古代两大帝国的传奇建造技术，一起来看看！

在历史上，先祖们用勤劳和智慧，在建筑领域创造出许多让人惊叹的成果，为人类文明进步作出了很大贡献。“中国的古建筑不用一颗钉子”、“古罗马建筑屹立不倒”的奥秘分别是什么呢？下面由工地君带领大家一起来看看古代两大帝国中国和罗马创造的传奇建造技术吧！

“中国古建筑不用一颗钉子”，是真的吗？

在参观古建筑的时候，经常会听到一句宣传，“中国的木结构建筑，不使用一根钉子，全靠榫卯结构” 这是真的吗？

什么是榫卯结构？

木作当中最常见的结构方式—— 榫卯（mǎo） ，广泛运用于中式建筑、家具及其他木制构件上。通过凸凹部分的拼插嵌接，将不同的部分连接为一体。

凸的部分叫榫（又叫榫头），凹进去的叫卯（也叫榫窝，卯口）。

上世纪70年代，从河姆渡文化遗址（距今约7000年前，遗址分布于长江流域下游以南地区）发现的干栏式房屋的遗存上，我们就看到了榫卯的使用， 方榫、圆榫、燕尾榫、企口榫等等，成为我国可追溯最早的榫卯使用实例 。

不过， 榫卯结构并非中国独有 。

从世界范围内来看，同样在距今7000年前的时间里，德国莱比锡附近的一处属于多瑙河谷文明第一阶段（又叫线性陶文化，属于农耕社区）的遗址中也发现了使用榫卯结构的干栏式房屋、井字结构的水井等。

▲德国Altscherbitz 出土新石器时期木构水井榫卯构造，距今约7000年

再转到同样作为四大文明古国之一的埃及，在考古发现的距今4800年前的图坦卡蒙法老王座上，就有使用榫卯的身影。

▲3000年前古埃及图坦卡门陵寝壁画（左）；亚述帝国壁画（右）

除此之外，还有珍藏在纽约大都会博物馆的埃及新王朝第十八王朝图特摩斯三世和哈特谢普苏特统治时期的椅子，距今约3500年前， 埃及人可以说是经考古证实最早使用高脚椅的民族 。

▲图坦卡蒙的礼仪椅子。来源@出埃及记

榫卯的结构运用范围非常广泛，比如面与面、点与面、点与点以及构件组合等，通过凸凹的交错扣合，组成既牢不可分，又难以撼动的木结构作品。

榫卯结构除了牢固以外，中国的先民们通过不断地实践、改进，因地制宜，在榫卯结构的建筑中运用力学原理，再加上木建筑本身的刚度、承载力和耗能能力等力学性能，中国传统木构建筑还具备了一定的抗震能力。

通过外形的不断改进，各种雕刻工艺的加入，使传统榫卯也更具有观赏性和艺术性。

▲故宫博物院是世界最大的木构建筑群

真的“不需要一根钉子”吗？

这其实是一个误解。

《阿房宫赋》中写：

“使负栋之柱，多于南亩之农夫；架梁之椽，多于机上之工女；钉头磷磷，多于在庾之粟粒。”

大意是阿房宫耗费巨大，“致使承重的柱子比田地里的农夫还多；架梁的椽子比织布的女工还多；梁柱上的钉帽熠熠生辉，比仓库里粟粒还多。

“钉头磷磷”四字，代表着在唐人杜牧的认知里，盛大恢弘的宫殿里会使用大量的钉子，钉帽裸露在外，还成为了一种华丽的装饰。

宋人李诫所著的《营造法式》，最后一卷赫然写着“诸作用钉料例、诸作用胶料例”。

“…… 椽钉，长加椽径五分（有余分者从整寸，谓如五寸椽用七寸钉之类。）；角梁钉，长加材厚一倍；飞子钉，长随材厚……

意思是“椽钉，长度为椽子直径的基础上再增加五分（如果椽钉有多余的部分，则采用整寸计算，比如，五寸的椽子用七寸钉之类。）；角梁钉，长度在用材厚度的基础上加一倍；飞子钉的长度和所用材料厚度相同。”

除此之外，还有大小连檐钉、白版钉、搏风版钉、葱头圆钉、猴头钉、圜盖钉、拐盖钉等。

书中详细解释钉子在不同位置的长度，对每一个建筑构件上的用钉数量和位置也做了规定。

▲知乎答主@筱顽咚根据记载和数据制作的钉子形状效果图

除了木建筑本身，在屋顶上的瓦和套兽上也会有钉子来用于固定。

我们在很多博物馆参观时，会看到一种半圆形的筒瓦，往往在靠近瓦面的地方会有一个卯眼，成套的会有一枚陶钉或一个装饰，那就是瓦钉的所在。用在屋檐的最前方来固定瓦当。

▲洛阳博物馆藏北魏时期筒瓦与瓦钉

明清时期的悬山顶、歇山顶建筑上，也可以看到钉帽，在屋顶两侧搏风版上会有成组的钉子用来固定檩条的两端，钉帽朝外呈正六边形排列，形似梅花，所以又叫 梅花钉 。

屋顶这样的设计可以保护檩条两端不受风雨侵蚀，同时钉帽也起到了装饰的作用。

▲黄色亮晶晶的钉子就是“梅花钉”

很多榫卯本身也会用到钉子，一种 木制的楔钉 ，用于两段木构件以榫卯连接的重合处，用楔钉插入卯眼，确保榫卯构件不会因为滑动发生松脱。

这种连接方式不会因为木头老化导致结构松动，不同于钉子靠挤压来迫使木头本身来固定，更结实耐用。

▲ 楔钉榫

除了在木结构建筑维护和加固中，也会大量的使用到钉子，尤其是铁钉。

木头由于其本身有机质的属性，年深日久，会出现开裂、蛀蚀、糟朽、脱出等问题的时候， 传统的修护办法就会使用到铁件来加固 。

比如大的架构出现承重问题，开裂的木梁、椽子和糟朽的柱子等，会采用铁箍加钉子的形式进行加固；宫殿等带有顶棚的建筑还会出现顶棚下沉的情况，这就需要利用铁钩和铁钉在梁架上对顶棚进行固定和牵引。诸如此类的加固和修复其实都需要用到铁钉。

由此可见， 钉子在中国木结构中是非常常见的 ，而所在的位置，大部分都在梁架之上的建筑部分，或者位于榫卯结构本身。

榫卯接合处或者修复维护的部分往往又比较隐蔽，讲究“修旧如旧”，浑然一体，尽量不留痕迹。所以，平时参观古建筑时，如果不是特意观察，能看到钉子的机会其实不大。

▲ 故宫屋顶的瓦钉

有一种钉子是大家最常见的，就是门钉。

门钉一般会用在院门、城门、宫门等比较大的板门上，最初是被用作加固门板的，因为大门会用到多块木板拼接而成，钉帽设计成了泡头状，兼具装饰的效果。

根据考古发掘，在大约1500年前，也就是南北朝时期，门钉就已经出现了，唐代之后更为常见，一直到清朝时对门钉的使用数量作出了明确规定。

现在到故宫参观，我们常常会遇到很多数门钉的游客，导游会告诉大家横九路、竖九路，九九八十一枚门钉，九作为阳数最大，代表天子，就是皇家专用。

如此看来，钉子与木构的古建筑其实是相辅相成的关系。

木构作品虽然可以通过榫卯结构搭建起来，但是钉子的使用是榫卯结构本身牢固度和耐久性的保证， 特意强调“不使用一根钉子”过于片面，毕竟谁的人生没有经历过一个摇摇晃晃的椅子呢 。

古罗马建筑屹立不倒的秘密

古罗马建筑物不仅经受住了时间的考验，而且在极端条件下屹立不倒。科学家一直在思考它的耐久性，以为原因在于它是由独特成分混合而成的。

他们原本以为，古代建筑物之所以具有这种独特的耐久性，而且能够在现代混凝土建筑倒塌的情况下保持完好，关键原因是那不勒斯湾波佐利地区的火山灰。

但最新发布的一份报告发现，原因不一定是古罗马混凝土的强度，而是搅拌工艺。

在麻省理工学院和哈佛大学的一项研究中，科学家发现古罗马人实际上凭借一种叫做“热搅拌”的工艺来制造超级耐久的混凝土。

麻省理工学院土木工程和环境工程教授阿德米尔·马希奇对学院新闻网站的记者说：“热搅拌有双重好处。”他说：“首先，当混凝土整体被加热至高温时，它会使化学成分产生在其他情况下不会形成的高温相关化合物，如果只使用熟石灰，是不可能做到这一点的。”

他还说：“其次，温度升高显著缩短了固化和硬化的时间，因为所有反应都在加速，从而大大加快了施工速度。”

马希奇最初是在注意到古代混凝土中小至毫米的亮白色矿物后想到这个概念的。

该网站说，这些沉积物被称为“石灰屑”，不存在于当今的混凝土中，一度被归结为搅拌工艺不佳的结果。

但这位麻省理工学院教授对这种思路提出了质疑。

马希奇对该网站记者说：“有观点认为这些石灰屑的存在完全是因为质控差，这种观点一直让我感到困惑。如果古罗马人花那么大气力来制造一种出类拔萃的建筑材料，遵循在数百年里不断优化的全部详细配方，他们为什么不投入一点精力去确保生产出一种搅拌到位的最终产品呢？”

马希奇和他的团队发现，这些白色斑点其实是碳酸钙，是包含生石灰的混合物达到“极端温度”后形成的。

然后，他的团队利用现代和古代技术，在使用和不使用生石灰的情况下进行了一系列测试。

目前，该团队正致力于将这种古老的做法商业化，以供现代人使用。

该网站说，马希奇说这一发现“令人兴奋”，并且希望重量更轻、耐久性更好的混凝土混合物会有助于减少水泥生产对环境的影响。

据报道，水泥生产约占温室气体的8%。