土壤作為建筑的地基材料，其物理、化學(xué)性質(zhì)直接影響建筑物的安全性、耐久性和穩(wěn)定性。古代工匠在進(jìn)行土作時(shí)，首要任務(wù)便是對(duì)施工區(qū)域的土壤進(jìn)行全面且細(xì)致的勘察與分析。他們通過觀察、取樣、試驗(yàn)等多種手段，評(píng)估土壤的顆粒組成、密實(shí)度、含水量、承載力、壓縮性、滲透性及可能存在的不良地質(zhì)現(xiàn)象，如滑坡、沉降、膨脹、凍脹等，從而確定其適合作為地基的性能。

在地基選擇上，古人遵循“因地制宜”的原則，充分考慮地形地貌、地下水位、氣候條件等因素。對(duì)于質(zhì)地堅(jiān)實(shí)、承載力強(qiáng)的土層，往往直接利用其作為天然地基；而對(duì)于松軟、承載力不足或存在潛在地質(zhì)風(fēng)險(xiǎn)的土壤，則采取換填、加固或深基礎(chǔ)設(shè)計(jì)等措施。例如，對(duì)于濕陷性黃土，常采用灰土換填法，即將原土挖出，按一定比例摻入生石灰，攪拌均勻后回填夯實(shí)，以提高地基的承載能力和抗水害能力[2]。

此外，古人還注重地基與建筑的整體協(xié)調(diào)性。在風(fēng)水學(xué)說的影響下，地基選址不僅需要關(guān)注土壤的工程性能，還要考慮其與周圍環(huán)境的和諧共生，如順應(yīng)山川走勢、避開不利地形、確保良好的通風(fēng)采光等。

1.2 夯筑技術(shù)與穩(wěn)定性保障

夯筑是土作的核心技術(shù)，通過人力等反復(fù)擊打使土壤顆粒間緊密結(jié)合，形成密實(shí)、均勻、有足夠強(qiáng)度的土體。在中國古代，常用的夯筑工具有木夯、石夯、鐵夯等，操作者按照一定的節(jié)奏和力度進(jìn)行有序夯打，確保夯筑質(zhì)量。夯筑過程中，工匠嚴(yán)格控制土料含水量，以達(dá)到最佳的夯實(shí)效果。

中國古人在夯筑技術(shù)上的創(chuàng)新與實(shí)踐，確保了地基及墻體的穩(wěn)定性。例如，他們?cè)趬w夯筑中采用了夾板、土坯、糯米漿等輔助材料與方法，提升了建筑墻體的抗剪切、抗壓以及防滲性能[3-4]。

為了進(jìn)一步增強(qiáng)地基的穩(wěn)定性，古人還發(fā)展了樁基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)等復(fù)合地基形式。例如，明代長城的部分地段，就采用了打入巖石的木樁或石樁作為基礎(chǔ)，有效解決了局部地基承載力不足的問題。

1.3 現(xiàn)代科技在土作改良中的應(yīng)用

隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，現(xiàn)代土作在繼承傳統(tǒng)技藝的基礎(chǔ)上，引入了諸多先進(jìn)的勘察、測試、施工與監(jiān)測技術(shù)，顯著提升了工作效率與工程質(zhì)量，具體為：第1，現(xiàn)代地質(zhì)勘探技術(shù)如鉆探、物探、遙感等，能夠精準(zhǔn)、快速地對(duì)地基土層進(jìn)行探測，獲取更為詳盡的地質(zhì)信息，為地基設(shè)計(jì)提供科學(xué)依據(jù)。同時(shí)，實(shí)驗(yàn)室測試技術(shù)的進(jìn)步，使得土壤的物理力學(xué)性質(zhì)得到精確測定，有助于工程師準(zhǔn)確評(píng)估地基承載力并預(yù)測其長期性能。第2，現(xiàn)代施工技術(shù)如深層攪拌法、高壓噴射注漿法、強(qiáng)夯法、振沖法等，能有效處理各類不良地基，改善土壤性質(zhì)，提高地基承載力。這些方法不僅能解決傳統(tǒng)夯筑技術(shù)難以應(yīng)對(duì)的復(fù)雜地質(zhì)問題，還大大縮短了施工周期，降低了勞動(dòng)強(qiáng)度。第3，數(shù)字化技術(shù)的應(yīng)用，如地理信息系統(tǒng)（Geographic Information System，GIS）、建筑信息模型（Building Information Modeling，BIM）、遠(yuǎn)程監(jiān)控等，實(shí)現(xiàn)了土作過程的可視化、智能化管理。通過實(shí)時(shí)監(jiān)測地基沉降、應(yīng)力分布等關(guān)鍵參數(shù)，工程師能及時(shí)發(fā)現(xiàn)并處理潛在問題，確保土作工程的安全與質(zhì)量。

2 石作工藝與建筑美學(xué)表達(dá)

石作工藝作為古建筑營造技藝的重要組成部分，不僅關(guān)乎建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固與耐久，更在塑造建筑形態(tài)、傳達(dá)美學(xué)理念與文化象征等方面發(fā)揮了關(guān)鍵作用[5]。

2.1 石材種類與特性解析

石材作為古建筑的主要建材之一，種類豐富，特性各異，其選擇與運(yùn)用直接影響建筑的整體風(fēng)貌與耐久性。常見的石材包括花崗巖、大理石、砂巖、青石、漢白玉等，具體為：第1，花崗巖具有硬度高、耐磨性強(qiáng)、色澤穩(wěn)定等特點(diǎn)，常用于建筑基礎(chǔ)、柱礎(chǔ)、臺(tái)基、臺(tái)階等承重及耐磨部位，如故宮太和殿的臺(tái)基即采用花崗巖打造，堅(jiān)固耐用，歷經(jīng)數(shù)百年風(fēng)雨仍較為完好。第2，大理石質(zhì)地細(xì)膩，紋理豐富，色彩斑斕，常用于宮殿、廟宇等重要建筑的柱身、欄桿、浮雕等裝飾部位，如北京頤和園的云龍石雕欄桿展現(xiàn)了大理石的華美質(zhì)感與雕刻藝術(shù)的高度融合。第3，砂巖質(zhì)地較軟，易于雕刻，常用于制作精細(xì)的浮雕、線雕等裝飾構(gòu)件，如龍門石窟的石窟造像，砂巖的細(xì)膩質(zhì)地賦予了雕像生動(dòng)的表情與細(xì)膩的衣紋。第4，青石、漢白玉則以其獨(dú)特的色澤與質(zhì)感，在建筑中展現(xiàn)出沉穩(wěn)內(nèi)斂或純潔高貴的氣質(zhì)，如北京天安門前的華表、故宮三大殿的石階均采用漢白玉，潔白無瑕，象征皇家的尊貴。

2.2 采石、加工與安裝技藝

古人憑借豐富的經(jīng)驗(yàn)與智慧，根據(jù)石材的地質(zhì)分布、巖性特點(diǎn)，選擇合適的開采方式。例如，露天開采適用于露出地表的石材，洞采適用于埋藏較深的礦脈。

石材加工包括切割、打磨、雕刻等工序。切割主要依據(jù)設(shè)計(jì)圖紙，將整塊石材分割成所需尺寸。打磨則是使用砂輪、砂紙等工具，將石材表面打磨得平整光滑。雕刻集中了石作工藝的精華，工匠運(yùn)用線雕、浮雕、圓雕、透雕等技法，將石材塑造成各種精美的裝飾構(gòu)件與藝術(shù)品。

安裝技藝同樣至關(guān)重要，包括石材的定位、固定、拼接等環(huán)節(jié)。古人巧妙運(yùn)用榫卯結(jié)構(gòu)、鐵件錨固、砂漿黏結(jié)等方法，確保石材安裝的精準(zhǔn)、穩(wěn)固。例如，故宮的石雕欄桿每塊石構(gòu)件都通過精密的榫卯結(jié)構(gòu)拼接且嚴(yán)絲合縫，彰顯出高超的安裝技藝。

2.3 石作裝飾元素與象征意蘊(yùn)

石作裝飾元素豐富多樣，如龍鳳、蓮花、牡丹、壽桃等傳統(tǒng)吉祥圖案，以及人物故事、神話傳說等主題，通過雕刻、線刻、鑲嵌等形式，賦予建筑深厚且豐富的文化內(nèi)涵與藝術(shù)魅力：第1，龍鳳作為皇權(quán)的象征，常見于皇家建筑的石雕裝飾中，如故宮太和殿的蟠龍金柱、石雕御路等，彰顯皇家的威嚴(yán)與尊貴。第2，云水、蓮花等自然元素寓意吉祥、純凈，如佛教建筑中的蓮花浮雕、云水紋飾，營造出寧靜、超脫的宗教氛圍。第3，壽桃等吉祥物則代表福壽雙全的美好祝愿，常出現(xiàn)在民宅、園林的石雕裝飾中，如門墩、影壁、石橋等，寄托人們對(duì)生活的美好向往。

石作裝飾還常常用于各地的牌坊、碑刻、石獅等，既是建筑的點(diǎn)睛之筆，也是歷史記憶的載體，訴說著地域文化與歷史變遷的故事[6]。

3 木作技藝與建筑結(jié)構(gòu)創(chuàng)新

木作技藝作為中國古代建筑營造的核心技術(shù)之一，以其獨(dú)特的構(gòu)架體系、精巧的細(xì)部裝飾及卓越的防腐防火技術(shù)，成就了無數(shù)巍峨壯觀、精致典雅的木構(gòu)建筑[7]。

3.1 大木作—構(gòu)架體系與力學(xué)原理

構(gòu)架體系是大木作的主體，是支撐建筑、傳遞荷載、保持整體穩(wěn)定的核心結(jié)構(gòu)。中國古代木構(gòu)建筑以抬梁式、穿斗式、井干式等為主要構(gòu)架形式，尤以抬梁式最為典型，被廣泛應(yīng)用于宮殿、廟宇、府邸等大型建筑。抬梁式構(gòu)架以柱、梁、檁、枋等構(gòu)件相互連接，形成逐層抬高的屋架結(jié)構(gòu)，通過榫卯結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)各構(gòu)件間的剛性連接。

力學(xué)原理在中國傳統(tǒng)大木作中得到充分體現(xiàn)。古人在設(shè)計(jì)構(gòu)架時(shí)，巧妙運(yùn)用杠桿原理、三角形穩(wěn)定原理、拱形結(jié)構(gòu)原理等，確保建筑在承受各種荷載時(shí)保持穩(wěn)定。例如，梁柱節(jié)點(diǎn)處的斗栱通過層層出挑、層層遞收，形成上小下大的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)，可以有效分散屋面荷載，減輕柱子壓力；斜向支撐的昂、翹利用杠桿原理，可以增強(qiáng)構(gòu)架側(cè)向穩(wěn)定，防止建筑傾斜；曲度適宜的梁、檁形成連續(xù)的拱形結(jié)構(gòu)，可以有效抵抗彎矩，提高結(jié)構(gòu)剛度。

3.2 小木作—細(xì)部裝飾與功能設(shè)計(jì)

建筑中的細(xì)部裝飾是小木作的重要內(nèi)容，包括門窗、隔扇、藻井、掛落、雀替、斗栱裝飾等，它們既是建筑的視覺焦點(diǎn)，又是展現(xiàn)建筑藝術(shù)風(fēng)格、反映文化特色與內(nèi)涵的重要載體。小木作裝飾手法多樣，題材豐富，無不展現(xiàn)出中國古人的審美情趣。

功能設(shè)計(jì)是小木作的另一核心，如門窗設(shè)計(jì)兼顧采光、通風(fēng)、保溫、防盜等功能。隔扇、屏風(fēng)則可靈活劃分室內(nèi)空間，滿足私密性與開放性的需求。藻井、掛落等不僅美化室內(nèi)空間，還具有吸音、防塵、調(diào)節(jié)濕度等實(shí)用功能。此外，小木作通過設(shè)計(jì)巧妙的機(jī)關(guān)裝置，如折疊門、升降窗、活動(dòng)格柵等，實(shí)現(xiàn)空間的靈活變換，提升了建筑的使用便利性與舒適度。

3.3 木材防腐與防火技術(shù)的歷史演變

防腐技術(shù)是確保木構(gòu)建筑長久使用的前提。古人通過選用耐腐木材、涂刷防腐劑、設(shè)置通風(fēng)防潮層等技術(shù)措施，有效延緩了木材腐朽。比如，選用柏木、楠木等天然耐腐木材，或在木材表面涂刷桐油、朱砂等防腐材料；在建筑底部設(shè)置臺(tái)基，隔絕土壤濕氣。

防火技術(shù)是保障木構(gòu)建筑安全的關(guān)鍵。古人采取了隔離火源、設(shè)置消防設(shè)施、使用防火材料等多重措施。例如，建筑布局中設(shè)置防火間距，建筑內(nèi)部設(shè)置防火墻、隔火樓板等；配備滅火器具，如水缸、水桶、滅火毯等；將防火涂料如石硫合劑、石灰漿等涂抹在木構(gòu)件表面，降低火災(zāi)風(fēng)險(xiǎn)。

4 非木材質(zhì)工藝與建筑表征

非木質(zhì)材料工藝在傳統(tǒng)建筑中占據(jù)重要地位，并且其具有獨(dú)特的技藝與美學(xué)表現(xiàn)。

4.1 瓦作—屋面裝飾與防水功能

屋面裝飾是瓦作工藝最直觀的表現(xiàn)。瓦作為中國古代建筑屋頂覆蓋材料，從最初的陶瓦到后來的琉璃瓦，種類繁多，色彩豐富，形態(tài)各異。

陶瓦質(zhì)地樸素，色澤沉穩(wěn)，常用于普通民居與寺廟；琉璃瓦色澤艷麗，光澤耀眼，多用于宮殿、廟宇等建筑[8]。瓦的排列方式、邊脊裝飾及瓦當(dāng)圖案共同構(gòu)成了屋頂獨(dú)特的視覺景觀，展現(xiàn)并代表了建筑的等級(jí)、地域文化特色與時(shí)代風(fēng)貌。

防水功能是瓦作工藝的本質(zhì)要求。瓦片通過互相疊壓、搭接，形成嚴(yán)密的防水層，可有效阻擋雨水侵入。同時(shí)，瓦壟設(shè)計(jì)科學(xué)合理，可保證雨水迅速排離屋面，減少積水。瓦與瓦之間的灰縫填充采用特制的砂漿或灰漿，能進(jìn)一步提升建筑防水性能。對(duì)于特殊部位，例如，天溝、女兒墻、煙囪口等，還會(huì)采用特別的防水工藝處理，從而確保建筑整體防水體系的有效和完整性。

4.2 油作—涂料工藝與色彩美學(xué)

涂料工藝是油作的核心，涉及木材、磚石、灰泥等多種建筑材料的表面處理。古建筑涂料主要以植物油（如桐油、亞麻籽油等）、礦物顏料、膠質(zhì)等為原料，經(jīng)過熬煉、調(diào)配、涂抹、打磨等工序，形成具有保護(hù)、裝飾雙重作用的涂層。其中，底漆著重防腐防潮功能，面漆則需注重色澤飽滿、光澤持久。油作工藝還包括漆器制作，如雕漆、描金、填彩等，用于制作家具、門窗、裝飾件等工藝，提升建筑的藝術(shù)價(jià)值。

色彩美學(xué)在油作中得到充分體現(xiàn)。古人依據(jù)五行理論、陰陽哲學(xué)、禮制規(guī)范等，確立了建筑色彩的系統(tǒng)性與象征意義，如黃色象征皇權(quán)，綠色寓意生機(jī)，紅色代表喜慶。油作工匠通過調(diào)配不同色彩的涂料，結(jié)合建筑的整體風(fēng)格與功能定位，實(shí)現(xiàn)既符合美學(xué)原則又富有文化內(nèi)涵的色彩搭配。此外，隨著時(shí)間推移，涂料褪色、斑駁形成的歲月痕跡，亦成為建筑歷史感與滄桑美的重要表征。

4.3 彩畫作與裱糊作—室內(nèi)藝術(shù)氛圍營造

彩畫作專注于室內(nèi)外梁枋、斗栱、天花、墻面等木構(gòu)件的彩繪裝飾，是中國傳統(tǒng)建筑藝術(shù)的瑰寶。彩畫分為和璽彩畫、旋子彩畫、蘇式彩畫等，適用于皇家建筑、官式建筑、民間建筑等不同建筑。彩畫內(nèi)容豐富，既有龍鳳、花卉、山水等圖案，又有歷史經(jīng)要故事傳說、吉祥符號(hào)等主題，通過線描、設(shè)色、貼金等技法，呈現(xiàn)出層次分明、富麗堂皇的視覺效果。

裱糊作則是室內(nèi)墻壁、頂棚、門窗等表面的裝飾工藝，主要采用紙、絹、布等材料，經(jīng)過剪裁、拼接、糊貼、描繪等步驟，形成各種圖案或紋理。裱糊作不僅能美化室內(nèi)空間，還具有吸音、保溫、防潮等實(shí)用功能。常見的裱糊樣式有壁紙、壁毯、花罩、掛落等，其圖案設(shè)計(jì)往往與建筑的整體裝飾風(fēng)格相協(xié)調(diào)，營造出寧靜雅致、溫馨舒適的室內(nèi)氛圍。

5 結(jié)語

中國古代建筑藝術(shù)的獨(dú)特魅力源于其精湛的營造技藝與精選的建筑材料。八大官式技藝各司其職，構(gòu)建了古建筑的物質(zhì)與精神框架。

土作科學(xué)評(píng)估土壤、選擇地基，現(xiàn)代科技助力其精準(zhǔn)勘察與高效施工。石作精挑石材、巧施技藝，裝飾元素富含象征意蘊(yùn)，賦予建筑深厚歷史底蘊(yùn)與藝術(shù)魅力。木作創(chuàng)新構(gòu)架體系、細(xì)部裝飾，運(yùn)用防腐、防火技術(shù)，確保建筑穩(wěn)固、靈動(dòng)與耐久。瓦作兼具裝飾與防水，油作展現(xiàn)涂料工藝與色彩美學(xué)，彩畫作與裱糊作營造室內(nèi)藝術(shù)氛圍。古建筑工藝融合科學(xué)性、藝術(shù)性與文化性，體現(xiàn)出中國古人對(duì)自然環(huán)境的尊重、技藝傳承的執(zhí)著及生活美學(xué)的追求。

在現(xiàn)代化進(jìn)程中，古建筑工藝是歷史文化的載體，還是現(xiàn)代建筑創(chuàng)新與文化遺產(chǎn)保護(hù)的重要資源。應(yīng)深入研究，有效保護(hù)，并推動(dòng)古代建筑技藝傳承與現(xiàn)代實(shí)踐相結(jié)合，讓古建筑藝術(shù)在新時(shí)代持續(xù)煥發(fā)光芒。