代木材料及其应用

汉代是我国封建社会社会经济、文化首次得到极大发展的时代，也是汉民族文化形成的重要时期。在建筑科学上，我国传统建筑的抬梁、穿斗和井干三种主要大木构架体系都己出现并趋于成熟，与之相适应的各种平面布局和外部造型亦基本完备，中国古代建筑作为一个独特的体系在汉朝己基本形成和台基。台基是承受房屋整个荷载的基础，也是构成房屋比例平衡的重要组成部分。老子云:"九层之台，起于累土。"台基的产生最初是由于房屋建筑功能结构的需要，并逐渐渗入了人们一定量的审美及思想观念，进而甚至被统治阶级利用作为等级身份及进行精神统治的一个重要标示。

一、夯筑技术及瓦的使用是台基的出现成为可能和必然。据考古发掘材料显示，我国早期的宫殿建筑出现于河南偃师二里头文化晚期，尽管当时还处于"茅茨土阶"阶段，建筑装饰也仅"蜃灰垩壁"而己，却是我国原始建筑向传统建筑转变的一个关键时代。《世本·作篇》:"桀作瓦屋"。《淮南子·说山训》:"桀有得事"。高诱注:"谓若作瓦以盖屋遗后也"。但目前在田野考古工作中尚末发现商代的用瓦实例。1976年，在陕西岐山、扶风两县的周原一带发现了两处西周建筑遗址，在其中较早的一处房屋堆积中发现了少量的瓦、瓦型较大，可能仅用于茅草屋顶的脊部及天沟。春秋时期，瓦的使用逐渐得到普及。夯土的出现是我国古代建筑技术历史上的又一件大事。

1977年，在河南登封告城王城岗遗址发现了东西骈列的两个小型城堡的夯土墙基，据对夯土中出土的木炭的年代进行测定，其结果为距今4010±85年(树轮校正为4415±140年)，约相当或稍早于夏朝开国的年代。其实用夯技术早在龙山文化时期已在房屋的基槽及居住面上得到广泛应用，由于当时生产力水平较低，房屋建筑结构较为原始、材料较为简单，使这一技术未得到进一步的发展。瓦的发明及使用，建筑结构及功能的进一步扩大，使建筑物的自重大大增加，借助于夯筑技术，利用便利的粘土来做房屋的台基和墙身就成为一种必须。

二、汉代及其以前的台基、基础和地面处理《周礼·考工记》:"殷人重屋，堂侑七寻，堂崇三尺"，"周人明堂……堂崇一筵。"(筵，《说文·竹部》:"筵，竹席也"，是铺于下层垫底之竹席。筵不但是当时最重要的家具之一，还是宫室建筑的基本度量单位，其尺寸通常较大)。在陕西周原一带发现的两处西周宫殿建筑遗址也证实，其中心殿堂台基比庭院高出0.75米以上，比商代有了很大的提升。春秋战国时期，封建的统治秩序得以确立，宫室的"规矩制度"也已有了明确的规定。《礼记》:"天子之堂九尺，诸侯七尺，大夫五尺，士三尺"，使建筑这一人类社会历史上最大的艺术创造物首次融入了等级的概念，这一观念贯穿于整个封建社会的营造实践，成为两千多年传统建筑活动等级制度的滥觞。

汉代的建筑，从现存画像砖石建筑图形和建筑遗址来看，大部分厅堂和楼阁都有较高的台基，单体建筑台基面积较小，宫殿区或多层连片建筑台基面积较大且分多个层次。在古代传统建筑技术条件下，大面积的基础连片同时夯筑，使之成为"一块玉儿"，其效果同今天的"箱形"或"片筏"基础相类似。商周以后，特别是自春秋时期，在宫殿群中"殿基高巨之风"日盛的同时，又开始兴盛一种高台建筑。其实早在殷商时代就已建有"广三里，高千尺"的鹿台。春秋时期，在卿大夫的府宅中也建有高台，供平时游娱、战时避险。战国时，诸候竞相夸耀国力，纷纷建起规模宏伟的高台建筑，现齐都临淄故城内的"桓公台"仍保留有14米残高。到了汉代，高台建筑达到了其历史的高峰。元李好问曾述其所见曰:"

予至长安，亲见汉魏故址，皆因高为基，突兀峻峙，崒然山出……望之使人神志不觉森竦"。长乐宫内的酒池鸿台(据传为秦始皇所造)，"高四十丈，上起观宇"。(按汉尺一尺等于24厘米计算，四十丈约为96米高)。武帝时，在建章宫内造有神明台以求仙者，高五十丈，上有九室，其上又有承露盘，高二十七丈，大七围。东汉末年，曹操于建安十五年和十八年先后在邺城修筑铜雀、金虎和冰井三台。"铜爵台高十一丈，有屋一百二十间……金虎台有屋一百三十间，冰井台有冰室三与凉殿，皆以阁道相通，三台崇举，其高若山云。今邺城北遗址中铜雀台残高4-6米，金虎台残高12米。从对秦汉高台建筑基址的解剖来看，当时的台基主要为土筑夯实成基。《考工记》中曾对这一技术有简约描述:

"凡任索约，大汲其版，谓之无任。……囷窌仓城，逆墙六分。"后世的大建筑学家李诫总结道:"筑基之制每方一尺，用土二担，隔层用碎砖瓦及石札等亦二担，每次布土厚五寸，先打六杵，次打四杵，次打两杵……"。其实这种方法早在十四世纪以前的商代建筑台基上就已使用了。与宫殿高台建筑相比，一般的单体及居住建筑基础的处理则没有那么恢宏。一般建筑其基础多为平地挖槽，槽的深浅不一，根据房屋荷载而定，宽同墙垣式略宽，槽底夯实后再在槽内夯筑墙基。最近，在福州新店古城的考古发掘中，清理汉初城墙一千余米，在其城墙的基础下还发现了一层厚约40厘米的纯砂层，砂层内有铁渣和陶粒，砂层直接铺在坚硬的鹅卵石自然地层上。

西汉时，我国传统建筑的抬梁和穿斗两大结构体系日趋于成熟，梁架结构的发展，进一步扩大了室内空间，增强了室内采光，这也是建筑科学在发展过程中必须解决的一个重要课题。从两汉砖石画像及部分画像石墓的结构来看，独立承重结构的支柱在当时已被广泛采用，墙内柱及半附墙壁的附壁柱仍是支承屋顶整个荷载的主体。无论是独立柱、附壁柱、还是墙内柱，柱下都有圆形、方形或不规则形状的柱础石。柱础石有大有小，大者长宽分别在90及60厘米左右，小者长宽约30-50厘米不等。柱础石的埋深一般与槽基同深。古代的地面处理，从考古发掘材料来看，主要有夯筑、方砖墁地和彩绘地坪。自原始社会时起，人们就很重视室内地面的处理，龙山文化时期，人们已普遍使用黄土或料礓筑成基层，以"白灰"抹面来处理居住面。江汉平原的大溪文化居住遗址中，人们除用近似膏泥的灰白色土筑基外，还普遍采用火烧技术使地面硬化，这一传统一直延续到春秋时期。1974年至1975年，考古工作者在陕西省咸阳发掘了秦咸阳宫的一部分宫观建筑，"其一至七室的地面为光滑、平整、坚硬表面施朱红色的'丹池'，其他室的地面则是用方砖铺成"。

汉长安城未央宫铺地的方砖还饰有回纹、小方格纹等几何纹样。在长安城的桂宫二号建筑基址中，考古工作者还清理出了原来的草泥地面，作者推测这也应该是所谓的"土被朱紫"地面。

三、汉代建筑科学在基础处理上的成就综上所述，到两汉时期止，我国的传统建筑在基础的处理上已达到了一定的水平，其主要表现在:

1、基础的处理方式根据建筑物的功能需要和形态差别分别采取相应的形式。

2、基础墙体的处理已有了收分的概念，增强了建筑物本身的稳定性。

3、基础夯土直接打破生土，说明汉代人们对地层耐力及土的物理性质有了一个基本的认识。

4、砂垫层的使用，是古人对长期建筑实践活动的总结，也是对地层土壤性质尤其是砂的性质进一步认识的结果，进而也说明当时人们对地层应力及建筑物的不均匀沉降开始有所研究。

5、柱和墙结合使用，是对原始木骨泥墙建筑结构的发展，也是后代砖木混合--"墙倒屋不塌"结构的基础。柱础的使用进一步增强了承重柱在结构上的稳定性，同时也减轻了地下土壤中的水分对柱根部的侵蚀。但是，由于受时代发展及建筑实践活动的制约，汉代及其以前的建筑活动还存在着重外部形态、轻内部结构的观念，对建筑活动本身还未上升到理论认识的高度，且缺乏灵活多变的具体措施，带有一种模式化的倾向。如砖的应用早在西周时就已开始，秦汉时期砖瓦的烧制技术及质量已相当成熟，"秦砖汉瓦"享誉中外。

西汉中期以后，在墓葬建筑中砖被大量地使用，但在居住遗迹中，当瓦被大量发现的同时，砖的大规模使用却严重滞后，这一现象应引起有关研究者的注意。由于受文献及考古发掘材料的限制，古人对浅层地下水及桩基础的处理，我们尚未找到详实的材料。但从汉代画像砖(石)图像来看，在桥的中央已有独立桩基的存在。随着以后考古发掘材料的日益丰富，我们对汉代及其以前在建筑基础处理方面成就的认识将更加全面和深刻