【导读】穴居是人类最早的居住形式之一,分洞穴式和地穴式。洞穴式,以横穴为主,包括天然洞穴和人工挖掘的窑洞;地穴式,以竖穴为主,包括浅地穴、半地穴、深地穴等。
在明确窑洞与地穴建筑形制的基础上,南京大学建筑学学者马晓教授通过对岱海老虎山文化房址的选址、建造方式(柱洞分布、平面特征、房屋组合)等遗迹现象的分析,佐以民族志资料,提出“半窑洞式建筑”属于地穴建筑,常建于坡地之上,并尝试建立对窑洞及地穴建筑形态差别的判断标准,以展现古代先民居址生态的多样性及其营造智慧,也为进一步判断聚落建筑的性质及其复原提供了新思路。
*本文为国家杜科基金项目“中国新石器时代木术构建筑民族考古学研究”(编号:1713KG032)的阶段性成果。原载《考古与文物》2022年第6期。蒙南京大学“建筑历史研究室”公众号慨允,授权刊发。文仅代表作者观点,供读者参考。
穴居是人类最早的居住形式之一,分洞穴式和地穴式[1]。洞穴式,以横穴为主,包括天然洞穴和人工挖掘的窑洞;地穴式,以竖穴为主,包括浅地穴、半地穴、深地穴[2]等。
新石器时代建筑遗址已然出现上述各类穴居形式。其中,对于类似窑洞的判断,不少是根据其处于生土崖壁之内,居室后墙较高,弧壁,大量生土堆积,或偶有保存好的生土顶等断为窑洞[3]。除此以外,还有一种特殊的遗迹现象比较多见,其平面形制类似窑洞,横向挖一较深的袋状坑,由于拱背太薄,无法使用生土顶,坑顶上应为人工的顶盖,使用时仍然象窑洞,被称为“半窑洞式建筑”[4]。
由于此类“半窑洞式建筑”上部构造很少能够保存到今天,仅从遗址平面看,由于横向开凿,至少开凿的那一面露明或部分露明,其他边壁大都以土壁作墙,其上人工盖顶。问题是,根据这样的描述,地穴建筑也可以具有这样的平面形式和功能,由于没有生土顶,所以也有竖向开挖的可能。据此,不少被认为“半窑洞建筑”也常被认为是地穴建筑。以岱海老虎山文化房址为例,田广金通过对内蒙古中南部龙山时代文化遗存研究,指出岱海老虎山文化的园子沟遗址多建在坡地上,分窑洞式和半地穴式二型[5];戴向明对岱海老虎山文化的园子沟遗址也分单间地穴式房屋和分里外间的窑洞式建筑[6]。魏坚、曹建恩认为岱海的老虎山、西白玉、板城及大庙坡房址等为半地穴[7]。而发掘报告则把老虎山文化中的上述地穴式建筑定为“半窑洞式”或“人工顶窑洞式”房址[8]。
据此,为了解“半窑洞式”的具体形制,我们需厘清洞穴式和地穴式建筑的本质特征。
洞穴式与地穴式建筑分类,如上文所述是根据开挖方向来分的,即横向开挖者为洞穴式,以窑洞为主;竖向开挖者为深浅不一的地穴建筑,这适用屋面无存的遗址分类。但实际建造颇为复杂。无论挖洞穴还是地穴,如果地形特殊,如坡地,都免不了需要横向和竖向共同开挖。如崖庄窑,需先将崖面削平(竖挖),然后修庄挖窑(横挖)。前文所述“半窑洞”,既有横向开挖,也可看作竖向挖,因为没有生土顶。另外,还有一种窑洞和地穴相结合的穴居——下沉式窑洞,同样是有竖、横向开挖,但其分类属地穴式还是洞穴式仅按照开挖方式来分,仍不很清晰(图一)。
图一
那么,是否可以通过人工顶与生土顶进行分类呢?即生土顶是窑洞,人工顶是地穴建筑。但锢窑作为窑洞一种,屋顶人工起拱,不是生土顶,是人工顶,却又属于窑洞式建筑。似乎这样的分类也有交叉。
因此,本文认为洞穴式与地穴式建筑的分类,除要考虑其开挖方式、地形特征外,也需从建筑整体,即结合其屋顶构造,参考结构力学特征等综合考虑。
地穴建筑其上搭盖屋顶,一般采用梁与柱(墙)相交的结构——梁柱式结构。其梁上部受压力,下部受拉力。斜梁除了与平梁一样有弯矩、剪力外,还有一部分轴向力(图二)。
实例表明,窑洞多数采用拱顶结构(图三)。理论上,拱顶受轴向压力为主。通常,具有拱结构体系者称作窑。建造时,既可横向挖于生土中,又可用土坯、砖(石)等搭建于地穴或地面之上。挖于土中的窑洞,为生土顶。半挖于地下或建于地面上者,民间称锢窑,为人工顶。穹窿顶则类似多方向的拱,以受压为主,是轴向受力和环形受力的综合,属于窑洞式建筑(图四)。
因此,生土拱顶者为窑洞;如果人工顶盖被砌成拱券或穹窿顶,同属窑洞式建筑。而其他穴居,其屋顶若是梁(斜梁)与柱(墙)相交的梁柱式结构,应为一般意义上的地穴建筑。
实际上,窑洞受建材影响颇大。砖、石受压性能好,抗剪差,建造窑洞最合理。而生土顶窑洞,由于土有离散性、不均匀性,主要靠压力产生摩擦力以保持稳定,只有密实土才具有一定的抗压抗剪性。因此,建造生土顶窑洞需要特定的土质。
鉴于此,中国的黄土高原和黄土盆地具有独特的优势。一般而言,黄土自上而下,堆积越深越密实,强度越高。因此,需要选择发育稳定的黄土层进行挖掘,次生黄土及马兰黄土上层皆不易挖掘窑洞,因其湿陷性较大。开挖在马兰黄土下层及离石黄土层的窑洞较安全[9]。当然,也可以采取一些结构措施加以改善。如为减小侧推力,增加侧墙的厚度,或改变拱顶矢高。矢高越大,产生的侧推力越小。总之,需要根据实际情况,因地制宜建造。
由此,根据平面开挖方式(坡地)结合地上屋架力学特征,“半窑洞式”如不是用土坯或砖、石起拱的轴向受压结构[10],而是采用史前常用的梁柱[11]的近似垂直于轴向的受力方式,就应归属地穴式建筑。而下沉式窑洞为拱券顶,属窑洞式建筑。即图一中,灰色者为洞穴式建筑,黄灰色者为地穴式建筑。
明确了洞穴式与地穴式的各自构造及其受力特征,对我们进一步探讨位于丘陵地的穴居建筑遗址的形制特征,分辨平面形式相似的窑洞和坡地地穴式建筑(后文简称坡地地穴)提供了参考依据。
图二
图三
图四
相当于龙山时代早期(距今4500 ~ 4300年)的老虎山文化房址,位于岱海北部的蛮汗山黄土丘陵山地南坡上,发现了基本处于同期的园子沟、老虎山、面坡、西白玉、大庙坡以及板城6处遗址,均为海拔1300米以上的石城聚落。其中,园子沟和老虎山遗址包含早、晚期遗存,板城等其他遗址只有晚期遗存[12],面积分别为30、13、7、9、25和10万平方米[13]。发现房址的有园子沟(132座)、老虎山(70座)、板城(30座)、西白玉遗址(23座)、面坡(19座)、大庙坡(1座)。
老虎山文化房址中窑洞及坡地地穴遗址均有。且在同一地区,利于直接对比。并且该遗址早晚期衔接紧,可作为一群大体相对稳定的聚落进行讨论。本文重点探讨发现房址最多的园子沟和老虎山遗址。
土质及室内生土堆积
图五
图六
园子沟遗址黄土厚度分布不均,山坡基岩上覆有黄土的西北坡,现存最厚达50米以上。在山脊及东南坡厚者不过数米[14]。考虑水土流失,龙山时期黄土应更厚。老虎山遗址山坡自然堆积同园子沟,是晚更新世的马兰黄土。马兰黄土下层较适合建造窑洞,说明此地建筑如果开挖较深,可以建造窑洞;较浅者则适合建造地穴建筑。
判断遗迹是窑洞还是地穴建筑,主要依据之一为室内是否遗留大量的生土堆积,这些生土很可能是窑顶坍塌所致。如园子沟F3039,室内有高于2米的生黄土和生红土堆积(图五),多为窑洞。类似如园子沟Ⅱ、Ⅲ区(图六),包括F2006、F2007 (F2009) 、F2010(F2011) 、F2015、F2016、 F2017、F2026、F2027 (疑似)、F3016、F3026、F3028、F3029、F3035、F3036、F3037、F3039、F3042、F3043等。此外,F2009、F2011叠压在有生黄土的窑洞外间或院落之下,其埋挖更深,虽然地表因进一步建房被平整,只剩垫土,仍可考虑为窑洞。其他被水冲毁、保存不好、发掘报告未详述者未计入。因此,实际数量应比上述要多。
园子沟Ⅰ区及老虎山遗址没有发现明确的窑洞,可能与其普遍保存不好有关,也有可能与其坡度较平缓有关。关键在于发掘报告中房内堆积未见生土,故疑似为地穴建筑。
建筑分布与山地坡度
园子沟房址沿等高线,自上而下成排分布在三座山坡上,分别为Ⅰ~ Ⅲ区。其Ⅰ区发现穴居建筑40座、Ⅱ区45座、Ⅲ区47座。其他遗址的房址与园子沟一样,大部分布在坡脊或冲沟南坡附近,此坡脊地区侵蚀强度较小,多为雨滴溅蚀与水流片蚀,坡脊两边的深沟也可作为自然屏障。
本文选取老虎山文化房址集中区域的地形剖面,对山地坡度进行统计(图七)。发现园子沟Ⅱ、Ⅲ区坡度最大,约有16°,其他约为11°左右。一般而言,坡度大者适合建窑洞。巧合的是,判断是窑洞还是坡地地穴,坡度分析结果与房址内部有无生土堆积的结果颇为一致,即园子沟Ⅱ、Ⅲ区内的房址,不少为窑洞者可能性较大,而园子沟Ⅰ区及老虎山、板城、西白玉遗址则为地穴的可能性大。
尽管由于水土流失,现存坡地地形非原貌,本文对比的是各遗址相对地形、相对坡度。何况坡度越陡,其水蚀和重力侵蚀共同作用下侵蚀越厉害,水土流失程度越高[15]。这说明原先的相对坡度应更大,更证明园子沟Ⅱ、Ⅲ区比其他地区适宜建造窑洞。
图七
柱洞分布
(1)地穴柱洞分布
图九
图十
图十一
图十二
平面特征
房屋组合
半埋于地的地窨子
图十四
图十五
图十六
图十七
全埋于地的地窨子
地窨子建造特征
分布及土质
生土堆积
地形特征
平面形制及其组合
柱洞
剖面形状
[1] 周学鹰,李思洋.中国古代建筑史纲要(上)[M].南京:南京大学出版社。2020:62- 63.
[2] 由于地穴遗址的真实地面开口常不确定,且“浅”“半”“深”等感性词难以设定统一的认知标准, 故本文以地穴统称之.
[3] 梁星彭,李森.陕西武功赵家来院落居址初步复原[J].考古,1991(3).
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[10] 理论上地穴建筑屋项可以采用拱顶和穹窿顶,但实际的民族学资料中很少见。
[11] 其中梁包括斜梁,柱也可以换成墙。
[12] 同[8]:502.
[13] 内蒙古文物考古研究所,日本京都中国考古学研究会.岱海考古(二)--中日岱海地区专察研究报告集[M].北京:科学出版社,2001:206.
[14] 同[8]:199.
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[16] 同[8]:42.
[17] 同[8]:109.
[18] 同[8]:62.
[19] 同[8]:65.
[20] 同[6].
[21] 廊窑:窑洞前设前厅或前廊.参见[9]:145,图7-16.
[22] 同[8]:318.
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