郭立忠

图1、额尔古纳市恩和村民用住宅木刻楞效果示意图

随着人民群众生活水平的不断提高，人们对居住环境的要求越来越高，木结构建筑以其低碳环保、冬暖夏凉、抗震安全、建造迅速、居住舒适等多方面的优势，得到人们的喜爱。中国俄罗斯族传统建筑木刻楞是一种比较典型的传统木结构建筑方式，其经验可以对当代木结构建筑提供重要的借鉴和启示作用。“在古代中国人就追求建筑环境对气质和身体的影响，于是木结构就成了最好的选择”。[1]中国使用木材建造房屋历史悠久，中国俄罗斯族传统建筑木刻楞就是其历史的发展和延续的结果。其聚集地主要集中在新疆的塔城和内蒙古的额尔古纳两个地区，由于生存环境以及地理位置等诸多因素的影响，造就了中国这一极具少数民族特色且颇具代表性的木结构建筑表现方式。其建造方式主要通过将原木进行简单的加工，层层累加制成墙体，门窗、屋顶、地板等也基本用原木与板材制作而成，由于排列整齐规范，外观有棱有角，故称为木刻楞。

一、中国俄罗斯族传统建筑木刻楞产生的背景

客观存在的自然环境和地理位置，是造物产生的基础。只有正确认清自然环境，才谈得上利用自然条件去改善人类自身的生存条件。额尔古纳市是呼伦贝尔市的一个县级市，主要位于大兴安岭西北，额尔古纳河右岸，东部与根河相连，东北部与黑龙江漠河县接壤，东南及南部与牙克石市和陈巴尔虎旗接壤，西部及北部与俄罗斯隔额尔古纳河相望。“2001年4月16日经内蒙古自治区民政厅批准，撤恩和俄罗斯族民族乡和室韦镇合并成立室韦俄罗斯族民族乡。”[2]也是中国唯一的俄罗斯族民族乡，当地俄罗斯族人口众多，民风淳朴，乡土气息浓郁，基本保持着俄罗斯传统的生产和生活方式，是典型的俄罗斯族聚集地。该地区气候属于寒温带大陆性气候，冬季寒冷而漫长，多积雪，四季变化特征显著，植被茂盛，土地肥沃。“恩和村林业资源丰富，恩和村林场施业区木材蓄积量1098万立方米，森林覆盖率73.4%。林业主要以次生白桦和落叶松林为主，其中有白桦面积184989公顷，落叶松面积为33371公顷，山杨面积为2331公顷。”[3]这些原始森林为建造房屋提供了得天独厚的自然资源，俄罗斯族人民利用这些丰富的自然资源，因地制宜、就地取材，修建保暖、结实的木刻楞房屋可谓是情理之中。该地区居民主要是内地闯关东和修建中东铁路的中国劳工和大量迁徙居住的苏联俄罗斯人杂居并通婚繁衍出的人类族群，这部分人被称为华俄后裔。在此生活的数百年间，其生活和生产方式达到了充分的融合，既继承了汉族和其他少数民族的许多生活习俗，又继承了苏联俄罗斯人的生活特点，如在服装上男士喜欢穿白色绣花套头衫，长筒靴，灯笼裤；冬天穿皮大衣，脚穿毡靴。女子穿大摆连衣裙（俄语称布拉吉）。饮食上以列巴、苏波汤、火腿、熏鱼、土豆肉饼、蓝莓果酱等为主。出行方式有马车，冬季有爬犁。传统节日过“巴斯克节”。居住于此的华俄后裔在餐饮、住宅、丧葬、宗教信仰、服装、交通等方面都保留着鲜明的苏联俄罗斯民族文化的特点。“人们对现代建筑提出了必须在‘历史文脉’中寻找出路，新建筑必须要在保护地方文化传统的前提下与地方环境保持形象上的一致性。”[4]木刻楞建筑在充分体现苏联远东地区俄罗斯式木结构建筑风格的基础上，又吸收了其他民族的建筑优点，从而最终形成了兼具“承传性”和“统合性”的独具地方特色的建筑设计经典样式，具有很强的典型性和代表性。

图2、额尔古纳市恩和村民用住宅木刻楞平面图

图3、额尔古纳市恩和村民用住宅木刻楞立面图

二、中国俄罗斯族建筑木刻楞的形态设计分析

作为内蒙古自治区额尔古纳市俄罗斯民族乡这一类木刻楞建筑的代表，笔者实际调研、测量了于额尔古纳市恩和村的普通民用住宅木刻楞（图1）。

该建造修建于近代，木刻楞主要由地基、墙体、屋顶、窗户、门等部分组成， 长度约为11.1米，宽度约为7.7米，高度约为5.3米。整个建筑的地理方位为坐西面东，户型方正规整，整体布局结构合理，功能区域划分明确。整个房屋下半部分整体造型为长方体，主要由木质板材、原木和玻璃窗组合而成，也是主要的使用功能区域。建筑的上半部为人字形的屋顶构成，屋顶内部为木结构框架，顶部为铁皮覆盖，内部具有储藏的功能。“致用利人”实用性是设计根本，功能是使用的前提。该建筑在功能区域的划分上主要分为卧室、客厅、储藏间、门厅、餐厅、厨房（图2）。

其中，由于客厅属于公共区域，人流量较大，也是家人的主要活动区域，故在空间布局上最大。两件卧室并排与客厅相连，使用方便，通风采光效果良好。餐厅、厨房和储藏间安排在一个相对完整的区域，储藏间相对较为封闭，便于放置一些杂物。餐厅和厨房较为开放，由两扇门分别与客厅和门厅相连，整体较为规整，空间布局也比较科学合理。门厅，也叫“门斗”，具有防风的作用，是进出室内的一个过渡和缓冲的特殊区域。其功能主要有两个。首先由于该地区冬季时间较长，寒冷多积雪，室内和室外温差较大，进出房间就会使室内外温差出现较大差异，门厅的设计起到缓解过渡的作用，提高了室内防寒保暖的效果。其次是由于体力劳动者手上需要提拿劳动工具，身上难免会有泥土、灰尘和杂物，为了室内的干净卫生，进出房间需要收拾整理如鞋子、衣服、雨伞、帽子等物品，门厅为室内的干净整洁提供了一个缓冲的地带，保持了客厅和卧室等空间区域的干净整洁，增强了居住的舒适性。木刻楞建筑的整体的外观设计是为内部空间的功能划分而服务的，整个建筑外部形态是内部结构的延伸和拓展。东立面主要分为两大块，客厅东立面和门厅东立面。客厅东立面区域略大，长度约为6.9米，高度约为3米，两个窗户均匀分布于此，室内采光充足，窗檐有精美雕刻。门厅长度约为4.2米，高度约为3米，为木板结构，玻璃门窗镶嵌其中，具有良好的通风和采光效果。西立面整体为墙面，无门窗。北立面主要为门厅和厨房与餐厅的侧立面，厨房的烟道通往室外，门厅侧立面长度约为3米，窗户较大。厨房与餐厅的侧立面长度约为4.7米，窗户位于中间位置。南侧立面图主要为卧室和客厅的侧立面，卧室的长度约为3.1米，客厅的长度约为4.6米，整体高度为3米。整个屋顶为人字形结构，这种结构可以削弱分化风和化解雨雪的功能，整个侧立面呈等腰三角形，高度约为2.3米，屋顶中间位置留有一扇小门。由于室内为木结构吊顶，与横梁很好的链接在一起，具有很强的承重能力，屋顶的内部具有较大的存储空间，一般放置杂物和农具，利用率得到了充分的发挥（图3）。

整个建筑的人字形顶部为木结构框架，表面用铁皮包裹，雨水流淌顺畅，铁皮材质具有结实牢固，经久耐用的特点，提高了房屋的使用寿命。

图4、木刻楞工艺分析图1

图5、木刻楞工艺分析图2

图6、木刻楞工艺分析图3

三、俄罗斯族木刻楞的材料与工艺设计分析

设计之要，首在选材。《考工记》载“天有时，地有气，材有美，工有巧。合此四者，然后可以为良。”其中“材有美”，就是说在造物过程的整个环节中，有美材是造物四个关键要素之一，充分说明了材料在造物中的重要性。《营造法式·卷四》载语：“凡构屋之制，皆以‘材’为祖；‘材’分八等，度屋之大小，因而用之”[5]，在材料大小的选择上，也根据建筑的实际需要，选择材料的大小。选材环节主要注意三个方面：木材品质优良、加工制作简单、材料成本低廉。建筑木刻楞在材料的选择上基本选用纯天然的材料，其中墙体部分木材多选择粗细均匀、直径大约在二十厘米左右的落叶松，门窗部分选用白桦木。落叶松，乔木，高度可达35米，粗达90厘米，树皮灰褐色，纵裂成鳞片状剥离，剥落后内皮呈紫红色，树冠卵状圆锥形。白桦树，落叶乔木，树皮灰白色，枝条暗灰色，树干可达25米高，50厘米粗。叶为单叶互生，叶边缘有锯齿，花为单性花，雌雄同株，生命力强。这两种树木都是典型的可再生树种，树干挺直、质轻、坚韧，具有耐磨、耐侵、弹性适中、易于弯曲、加工方便的特点。白桦木的张力是铜材的四倍、抗压力是混凝土的六倍，能满足于多种建筑功能，适应多种复杂的气候。一般春季到森林中挑选，放倒树木后去枝丫、树皮、放置晾干，加工制作简单，通常经过一个夏天的晾晒，到冬天盖房子使用时基本干透。在木刻楞的建造过程中，苔藓是一种较为独特填充材料，苔藓质地松软、吸水性强，是建筑木刻楞不可多得的填缝材料，材料简单，效果明显，将材料的特点充分展现了出来。苔藓一般生活在潮湿并且有一定阳光的地方，生命力旺盛，当地森林里随处可见，取之不尽、用之不竭，材料成本低廉。木刻楞的屋顶部分早期也是用木材制作而成，一般选用上好木材的中间部分，选用专门的打板刀来制作，通过保留木材的完整的组织纤维结构来提高木材的使用寿命，引导雨水流向。总体来说，木刻楞所用的材料基本为木材，其他辅材也来自于自然界天然材料，整体具有绿色、环保，纯天然、无污染的特性。在具体的建造过程中，通常有以下几个步骤：

第一，打地基。早期的地基通常将底部夯实，用石块垒砌出一定的高度，然后在上面用加工后的原木层层累加，制作墙体。现在多用钢筋混凝土整体浇筑，坚固耐用。

第二，制墙体。房屋的墙体制作工艺较为独特，由于是原木加工而成，树木的直径通常为圆形，因此在累加的过程中，要对原木进行加工，将上层原木砍削成一个U形凹槽，约占整个原木直径的五分之一左右，下部原木的圆弧正好吻合，增加其稳固性。在放置第二层原木时，要先在第一层原木和第二层空隙处放置一层干苔藓，干苔藓材质柔然，通过上面的木材重量将其压实，从而达到避风保暖的效果。在木刻楞的建造过程中，墙体四个墙角工艺处理较为复杂，采用的是牙卯结构和燕尾槽结构。牙卯工艺是在原木的顶端约15厘米处砍削出一个约为原木直径二分之一的半圆，形成与下一根原木的直径相吻合的凹槽，这样可以使两根原木在连接时正好紧紧吻合。燕尾槽工艺是将两根原木的顶端砍削成大小一致的燕尾状槽口，这样在连接时也可以相互咬合，这种工艺做出的墙角相对平整光滑，较为美观，相对来说对工艺要求更高（图4）。

在施工过程中，原木通常曲直有别，而建造木刻楞需要比较直的木材，因此需要对有弯曲地方的木材进行校正。在校正木材的过程中，采用将弯曲处的木材锯开一个口子的办法，根据需要调整原木弧度的方向，选择是否加木楔。如果弧度向上、则不需要加；如果弧度向下，则需加木楔将其口子增大，利用木楔的张力和上面原木的重量将原木调整平整。（图5）

图7、木刻楞工艺分析图4

图8、木刻楞工艺分析图5

整体完成以后，需要将校正好的原木用卡钩（当地人称为扒拘子）将其固定。卡钩在木刻楞建造过程中是经常用的工具，其形状为两端较尖的U形。卡钩通常在两根原木的连接部分、第一层与第二层连接的顶端横切面和中间等位置。用钻头在原木上钻孔，间隔大约为150厘米，钻孔深度约两层原木的四分之三处。然后把木材砍削成直径与长度大约和钻孔相当的圆柱体，当地人称为木楔子。将其钉入其中，运用木楔子将两层原木紧紧地连接在一起，每层木楔子位置相互交叉，层层累加，一直累加到墙体设计所需要的高度为止，这样的墙体通过木楔子的连接，已经成为一个整体，再加上墙角连接处的燕尾槽结构，使整个房屋的墙体结构连为一个坚固结实整体，故而木刻楞也有“歪而不倒”的说法。（图6）在此过程中，要根据设计要求预留出门窗的位置。

第三，上房梁。墙体修建完成后，要在墙体的上方架设用原木制作而成的三角形支撑构件，然后在三角形的支撑构件上纵向架设方形房梁。房梁等距离分布于三角形支撑的两边。房梁数量的多少与房屋修建的大小是紧密联系在一起的，房屋修建的大，房梁的数量就多，反之则少。在房梁的使用上与内地有较大区别，内地的房梁通常较粗，而且在屋脊处有一根最粗的大梁。建筑木刻楞则是在屋脊的两边各架设一个方形梁，这可能与当地的铁皮屋顶的使用有很大关系。在减轻屋顶重量的同时，增加了屋顶的平整性。

第四，吊顶。先将原木制作成横截面为8厘米左右长方形木方，然后用特制的钢筋构件将木方两边分别固定到横梁上。此钢筋构件两端有圆孔，可以用铁钉穿孔固定，增加吊顶的牢固程度。木方按50厘米间隙均匀的纵向排列，由于受到木方长度的限制，通常在长度不够时采用单边和双边加固的办法进行拼接。木方铺设完毕，吊顶木龙骨基本成型。有的木刻楞在木龙骨上方用木板下脚料先铺设一层天棚，再在上面铺设一层保温层。而在木龙骨下方再铺设标准的木板，使整个房屋的吊顶更加整齐。这种结构不仅使室内更加整体美观，而且还起到了很好的保温效果（图7）。

第五，盖屋顶。当房梁架设完毕后，早期会在房梁上铺设一层劈材板作为屋顶，劈材板又称为灯笼板，用当地独特的打板刀制作而成，厚薄均匀，利用板材木质纤维的自然纹理，流水较快，数年不腐。劈柴板长度一致，采用两块压一块、重叠部分用铁钉固定的办法，自然形成一个个流水凹槽，雨水打在劈柴板上，流到凹槽，自然形成水流流下。劈材板屋顶与木制墙体色调协调，风格统一。而现在屋顶上多铺设红色或蓝色的铁皮屋顶，色彩鲜艳，对比强烈，方便快捷，防漏雨效果更好。

第六，铺地板。将原木加工成横截面宽约8厘米、长约12厘米的木方，将其按照间隔60厘米均匀的排列，将木方底部垫实，找平木方的水平面。然后将厚度约为4厘米的木板整齐的铺设并固定在这些木龙骨上，这样地面就基本完成了（图8）。

第七，装门窗。门窗通常是先安装门窗套，再安装门和窗扇，有的上部房檐、门檐、门框、窗檐和窗台都镶嵌有雕刻精美的装饰图案。“三檐”则多采用冷色调的蓝、绿、浅绿与原木墙体色调统一，有时则采用蓝、绿，或者白色等亮丽的颜色装饰，可谓独具特色，最后装修装饰美化完成。

四、俄罗斯族木刻楞的力学和结构设计分析

图9、木刻楞力学分析图

从工程力学原理进行受力分析，一般可分为竖向载荷分析和水平载荷分析。横向载荷设计，荷载包括结构自重、使用荷载、风荷载在屋面的压力和吸力所产生的竖向荷载，荷载传递的路径是覆面板至框架结构至基础。对于屋顶、屋面板、屋盖骨架以及屋顶连接件承受竖向荷载和上拔力的设计，验算屋面板于屋顶骨架连接的抗风吸力的承载力、屋顶骨架的受力能力、屋架于墙体骨架的连接抗风荷载上拔力等。水平荷载设计，也是木结构设计的主要内容，荷载包括地震荷载和侧向风荷载，水平地震作用计算可采用底部剪力法，结构基本自振周期可按经验公式T=0.05H0.75估算。H为基础顶面到建筑物最高点的高度。抗震验算时，取承载力抗震调整系数γRE=0.80，阻尼比取0.05。由地震作用或风荷载引起的剪力，由剪力墙和物盖承受。[6]木刻楞建筑的墙体用原木排列、用木楔子在高度上相连接，在宽度上以燕尾槽等结构相咬合，以矩形框架为主，在结构学上称为柔性结构层，具有一定的变形能力。人字形的屋顶内部为三角形构架，被称为刚性结构层，这样房屋的整体结构就形成了一个具有相当柔性（可变有限刚度）的整体框架。木结构的所有节点基本都是榫卯结构，具有较强的柔性和弹性，因而在外力的作用下容易变形和恢复。当地震等外力作用时，建筑通过自身的变形消能作用，大大减弱地震带来的破坏。一刚一柔，刚柔相济，使木刻楞建筑能都有效的抵御寒风和地震等突发性外力。[7]从力学性能上看，木材因含水量较低，故不易发生收缩、翘曲、凹凸不平、卷曲或断裂等现象。房屋上部的重量被三角形屋顶构件通过与墙体连接的受力点很好的分解到四周的墙体，墙体通过施工工艺已经形成为一个整体，墙体的作用是承受竖向荷载，以及由地震、风荷载引起的侧向力，并将屋顶及屋顶荷载传至房屋基础，再将整个房子的压力分解到钢筋水泥整体浇筑的地基上，然后分解到地面。（图9）

从建筑的结构上看，木刻楞建筑和干栏式建筑有较大的区别，主要是在墙体的结构表现上，“从干栏式建筑的形态构成和底层架空高度看，可以分为低足式干栏和高足式干栏两类，从房屋结构构架和连接技术看，又有支撑体框架体和整体框架体之分。”[8]干栏式建筑等中国传统建筑多以柱式框架结构承重，而木刻楞的墙体用木材平置增大与地面的接触面积的方式，再墙体的连接部分为榫卯结构，因此在受力方面具有较强的弹性空间，使整个木结构建筑受力均匀。“而日本江户时代木结构房屋，以前栽柱式建筑基本变成础石式地基建筑，人字形木屋顶建筑（合掌屋）这种建筑结构也是满足房屋中养蚕的需要，为了能让屋架顶部高到足以架起两层、三层的阁楼，人们搭起巨大的三角形合掌屋顶，架上箅式木板用于养蚕。”[9]这种房屋结构如低足式干栏建筑，以柱式框架结构承重。在室内空间的区域划分上，其功能区域划分更加多样、细致。这种木结构建筑和中国俄罗斯族木刻楞建筑在屋顶的设计构思上有异曲同工之妙，日本的木结构建筑屋顶部分用于养蚕，而俄罗斯族木刻楞则用于放置劳动工具等杂物。（图10）

五、结语

图10-1、日本岐阜县村上家合掌屋结构示意图

图10-2、额尔古纳市恩和民用住宅木刻楞结构示意图

木刻楞作为中国少数民族建筑风格的代表之一，充分体现了中国俄罗斯族独特的建筑文化。作为中国建筑文化的一个组成部分、一种建筑表现形式，是人与自然完美结合的产物，有其独特的优点。首先，俄罗斯族传统建筑木刻楞体现了传统造物中“人为用物”和“物用为人”一器两面的特点。人为用物，即是用具体的材料、结构制造出器具以解决实际的问题，满足“物”为“人”用。物用为人，即是器具以其装饰、使用，更好地为人所用。[10]木材是热的不良导体，保温的效果明显，木材还可以根据环境的变化吸收和释放水蒸气，因此木刻楞房屋具有冬暖夏凉特点。建筑木刻楞以其简易环保的材料、简单的构造设计、科学合理的功能区域划分，强化了使用者对建筑的冬暖夏凉的“实用性”需求。其次，建筑木刻楞所用材料绿色、环保。木材、苔藓等取自于原始森林，是最天然、无污染的材料，修建木刻楞的下脚料可以做柴火，木屑可以被土壤降解制成有机肥，资源利用充分，整个建筑具有良好的环保性。再次，满足了“适人性”设计要求，王琥教授在《设计史鉴、中国传统设计思想研究（思想篇）》载：“适人性设计，是指器物设计中主动对器表与人的感官直接发生接触部位的适应性设计。他的具体目的，是要求尽可能使器物对人的感官提供舒适、愉悦的心理、生理服务效果，无论是视觉、触觉、肤觉、听觉、嗅觉。”[11]中国俄罗斯族传统建筑木刻楞以大自然中最常见的木材为主要原料，木材色彩偏黄，属于暖色系，视觉上给人温暖的感觉；落叶松、白桦树木材气味甘醇，淡淡的木质香味沁人心脾，独特的香味和木质肌理，居住在室内仿佛置身于大自然中。整个建筑木质纹理清晰，手感细腻光滑，充分体现了建筑的材质美。利用最简单的、最方便的材料，改变生存环境，提高人们的生活质量，设计的目的也是如此。第四，在室内空间的设计上，客厅、卧室、餐厅、厨房、门厅、储藏室等室内空间结构布局科学合理，“木结构房屋的设计灵活，内隔墙很少用于承重，所以，对于追求时尚、个性的家庭极具诱惑力，可以依据个人的喜好和需求来改变空间的组合、布局，并进行室内装饰设计。”[12]在空间的再次分割上较为灵活，可以根据使用者对室内空间的实际生活需要，对室内空间进行二次改造和装修。第五，木刻楞具有良好的抗震效果，在结构设计上面很多采用了榫卯等传统构造方式，再加上木材的张力要比钢筋混凝土大，小的地震对木刻楞几乎没有影响。故而有木刻楞“歪而不倒”的说法。第六，耐用性。木刻楞所用大量原木进行架构，木材的木质纤维耐腐性较强，使用寿命长，许多著名的老木制建筑历经千年不倒，很能说明问题。建筑木刻楞最大的缺点就是怕火，由于木材属于易燃材料，木刻楞遇到火灾很难被熄灭。相对于木刻楞众多的优点来说，其怕火的缺点是可防可控的。因此现在的恩和居民仍然居住在木刻楞建筑中，结合俄罗斯族民族乡恩和村的特定的地理位置和生存环境，并且随着当地旅游业的开发，建造实用、环保、宜人、抗震、耐用的建筑木刻楞，这也是因地制宜、就地取材的设计思想和以人为本的设计理念的体现。