为什么地中海周边古典建筑的石质柱子会做成圆柱?不是方形更利于切割安装吗?

Simon Zhang,海外一游子,天地一孤鸿。

因为石柱的外形模仿的就是木柱,这种形式从木材向石材转换的文化机制被称为拟物(skeuomorphism)。

左侧木制建筑 VS 右侧石材建筑 https://www.philipsteadman.com/blog/greek-temples-made-of-wood/

拟物(skeuomorph)一词源自希腊语“skeuos”(工具或器皿)和“morphe”(形状),是指一种设计元素,它保留了在原始物体中必不可少的结构性装饰线索,即使这些线索在新材料或新介质中不再具有功能性。

当然这背后主要是城邦文明时期,地中海地区的生产力水平和社会组织水平的发展程度足够支持修建大型的石质建筑,并且还有余力整各种“石上雕花”的活。


当年大一熬夜背的建筑史终于复苏了些许……

首先可能这是一个冷知识:地中海地区最初的古典建筑并不是石质的,而是木制的。

我们刻板印象里的地中海古建筑大多是古典时期 (Classical period)的石质建筑遗存。

然而古典时期之前还有数个时期,分别是:海拉德晚期 IIIA1 (Late Helladic IIIA1),海拉德晚期 IIIA2 至 IIIC,后迈锡尼时期 / 前几何时期 (Sub-Mycenaean / Protogeometric Period),几何时期 (Geometric times),古风时期 (Archaic period)。

前面几个不讲了,太长。我们只需要知道前三个大致对应青铜时代(这个时代以克里特岛这样的岛屿文明开端,以迈锡尼文明这样的大陆文明收尾,迈锡尼人是希腊人的祖先),在这一段很漫长的时间里绝大多数的建筑形式是木柱 + 石头墙 / 泥巴墙。

那么是什么时候木制柱子逐渐开始被石质柱子取代呢?答案是古风时期。

古风时期早期的神殿建造得相当简陋。墙体是泥砖砌的,只有下部用小石头堆砌。最初的柱子是木制的。屋顶总是有人字形屋顶,也是木材做的。瓦片是烧制的陶土,各种装饰构件也同样是陶土,用于完成或保护木结构或泥砖结构。

复原图大概是这样的:https://x.com/isleofpuffin/status/1525220373221941248/photo/1

这里有篇考古证据支持的论文,详细讲了卡拉波迪古老圣所的考古发现,特别关注了其独特的南神庙 9 号,该神庙是希腊建筑“石化过程”中的一个重要例证,有兴趣的可以拜读一下:卡拉波迪的早期木石神庙新发现

木制柱子和柱头:https://brill.com/display/book/edcoll/9789004416659/BP000018.xml

如果你直接看后面古典时期的石质建筑的话,很多细节从石头起源去想是不合理的。比如中檐部(entablature)的三槽形元素最初是木梁的末端,只不过在材料被逐渐替换的时间里这种来自木材的特征被作为装饰保留了下来。

后来的石质柱头:https://hkidea.goodware.com.tw/5-classical-orders-of-columns/
原来的木制建筑:https://pbs.twimg.com/media/FSqlE4cUsAAVXRQ?format=png&name=900x900

即使在石材开始被引入时,这种过渡也是循序渐进的。例如,著名的奥林匹亚赫拉神庙最初采用的是木柱,在漫长的时期内,它们被一根一根地替换成了石柱。

关于奥林匹亚赫拉神庙变迁的各种理论,但是所有理论都认为最初柱子是木头的:https://www.academia.edu/37049164/The_Columns_of_the_Heraion_at_Olympia_D%C3%B6rpfeld_and_Early_Doric_Architecture

这种缓慢的替换过程强调了从木质立柱到石柱的直接血缘关系,后者在相同的结构和概念框架内,在物理上取代了前者。


好,那看到这里你可能有一个疑问,那就是为什么古风时期会出现从木制向石质材料的变化?

答案是城邦文明崛起了。更强大繁荣的文明需要更持久更宏伟的建筑物,而且他们有能力做到这一点。

随着青铜时代末期岛屿文明和大陆文明相继崩溃而带来的黑暗动乱的结束,城邦文明在铁器时代获得了比青铜时代更强的生产力和社会组织能力。

庞大的石头建筑物本身是生产力发达的体现。

要知道采石和运输石头这两项就比伐木运木头要难多了。

在古希腊采石场,石材通常分阶段切割。他们在石块两侧凿出深槽,然后用重锤敲击铁楔子,将石块劈开。

https://learnmore.ancienttemple.ysma.gr/constructing-the-temple/?lang=en

大理石块从采石场移除时,会使用一种名为“eschares”的雪橇式车辆,沿着铺设好的下坡路滑动。缠绕在牢固地埋入地面的柱子上的绳索有助于逐步降低负载。

https://learnmore.ancienttemple.ysma.gr/constructing-the-temple/?lang=en

如果需要海运,小块大理石会被装上船。而较大的石块则会悬挂在横梁上,浸入海水中,通过浮力来减轻重量,从而使运输更容易。

https://learnmore.ancienttemple.ysma.gr/constructing-the-temple/?lang=en

未加工的石块从采石场运往工地,需要用四轮大车,由多对骡子或牛牵引。他们特别注意维护运输石材的道路。

https://learnmore.ancienttemple.ysma.gr/constructing-the-temple/?lang=en

工地上使用牵引绳索和木架组成的“起重机”完成吊装。

https://learnmore.ancienttemple.ysma.gr/constructing-the-temple/?lang=en

石材的吊装有几种固定方式:

  • 用简单的绳索,小心放置以保护边缘。
  • 用连接到特殊水平槽或两个不可见侧面甚至三个侧面的绳索。
  • 用绳索和钩子固定在起重凸起上(未移除的多余大理石小突起,在吊装后移除)。
  • 用钢链和钩子固定在石材的特殊孔中。
  • 用燕尾榫和木制锚固定在石材的垂直大孔中。
https://learnmore.ancienttemple.ysma.gr/constructing-the-temple/?lang=en

神庙的柱子通常由几个柱鼓组成,它们彼此之间不连接。柱子的稳定性仅通过其自身的重量接触来确保。

为了在定位时使这些柱鼓居中,并可能为了更好的接触而旋转它们,希腊人在柱鼓的中心雕刻方形孔。然后,他们将矩形木块,称为“empolia”,放入其中。

https://learnmore.ancienttemple.ysma.gr/constructing-the-temple/?lang=en

在“empolia”中,有一个更硬的木制圆形销钉,即“polos”。最下部的柱鼓则直接放在柱基上,没有“polos”和“empolion”。


虽然柱子的圆柱形是从木材建筑的遗产中继承而来的,但它在石材建筑中的持续存在和完善,是由其卓越的结构特性所保障的。古代建造者通过经验和不断发展的理论理解,认识到圆是独立承压构件中一种独特的高效且具有弹性的形状。

柱子的主要功能是将来自屋顶和檐部的垂直或轴向载荷安全地传递到地基。在此作用中,柱子横截面的几何形状至关重要。一个圆柱将这种压缩载荷均匀地分布在其整个横截面积上。这种均匀性是一个显著的优势,因为它能防止应力集中的形成。

相比之下,方形或矩形墩柱是各向异性的。它有强轴和弱轴。它对垂直于其某个平面(沿其长轴)施加的弯曲力具有很强的抵抗力,但对沿其对角线或以一定角度施加的力的抵抗力则明显较弱。这种方向性的脆弱性在像希腊和爱琴海这样地震活跃的地区是一个关键的弱点。地震会产生复杂的、多方向的地面运动,使建筑物受到可能来自任何方向的侧向力。

此外,希腊人通过堆叠的石鼓(drums)建造柱子的方法,在不使用砂浆的情况下,创造了一个铰接系统。这种分段提供了某种程度的灵活性,允许鼓与鼓之间发生轻微移动,这可以消散地震能量,防止在刚性、整体结构中可能发生的灾难性脆性破坏。

古典石柱是整体设计过程的见证。它是一个深刻的建筑进化范例,一种源于一种材料必需性的形式,被另一种材料所采用,然后被系统地优化到了结构、艺术和实践的最高精炼程度。