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三、构造的奥秘

“一颗钉子也不用”吗?

爬在池塘脚手架上做测绘的三个星期,我常常在无意中“偷”听到游客对话,提及圆月桥“不使用一颗钉子”的建造特征。汉庭顿日本园档案里,也有多处关于日本建筑“不使用钉子”的记录。对这一特征提及最多的是从马什的商店移建来的日本茶屋——正是其“不使用钉子”的构造特征,促成了河合东一郎与汉庭顿园林的第一次合作。而日本园档案中,“没有钉子”的描述甚至被笼统地应用在圆月桥上

然而“日本建筑不使用钉子”这个论断,本来就是不准确的。东亚建筑“不使用钉子”的建造特征,指的是“大木”结构(即木构梁柱等主体结构)不用铁件,而用榫卯咬合交接。但在“小木”构造中,包括门窗、天花、屋顶等部位,至晚于唐代,钉子的使用即不计其数。在宋代官方建筑法规《营造法式》中,即有“诸作用钉料例”,对钉子在各个位置的用法、尺寸有专门的规定。在日本,在桥梁这种对构造要求极高的结构上,更是依赖铁件来加固,除铁钉外,扒钉和铁箍都有大量使用。

至于圆月桥,甚至亲临现场之前,我就预想到,甚至连编木结构中,都一定会找到大量铁钉。

图2-19 编木结构横纵木制约原理

编木结构的基本原理,原本是纵横木梁通过穿插咬合相互制约、相互支持。但圆月桥的编木机制,尤其是成对使用横木的做法,使结构之间并未形成有效的制约(图2-19)。相交的横纵方木间有交接角度,需在梁木上切割交接槽口。在圆月桥上,所有槽口都开在横木上,纵向方木保持完整无缺。横木上的槽口断面为三角形,与接纳的构件相适(图2-16)。这种节点无法限制相接两构件间的相对位移。如果没有额外的固定措施,构件间的摩擦力远远不够提供足够的稳定性,钉固在所难免。

曲木栱的构造涉及更多拼接方式。

曲木拱由三道平行的曲木梁组成,分别在编木拱两端及中央。每根曲木梁由两层木板拼合,每层板由四至六段首尾相续的弧形板续接,两层板交错分段,避免接缝重合。两层板间以铁钉固定。

弧形短木板并非天然曲木,而如前文所言,依日本传统,在直料上切割弧形。如此,每段弧木板的长度就直接受限于原材料的宽度。在较长的曲板中,直木宽度不够,外侧又以弦线为界拼接了窄长的弓形木(图2-20)。而曲木板的分段显然并非随意,而是做了形式构成上的推敲:在东西两道曲木梁中是对称的。外层板均为五段,拱顶有如石拱“拱心石”位置的中央板块;内层板分作六段,拱顶中央设接缝。

图2-20 圆月桥曲木拱木板接缝(红色标记)

当木板宽度不够时,以弦线为界,拼接额外的弓形木

圆月桥上的铁钉全部为镀锌铁钉 。钉帽直径在8毫米至1厘米,略能分辨出两种钉子:一种平整浑圆,明显为工业化生产用钉;另一种形状略不规整,可能为手工制造。遗憾的是,因为主体结构未经修缮,钉子长度等具体情况无法确知。

根据功能,所用铁钉主要分为三类:

第一类是拼接曲木梁使用的铁钉,水平钉固两层木板。它们相对较小,钉帽浑圆,当为工业生产。

第二类是固定编木拱方木各节点的铁钉,用于纵梁以及横纵梁之间的交点(图2-21)。它们或单独使用,或成对使用,从交叉点上方的构件斜向打入,刺入下方构件。因钉子斜入,部分钉帽会翘出构件表面,又被锤倒,砸入构件之中。它们是结构中最长的铁钉,钉帽也最大,可能为手工打制。这一组铁钉的位置在拱架平面图(图2-11)、横剖面图(图2-12)中有表达。

图2-21 圆月桥铁钉细节

第三类是连接曲木拱与编木拱横木之间的铁钉。与第二类铁钉相似,从曲木拱木板打入,下行斜入编木拱方梁中。关于它们的分布将在下文详述。

不圆满的模型

2013年,在完成圆月桥的测绘调研后,我回到慕尼黑制作了圆月桥的1∶15(准确的比例是1∶15.15,即1厘米:1/2和寸)木构模型(图2-22)。模型制作是德语区建筑考古学研究的常用手段,常使用较大的比例尺(1∶20以上),可以准确依照比例复原重要的构造细节,并用来研究施工步骤等技术问题。

制作圆月桥模型时,我先将测绘图纸扫描处理,依模型比例打印作为底图,再沿图纸切割、粘合构件。曲木构件的制作,包括曲木拱及栏杆,也使用了与真实结构相同的构造原理,即用较小的木料拼合切割。但受限于市面上模型材料的尺寸,用来拼接的木板宽度较小,较之真实的圆月桥有更多接缝。

图2-22 圆月桥模型,编木拱顶部两根横木与曲木拱间可见缝隙

(图片来源:作者制作、拍摄。模型现收藏于德国慕尼黑德意志博物馆)

在曲木梁的制作过程中,我首先将三根曲木梁的原材料粗略切割、拼接黏合,然后将三根形状粗糙的曲梁上下叠放,临时用纸胶带固定在一起,依图纸将梁身曲线准确放样到模型上,然后同时完成三根梁外形的修理打磨,保证三根曲梁统一的弧度外形。

栏杆的制作与此同理,唯一的区别是细小的构件更加繁琐,考验手艺并且费时费力。而栏杆扶手断面近圆形,最后还要用磨砂机打磨掉棱角。

圆月桥模型,连同本书中的其他手工模型,已经由德意志博物馆(慕尼黑)接收 并纳入展出计划。而我则满心祈祷,希望细心的观众不要留意到模型的“失准”之处:在编木拱与曲木拱的交接处,因为出现了较大的缝隙,我并没有制作三角形卡槽,而是简单地叠放上去。二者之间因误差而出现的缝隙在小心谨慎的制作者眼中,分外刺目。

制作手工模型,误差总是难以避免的。毫米以下的误差,往往可以靠乳胶粘合层的厚度修正过去。但圆月桥特别的误差来自于编木拱的特殊构造。这种“编织”结构的整体尺度对于构件的位置关系非常敏感,各个梁木间牵一发而动全身,交接节点处微小的偏移误差,对拱体的高、跨尺度会产生数倍的误差影响。

那么在真实的圆月桥的建造过程中,是否也曾留下过这样的遗憾?或者如何避免了如此的瑕疵?

钉子透露的历史

2015年夏天,借用一次赴美参加学术活动的机会,我重新访问了汉庭顿日本园,这次我关心的重点在于编木拱和曲木拱之间的关系。而这一次,一组全然意外的钉子,极大地改变了我对圆月桥的认识。

组成曲木拱的两层木板是用水平的钉子固定的。它们形成的曲木梁,压合在编木拱横木的槽口中。曲木拱和编木拱之间是否曾有(像我在模型中那样)因制作误差留下的缝隙,今天已经很难判断了。加州地处地壳活跃区,在过去的一世纪中,地面产生的些微位移,扯动圆月桥的结构,造成了偏转变形,纵然曾有过制作误差,也势必消解在这一个世纪的变形中了。

结构变形将一部分节点紧密地压紧,而另一部分,则撕开了缝隙。多亏了构件间这些细小变形缝隙的存在,借助强光手电观察并配合小刀片试探,我在组成曲木梁的两片木板之间意外发现了钉子。它们的起点(钉帽)位于曲木板内表面底部,斜穿入下方的编木拱横木,将单侧的曲木板固定在编木拱上。它们的存在说明曲木梁的两层板是交替、逐段安装并钉固到编木拱上的,而非如模型制作那样,在地面预拼装完整,再整体吊放到位。而逐一、交错安装木板的施工方式,可令建造者在施工过程中不断调整构件、修正制作误差,从而避免模型中出现的问题。

这些钉子观察起来非常困难,所幸它们在结构中对称分布,而有观察条件的节点,足以覆盖所有不同的位置类型,以确定全体钉子的分布规律(图2-23)。两层曲木板间,总共藏有六十~七十枚此类钉子。通过总结它们的位置和走向规律,我们能够对施工步骤做出复原推理:

在最底部两对横木的位置,在内、外两层曲木板上,铁钉均由内向外钉固在木板的内表面。这说明在这个位置,外层木板先行钉固,之后才置放、固定内层木板(图2-24:第一步、第二步)。

在上部三对横木上,铁钉由外向内钉入两层木板的外侧表面。因此在这些位置,内层木板首先固定,之后再安装固定外层木板(图2-24:第三步至第六步)。

图2-23 圆月桥连接曲木拱与编木拱的钉子分布

图2-24 圆月桥,根据钉子分布分析曲木拱施工步骤。以东侧曲木梁为例

以上特征显示,建造者试图尽量避免将铁钉留在可见立面上。但这在(从下向上数)第三、四根横木上是不可能的:在这些位置,内层木板紧贴编木拱的纵木,因此内层木板必须先置,外层木板随后,铁钉只能由外向内打入,不得不在外立面上留下钉孔。

除了内层板最下面的一块弧形短板,每块弧形板均跨覆两根横木,分段缝在内外两层交替。根据已知的钉子位置、走向,我们可以复原出曲木拱施工唯一的可能步骤(图2-24)。

至此,我们已经讨论了圆月桥从设计到制作再到施工的各方面建造特征。现在唯一的问题是:它并非1913年的那座桥。 +5KHqvtO4eBI/67w+AfnWjaVD/e+Nql4UEhR8vqsnnk/hv45Oqj2GIx+aSeeE2AD

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