中国古建筑斗拱结构的原理是什么？

斗拱，又称斗拱、斗科、塔、铺装等，是中国建筑的一种独特结构。在柱顶、前额和屋檐檩条之间或框架之间，结构被称为拱，拱与拱之间的方形木块被称为斗拱。斗拱的产生和发展历史悠久。

斗拱这个词相信很多人都很熟悉，也是中国古代建筑最具特色的设计之一。但是，如果我问你斗拱的原理是什么呢？你为什么要这样做？你能说出为什么吗？

想象一下，我们用木头盖房子，最简单的，四根柱子，四根梁，所以直接把梁放在柱子的顶部吗？感觉不是很可靠，就像随意的积木，可以随时分散。

因为没有机制可以防止梁在水平方向移动，所以一点风吹草动，一点摇晃，梁可能会自己滑下来。那我该怎么办呢？

最简单的方法是用胶水把它们粘在一起。这确实是一个很好的方法。事实上，现在很多家具都这样做了。不幸的是，当时祖先的材料科学不发达。没有现在的胶水，他们就不能可靠地粘合木材。

另一种可能的方法是用钉子把它们钉在一起。一方面，就像胶水一样，当时祖先的冶金还不发达，金属钉的力学性能和耐腐蚀性也不尽如人意。另一方面，木材是一种天然的异性材料。换句话说，木材实际上是由一捆木纤维组成的，就像一捆塑料吸管。

拿一根钉子，穿过横梁的末端，垂直敲入柱子，将横梁和柱子钉在一起。此时，钉子与柱子的纤维方向平行。换句话说，钉子实际上是钉在这些平行纤维之间的间隙中，没有特别可靠的连接。这种钉子不能起到很大的作用，远不如垂直于这些纤维方向的钉子好。

当时没有用胶水，用钉子效果不好。我该怎么办？方法是在柱子上开槽，让横梁「坐进」这个槽里。

因为有了这个凹槽，现在直接跟柱子接触的那两根横梁已经嵌进了这个槽里，至少不会往两边滑动了，但是这两根梁还是有可能沿着自己的轴线方向滑动，也就是沿着这个槽的方向来回滑动。

另外两根梁像积木一样直接堆叠。同样，我们也可以在一个方向的横梁上开槽，让另一个方向的横梁落入这些槽中。

现在上面的两根梁已经嵌入了下面两根梁的槽中，下面的两根梁已经嵌入了柱子上的槽中。这四根梁不能再滑到两边，因为它们已经嵌入了相应的槽中，两边都无处可去。

但这四根梁仍然可以沿着轴线滑动。你仍然可以给一根梁「抽」出来。事实上，所谓的孔明锁或鲁班锁就是这个原则，因为槽的存在不能移动到两侧，但可以沿着长轴移动。

为了防止梁在轴线方向滑动，我们进一步在柱子的另一个方向开槽，做成一个「十字形」的槽，把两个方向的横梁都嵌进去。

现在再看一遍，下面的两根梁都拔不出来，因为上面的梁已经嵌在柱子里了，完全卡住了下面的梁。

上梁仍然可以拔出，此时我们可以修改槽的大小，做一些榫头，上面的两根梁也卡住了。上面的横梁有四个浅槽，下面另一个方向的横梁有两个通过的槽，这样它们就可以互相咬合，然后嵌入柱子上的十字形槽中。这样，所有的梁都不会滑动。现在这四根梁已经咬合在一起了，没有一根能直接被咬合「抽」出来了。

用专业术语来说，横梁在水平方向上X和Y两个方向的自由是固定的。这是最终的解决方案吗？

还没有。又出现了一个新问题，因为柱子开了一个十字形的槽，损失了很多材料。方柱中间少了一朵十字花。其实只剩下四个角上的一点材料，就是四根棍子卡在横梁上。如果这四根棍子不够结实，突然断了怎么办？

为了解决这个问题，我们可以局部增加柱端部的截面积，使柱端部更大、更厚。这样，即使中间的十字花被移除，剩下的四个角仍然有足够的材料和足够的强度。这就是完成体的结构。

如果分解了，是这样的:

不同的组件涂上不同的颜色。底部的红色带十字花的开槽就是所谓的「斗」，中间橙色的横梁叫做「拱」，顶部绿色横梁的另一个方向是所谓的「昂」。

同样的原理，以此类推，在拱和昂上再放一个斗，在拱和昂上再放一个斗，层层叠叠，也就是我们常见的古建筑上的斗拱。

即使在今天，许多家具仍然使用类似的原理。比如这种茶几。

一个腿和两个方向的横梁，同样是「斗」「拱」和「昂」。这种做法在今天的家具中仍然很常见。

做家具绰绰有余，因为家具的重量很有限。做个小房子还可以，但是大楼会很难。

因为大型建筑的自重比家具大得多，所以承载能力要大得多，这就是为什么古建筑的斗拱形状很大。

另一方面，斗拱表明我的建筑面积大、体积大、重量大，表明我能负担得起这样的建筑，所以斗拱的大小已经成为等级的象征，甚至具有装饰性质的斗拱。