4月，故宫繁花开，皇家宫殿与春天相遇，是一场跨越时空的浪漫旅行，古建筑中的科学智慧也更加熠熠生辉。

故宫古建筑中，有种“勾心斗角”（又称“钩心斗角”）的建筑结构。早在唐代杜牧《阿房宫赋》中，就出现了“钩心斗角”一词：“廊腰缦回，檐牙高啄，各抱地势，钩心斗角”，指屋檐与屋顶中心紧密勾连，相邻的屋角错综交错。“勾心斗角”里藏着古建筑安全牢固的智慧。

“勾心”保证古建筑重心稳固

古建筑“勾心”，即构件之间搭扣牢固，以确保建筑整体重心（或中心）稳固不偏。其中，构件之间的榫卯连接，是“勾心”的方式。

所谓“榫”，即榫头，为两个相连接的木构件中，一个构件端部的伸出部分，而“卯”，即卯口，为另一个构件端部开的口子。榫头与卯口连接后形成的整体，可称为榫卯节点。

以故宫太和殿立柱与枋连接为例，立柱顶部一般做成卯口形式，枋的端部做成榫头形式，两者搭扣，榫头与卯口之间形成牢固的结构，即使发生地震或刮大风，立柱与枋也不会散架，保证太和殿的立面框架稳固不动。

特别是，太和殿所用的榫卯连接，榫头前端大、后尾小，犹如燕尾，因而只能上下向插入卯口中。一旦插入，榫头很难在水平向拔出来，从而保证太和殿安全稳固。

当然，保证古建筑稳固，除了“勾心”工艺的功劳，也离不开榫卯节点优秀的力学性能。

以抗震为例，故宫古建筑群在600余年中历经地震200多次，但在历史上很少有建筑遭受破坏的记载。其主要原因之一，就是榫卯节点有优秀的抗震性能。地震前，木构架处于静止状态。地震时，卯口与榫头之间，通过协调运动，产生摩擦和挤压，并产生相对滑移和相对转动。

具体而言：当柱身产生倾斜时，与额枋产生相对变形，榫头与卯口之间产生相对挤紧运动，并随着柱身倾斜幅度增大而表现明显；当柱身复位时，榫头与卯口之间产生相对拔出运动，并逐渐恢复到初始位置附近。由于古建筑中榫卯节点数量较多，榫头—卯口在“挤紧—拔出”协调运动的过程中，耗散了较为可观地震能量，有利于减小结构的震害。地震后，随着柱身复位，榫卯节点亦基本恢复原状，构架仍保持稳定状态。

建筑反宇产生“斗角”之势

“斗角”是指上下或左右相邻屋檐交相辉映，犹如牛羊等动物抵角一般。故宫建筑中“斗角”造型，源于屋檐位置的反宇做法，可凸显建筑的雄伟与峻美。

古建筑起坡后，在屋檐位置，由中间向两端逐渐翘起，这种做法叫作“反宇”。反宇在汉代已出现，张衡《西京赋》载有：“反宇业业，飞檐䡾䡾（nèi）”，即反宇做法使屋檐高耸，很有气派。隋唐时期飞檐舒展深远，但反宇起翘角度较平缓；宋辽为我国传统建筑发展、融合时期，反宇起翘角度明显，使得屋檐形态优美；明清时期，由于建筑的规范化，屋檐反宇起翘角度不及宋辽时期，但仍能展现建筑屋顶造型之美。

以故宫乾清宫屋顶为例，反宇做法，使屋顶两头上翘、中间里收，产生了一种强烈的张力感，犹如振翅欲飞的雄鹰，气宇轩昂。而乾清宫上下檐的反宇，层叠交错，在视觉上产生了“斗角”之势。

从建筑安全角度而言，运用“斗角”工艺的古建筑整体呈“凹”字形，屋顶部位的重心被降低，有利于减小建筑整体在外力下的摇晃幅度，提高其稳定性，使建筑更加稳定。此外，“斗角”的翘起做法，使得柱与梁之间的榫卯连接，并非纯粹的竖向与水平搭接，而是产生了倾斜角度，因而榫头与卯口彼此挤紧，加强了屋架构件之间的整体性和稳定性。

故宫古建筑“勾心斗角”的结构蕴含了古人的智慧，值得我们去学习和研究。

（作者周乾系故宫博物院研究员）

来源: 科普时报