中外古典建筑柱式的造型与结构

从中外古典柱式的造型与构造入手，系统论述了各种柱式的美学特征和形态规则，并着重就其形式与结构要求、材料性能等作对应分析。中国的古建筑一般采用木柱，基本造型与装饰以自然形中外古典建筑柱式的造型与结构态为主，并具鲜明的民族特色。西方建筑中则以石柱为主，古埃及石柱粗壮，其柱头、柱身充分体现了巨石柱子的艺术。古希腊建筑中的3种柱式（多立克式、爱奥尼式及科林斯式）构成了希腊建筑的精髓，并将其造型艺术拟人化。古罗马柱则是用石头说话的世界艺术珍品，并将古希腊柱式发展为5种：多立克、爱奥尼、科林斯、组合现在的一些建筑设计中，人们常常为用何种材料作柱的饰面而绞尽脑汁，并搬出各种古典柱式作对比，却忽略了现代建筑的基本特性。几千年的建筑发展史表明，柱在完成其功能作用的同时，作为建筑艺术的基本特征形式，它的发展变迁在引导和伴随着整个建筑艺术的发展。本文从中外古典柱式的造型与结构入手，系统论述各种柱式的美学特征和形态规则，并着重就其形式与结构要求、材料性能等作对应分析。1、柱式造型1.1中国柱式中国古典建筑一直以宋式为依据，明清虽有发展，但未逾越宋式的轨范。在宋式建筑的结构、力学中，柱子担负着最重要的“角色”。室外的柱子，它总是立于正门前列最重要的部分，在室内也是空间最突出的部分，因而古代建筑工匠集中智慧精心设计——造型，装饰这个顶天立地的柱式。把整个建筑中最美的形式全部集中到柱式上，使它成为建筑中最典型、最美的，甚至是“不可超越”的规范。中国古典柱式结构见表1，它是从自然形态发展起来的，柱身像树干，斗拱像树枝，因之中国自然形态的装饰风格最为突出，如菊花头、麻叶头、三伏云、蚂蚱头，柱础也同样以自然形象命名，但它的形象已高度地概括为几何形态，具有鲜明的民族特色。柱式的比例：以斗口为基数，如斗口为3寸，则六份18寸为柱圆。直径，柱高则为六十份（柱圆直径10倍），即1.80寸为柱高。卷杀从2/3柱高（1.20寸）开始向上收分，柱子形成下大上小，其上的大斗底四周出四分紧杀，使柱斗与大斗相合，柱下加柱础的盘托显得安定有力。从中国柱式的线脚形态看：“斗”看是以直线为主，“拱”是由直线转到曲线，“昂”是斜线与弧线的组合，“菊花头”是圆线与S线相结合，“麻顺头”旋卷涡状的规律类似贝螺形。木与覆盆是由直线、弧线、S线构成。中国的古建筑中一般采用木柱，为了预防柱脚潮腐，要修筑台基，多用石或砖制。宽大的台子的边缘称台明，每根柱下铺放石柱础，用以立柱。柱子的顶端由枋子来相串联，纵横两个方向都有拉接、联系作用。再向上则是斗拱，斗拱这种特殊构件起到支撑、悬挑平衡屋檐及屋面部分构件重量的作用。在中国的木构架体系中，柱的底部柱础和顶部斗拱是赋予其民族文化特色的两大重点。到了明清时代，斗拱的截面尺寸相对减少，数量增多，使装饰的作用多于结构的作用，成为一种权势、等级、财富的象征。失去结构的美，也就走到了建筑体系发展的尽头。对于木构架结构的中国古建筑，柱础的作用除了一般柱式中的稳定结构等外，防潮功能更为突出，同时，它也是柱式艺术中的重点部位。中国的柱础艺术与技术在与西方古建筑的柱式相比毫不逊色。在结构设计上，为了使柱础与台基面有一个合口平面，柱础多采用八角形式。柱础一般划分为两段或三段处理，上段多作石鼓形，下段为抹角方基。一般柱础高度都在30～40cm之间，但也有为更有效地提高防潮面而加高基尺度，使柱础增至80～120cm，变成了短石柱。在解决隔潮措施方面，也有在柱子底面，即与柱础接触处开出十字交叉的通风槽线，外面刻一如意纹的小缺口作柱内散潮的通道。另外在中国柱式中还强调柱础的“侧脚”，它的作用在于使柱头微向建筑内侧倾斜。从整个建筑物的几何稳定性分析，如果垂直于地面的柱是相互平行关系，则柱与水平梁联接后组成的结构体系，在发生微小移动时，这种运动可以一直继续下去，是几何可变体系。柱的侧脚使得各柱之间不再相互平行而形成虚铰，使整个建筑物达到几何稳定，产生沉稳的美感。1.2古埃及石柱大约在公元前2650年的古王国时期，建筑师伊姆霍太普在孟菲斯河对岸开始为第三王朝国王昭赛尔修造玛斯塔巴式陵墓，由于埃及人信奉个人崇拜，所以伊姆霍太普的名字得以流传下来。这是一个颇富创造力和发明才能的“综合性人才”，伊姆霍太普的最大贡献是将当地建筑物中支撑泥墙的芦苇束转化为石头建筑中的基本要素——圆柱。撒卡拉陵墓建筑群中有一座行政建筑物叫“北房”，在其残留的一处遗址上有3根秀丽挺拔半附墙壁的圆柱，它们形状酷似埃及低洼沼泽地中的纸莎草和芦苇，柱子顶端用来摆放支撑横梁的柱头则像伞状的纸莎草蓬头。埃及建筑师在卢克索的阿蒙神庙的柱子上反复使用了这种伞状纸莎草蓓蕾式风格。在古埃及柱头艺术中另两种形式为兽头式、人头像式。当然也有混合式柱头。古埃及石柱很粗，这可能与它由芦苇束转化而来有关，然而正因为粗壮，更恰当地表现了神庙森严、威武，阿蒙神庙柱厅巨大空间由许多石头过梁来覆盖，故厅内巨石如林，排列密集，野性粗犷，光线透过主侧窗射向柱子，光影斑驳，给人神秘、压抑感。因此文人们感叹：中国人用柱子说话的能力不如古埃及人。但是古埃及石柱的价值决不在于此，而是在于强调了石头建筑的要害是关于巨石柱子的艺术。它对建筑柱式的发展提供了极为重要的启迪，开创了以石料作为建筑梁柱等基本构件的建筑形式。1.3古希腊柱式在古埃及，柱式已达到相当高的艺术成就。在某种意义上，古埃及柱式是古希腊柱式的前奏曲，古希腊则使柱式这种技术与艺术的统一之作达到了最高峰。古希腊建筑的3种柱式（多立克式、爱奥尼式、科林斯式），构成了希腊建筑的精髓。多立克式形成于公元前5世纪上半叶，这种柱式无柱础，柱头平直，柱身除通长的凹槽外，无其它任何装饰，整根柱石粗壮有力，富于男子体型和性格的刚劲，其柱身比例一般为1∶5.5～1∶5.75，并随建造年份的推迟柱身越长；爱奥尼式比陶立克稍晚，柱头的装饰比多立克丰富得多，两端有一个号角形的涡卷式旋涡，柱子比例修长，一般为1∶9～1∶10；科林斯式出现的年代较晚，它的柱头不再采用涡卷状曲线，而是四周饰以锯齿状叶片，它可以被认为是爱奥尼的主题变奏。雅典宙斯神庙中央大厅外围就被科林斯列柱所包围，柱高16.89m，共104根，这些柱子与多立克式相比，更多地表现为秀丽、柔美，柱式的长细比，模仿了真人的身体比例。与象征女性柔美的爱奥尼式和科林斯式柱的细长比非常接近。而且柱身上的直线装饰也似衣裙褶纹的遗痕，而且柱身的收分是从下1/3向上开始的（中国是2/3开始“卷杀”），这就更像人的身材，加上柱头和檐部，很像一个戴着帽子的人亭亭玉立站在台阶（基座）上，形象优美。这样一来，不但用女性形象作柱可以使人从美学上有更高的享受，而且通过力学角度的分析可以得出其受力的合理性。由此推知，古希腊人对于石材柱的塑造艺术与力学性能已有了相当深入的认识，正是这种结合，才创造了不朽的艺术柱式成就。1.4古罗马柱式罗马人与希腊人有所不同，希腊人以抽象的思维寻求人与宇宙的和谐，并在最能体现意念的艺术中来表现他们的宇宙观念；而罗马人似乎没有时间来抒发这种理想主义，他们是意志坚强而实际的人，且有敏捷的逻辑头脑，擅长制定法律，精于工程技术和管理，他们所寻求的不是精神上和天国中的理想，而是存在于居民环境中活生生的现实。罗马人祭祖胜于祭神，他们所赞美的高美德是对双亲和祖先的忠诚和义务。因此，古罗马展示的完全是一幅世俗化，权力化的城市文明画面。罗马人把古希腊柱式发展为5种古典柱式：多立克、爱奥尼、科林斯、组合柱式和塔司干柱式。罗马人最偏爱科林斯柱式，取自这种柱式的华丽丰富，并在之基础上与爱奥尼式结合增加为一种组合柱式，这种混合柱式直接影响了后来的欧洲建筑，教堂、宫殿、官邸和一些公共建筑的柱式常常是这种古罗马人的语言。塔司干柱式是罗马最早的建筑形式，它是陶立克式的一种更粗短的变体，也有人认为，它是希腊柱式基础。但是，罗马建筑最典型的特征是使用非结构柱式，经常是将柱子全部或部分埋入墙中，称为附墙柱或半身柱，有的柱子被做成扁平状，这时人们就称其为壁柱。这种手法清楚地体现在了塞弗拉斯凯旋门和梯度凯旋门上。四层高的罗马大斗兽场中，底层为多立克式、二层为爱奥尼式、三层为科林斯式，环绕在顶层的则是壁柱式。这些柱式在这里已不起结构作用，建筑物的主体另外设计有独立的结构支撑体系，柱子不过是立面的装饰构件而已。2、柱式的结构2.1长细比柱是一种压杆，主要承受沿柱长度方向的轴向力。西方古典柱式均为石材，对于岩石强度，其抗压强度值达到要求。因此，石柱压杆设计，主要考虑稳定问题。从西方古典柱式的柱身长细比观察，塔司干柱式为6，多立克为7，爱奥尼为8，科林斯和组合柱式均为8.3，由材料力学可知，当石材的长细比λ≤8时，φ值接近于1。这说明当时的希腊和罗马人已经认识到了正确使用石材做柱的力学道理。而且，在力求使整个柱型纤巧秀美中，有意识加高了柱头的比例，确保了柱身长度在合乎力学规律的限度之内。相比之下，中国古代柱式为木质材料，其长细比在唐宋时期一般在9∶1或8∶1，明清时期为10∶1。这种长细比对于木柱来说，几乎可以不考虑“失稳”因素，从而达到较合理地利用材料特性的目的。显然对中国古代来说，并无事先根据稳定理论来校核木柱，人们完全是根据材料的实际状态和审美需求来建造房屋，达到了力学与美学的统一。那么，几乎从同样力学的限制使长细比控制在λ≤10，何以使西方柱式比中国古代柱式显得粗壮呢？一方面是材质的选用，石材的风格本身就赋予了柱式以刚劲；另一方面在于柱身表面的处理，西方古石柱均在柱身表面刻有20多道尖齿或平齿凹圆槽，不同的槽形使柱式刚柔有别，但在力度上都有充分的表现。2.2柱身的收分柱子的收分是视觉的需要，它可以使柱子更显挺拔稳健，加上柱础的盘托显得安定有力。中国柱式的收分（卷杀）从柱子的2/3开始，而西方柱式一般从1/3开始，其中的力学依据就在于石柱的容重远远大于木柱，而收分由下往上，对于柱身的压应力而言是一致的，从而使应力分布与柱形达到协同。帕提农神庙共有50根陶立克式柱，高约104m，底径19m，柱顶直径14m，柱身分五段，石料加工成5个圆鼓型，每个圆鼓的底平面中央凿一个凸，顶平面中央凿一个凹，即由5个圆柱体叠成柱身。这种处理方法一方面有利于安装，另一方面可以使柱身在石鼓的结合平面内增加抵抗一定的水平剪力，比如地震力。从收分的功能看，它有效地降低了每段石鼓的压应力。2.3柱础柱础的作用决不仅仅是使视觉安定。在现代钢筋混凝土时代，各式高大建筑的柱子均没有考虑这种视觉效果上的柱础，人们仍不怀疑这建筑的安定性，但取而代之的是要求更为严格的基础，并要求基础底面积满足要求。无论中西方，古代人们对底面积的大小都是不断总结积累的。最早式的陶立克没有柱础，柱根直接坐入地面。木柱结构显然不能这样，必须使用柱础承担隔潮的功能。中国柱式则对柱础的尺寸作了精确规定：“其方倍柱之径，方一尺四寸以下者，每方一尺，厚八寸；方三尺以上者，厚减方之半；方四尺以上者，以厚三尺为率。若造覆盆，每方一尺，覆盆高一寸；每覆盆高一寸，盆唇厚一分，如仰覆莲花，高加覆盆一倍”。此外，对柱础下的台基也作了具体的要求。在古代穿斗式列柱作法中，柱脚下用连续的长石条承托叫做连磉，连磉高约一尺宽或六七寸不等，它是这种穿斗式列柱所特有的东西。在连磉的上面柱脚下，贯穿枋一条称地脚枋，地脚枋高约四五寸，厚可三寸。这些规定，都反映了人们对基础面积A的领悟和体验，尽管他们并没有清晰地把它表达出来。古代在对柱础的处理上一方面为严格、慎重，另一方面又将人们的审美要求融入制作工艺，有效地提高了结构的稳定性。为此，即使木构架建筑的经历年限远不及砖石结构的长，但制作精良，用料考究的房子仍可保持二三百年。2.4柱头在中国的传统的木结构建筑中，柱子的顶部是由枋檩联系，其力学性能相当于梁，檩直接承受屋面传来的垂直荷载，枋使柱之间纵横向连接形成稳定的结构体。这种结构的基本出发点是满足受力的要求，同时精密的造型又起着装饰效果。对于石柱结构，柱头的处理有更多的讲究，它是区别不同风格柱式的主要标志。柱头直接与梁相接，其功能要求在于有效传递梁端荷载。柱头的形状，从古埃及早期的石柱可知，以正梯形到伞状的