巧夺天工：故宫角楼的营建智慧
周乾
（本文部分内容载于《科技日报》2020年4月3日第8版）
位于北京市中心的世界文化遗产故宫，拥有世界上规模现存最大、保存最为完整的古代木质宫殿建筑群。
这些建筑无论在造型上还是在技艺上都极具东方特色，都是中华优秀传统文化的集大成者，角楼就是其中的典型代表之一。
角楼位于故宫城墙的转角，共有4座，其初始功能主要为军事防御。史料及考古资料表明，我国多个朝代的宫城城墙上均建有角楼。
如先秦古籍《考工记》的“匠人营国”部分就规定了城墙角楼的高度为“七雉”（约16.7米）；东周时期军事家墨翟所著《墨子》，其中的《备城门》、《备蛾傅》等部分都记载了在城墙的拐角处修建防护建筑、其样式必定是重楼形式的军事防御规定。
故宫建立在元代皇宫的基础上，元皇宫被拆除之前，其城墙的四角有三层屋檐、琉璃屋顶做法的角楼，而元代文学家陶宗仪所著《辍耕录》就有着专门的记载。
故宫角楼由明永乐十八年（1420）建成至今仍保持完好，其平面布置为近似45度方向对称的十字形，且沿着城墙交点的里侧的两个方向适当延长，以增强建筑稳定性。故宫角楼建造在10米高的城墙上，城墙外为52米宽的护城河。远观角楼（图1），视野开阔，造型优美，并与周围环境浑然一体，成为一道优美的风景。
图1故宫角楼在城墙交点外侧方向立面
从营建科学角度来看，故宫角楼是我国古代工匠智慧的结晶。
故宫角楼的营建实际是由1个三重檐的四角攒尖亭、4个重檐歇山屋顶类古建筑、2个单檐歇山类古建筑的屋顶巧妙堆叠而成，具体做法为：以1个三重檐的四角攒尖亭为基准，在亭的第一、二层沿着城墙交点的里侧方向，分别接出两个重檐歇山屋顶类建筑的正立面造型（图2），在城墙交点的外侧方向，分别接出两个重檐歇山屋顶类建筑的端部造型（图3）；再在亭的第三层搭扣十字交叉的2个单檐歇山屋顶，且单檐歇山屋顶的翼角与攒尖亭的翼角重合（图2-图3）。
城墙交点的里侧方向，有驻守士兵巡逻的城台通道；城墙交点的外侧，则是护城河；角楼因地制宜，合理利用了歇山建筑造型的不同部位。角楼的营建方法充分地实现了建筑功能与造型的统一。
从功能方面来看，亭在我国古代建筑中，可以作为城市的标志物，如街亭、市亭、都亭等；还可以作为边防中的作观察敌情用岗亭，如《墨子》之《备城门》就有每百步设4米高岗亭的记载。
角楼的三重檐攒尖亭部分，在功能上完美地实现了上述效果。另我国古代建筑一般比较低矮，而角楼建造10米高的城墙之上，其视角已充分满足驻守的士兵观察敌情的需求，因而角楼内部并没有设楼梯。
从造型方面来看，歇山屋顶类古建筑是我国各种类型古建筑中造型最为优美的，包含的翼角数量亦在各类古建筑中最多。
我国古代工匠在营建角楼的过程中，为突出角楼的造型效果，不仅在建筑四面使用了造型最为优美的重檐歇山屋顶，还保留了三重檐攒尖亭的翼角。作为亭式建筑重要特征的宝顶，亦在角楼中予以保留，为建筑整体产生的艺术效果锦上添花。
此外，故宫角楼表现出的重要特征之一就是翼角众多，而公众最感兴趣的问题就是，故宫角楼到底有多少个角。
基于角楼的对称做法，不难统计出建筑共有28个翼角，其中第一、二层屋檐各有12个翼角，第三层屋檐有4个翼角。另这28个翼角中，属于三重檐攒尖亭的有12个，属于重檐歇山屋顶类建筑的有16个。这些翼角均匀地分布在四个方向，产生了极具欣赏力的美感。
图2角楼屋顶在城墙交点里侧方向
图3角楼屋顶在城墙交点外侧方向
另民间传言故宫角楼的做法为“9梁18柱72脊”，这种说法不对的。
对于角楼营建用梁而言，其种类繁多，包括角梁、井口趴梁、顺梁、抹角梁、太平梁等，其中仅翼角用梁就有56根；对于角楼营建用柱而言，其一层立柱就有立柱20根，二、三层还有不落地的童柱、瓜柱、雷公柱等；对于角楼的屋脊做法而言，其包括斜脊（即翼角）、正脊、垂脊、围脊、博脊等种类，如屋脊按前述的1个三重檐攒尖屋顶（含脊12条）、2个重檐歇山屋顶正身（含脊28条）、2个重檐歇山屋顶端部（含脊22条）、2个单檐歇山屋顶（含脊14条，不包括与三重檐攒尖亭重合部分）累加计算，脊的总数为76条。
因而角楼营建所用的梁、柱、屋脊数量均与民间说法不符。分析认为，民间之所以用数字“9”的倍数来形容角楼的构造特征，这与“9”的特定用意密切相关。古人认为，“9”为最大的阳数，寓意数量最多，且具有神秘力量。如古人把天分为“九重天”，把我国称为“九州”，认为皇帝的住房有“9999.5”间等，而故宫建筑平面布局、斗拱出踩、门钉数量等建筑做法亦多用数字“9”等，无不体现该数字的重要含义。
从造型艺术角度来看，故宫角楼有着中华建筑特色之美（图4）。角楼的屋顶不仅曲线优美，而且角多、檐多、脊多，起翘的屋檐参差有序、高低错落、均匀雅致，再饰以屋顶正中的鎏金宝顶，增加了角楼沉稳的气质。
角楼的每层屋檐之下有着整体有序的斗拱，其外形曲线整齐划一、弧度优美，给人以极强的艺术感和节奏感。斗拱之下的三交六椀菱花纹饰门窗，由棂条上下扣槽，相互套接，各直棂与斜棂相交后组成无数的等边三角形，每组三角形内有六瓣菱花，这些菱花相交后又围成一个个圆形，形成虚实相映、繁花似锦般的几何造型。立柱巧妙地布置在建筑的各个转角，与梁枋均为榫卯连接，形成东方古建筑特有的刚柔相济之美。而支撑立柱的台基稳固有力，并形成城墙与角楼的完美过渡。
建筑色彩是造型的点缀。蓝天白云下，角楼金黄色的瓦顶显示出古代皇权的气势，屋檐下青绿色的斗拱阳光不易照射，恰显示出一种阴柔之美；朱红的立柱与门窗给人以阳刚之气，洁白色的台基给人以高雅之感，而灰色的城墙给人以冷峻威严之势，暗示强大的防守功能。
角楼的建筑整体犹如画中的阁楼，集精湛的建筑技艺与优秀的结构构造于一体，并与护城河中的倒影形成一幅完美的画卷，达到人造景观与自然环境的完美融合。
图4角楼在城墙交点里侧方向近照
从传统文化角度来看，故宫角楼有着深邃的文化内涵。
红、黄色彩在建筑显要位置的大量运用，突出了我国古代皇家政治文化，因为在明清时期，仅帝王宫殿的屋顶才能使用黄色；而在我国传统文化中，红色寓意刚强、炽热，在宫殿建筑中有护卫皇权之意。
角楼屋顶大量采用的仙人走兽造型，是古人追寻“天人合一”思想的反映。而角楼的布局采用四面四角的方式，与我国儒家文化中提倡的“四正四隅”、“藏风聚气”理念相符合。此外，角楼在各个方向既有凸起的翼角，还有凹进的窝角，凸凹相间，是我国古代“阴阳合一”哲学思想的体现。
综上所示，故宫角楼汇集了我国优秀的传统建筑技艺和深远的建筑文化，集科学性、艺术性、功能性于一体，其营建体现了我国古代工匠的智慧。
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