古代建筑的結(jié)構(gòu)形式
從遠古到漢代的木結(jié)構(gòu)的形式迄今未能完全了解,仍在探索中。從半坡遺址到商代盤龍城遺址、西周周原建筑遺址、漢代禮制建筑、石闕等,雖已有復(fù)原研究,但還都未能得出系統(tǒng)的結(jié)論,只能看出一些脈絡(luò):①殷商的墓室均用井干式結(jié)構(gòu),后代雖不普遍使用,但在木結(jié)構(gòu)發(fā)展史中卻有重要作用。②自商代至戰(zhàn)國宮殿遺址中已發(fā)掘的平面柱網(wǎng)布置,均縱向成行列而橫向常不成行列。據(jù)此可推斷屋架構(gòu)造,系以縱架為主,直至漢代仍有應(yīng)用,故縱架應(yīng)是早期普遍使用的構(gòu)造形式。后來,遼金時期偶然也有使用縱架承托橫架的構(gòu)造,那是經(jīng)過改進提高的縱架。③自西周開始已用櫨斗作為結(jié)合柱、梁的構(gòu)件,以后逐步發(fā)展成櫨斗上用拱、昂等組合成鋪作(見斗拱)的復(fù)雜構(gòu)造形式。
現(xiàn)在知道最早的關(guān)于具體的結(jié)構(gòu)形式的記錄,是宋代《營造法式》中的殿堂結(jié)構(gòu)、廳堂結(jié)構(gòu)、簇角梁結(jié)構(gòu)三種。根據(jù)現(xiàn)存實例,可以推斷這三種結(jié)構(gòu)至少在唐初即已普遍應(yīng)用。它們的特點如下所述。
殿堂結(jié)構(gòu):全部結(jié)構(gòu)按水平方向分為柱額、鋪作、屋頂三個整體構(gòu)造層,自下至上逐層安裝,疊壘而成。如造樓房,只須增加柱額和鋪作層(平坐)即可。應(yīng)用這種結(jié)構(gòu)的房屋,平面均為長方形。有四種地盤分槽形式,即金箱斗底槽、雙槽、單槽和分心斗底槽。
廳堂結(jié)構(gòu):用橫向的垂直屋架。每個屋架由若干長短不等的柱梁組合而成,只在外檐柱上使用鋪作。每兩個屋架間用椽、襻間等連接成間。每座房屋的間數(shù)不受限制,屋架只要椽數(shù)、相應(yīng)步架的椽平長相等,各屋架所用梁柱數(shù)量、組合方式可以不同,因此不必規(guī)定平面形式。廳堂結(jié)構(gòu)施工較殿堂結(jié)構(gòu)簡便,但不宜建造多層房屋。用廳堂結(jié)構(gòu)建造小規(guī)模房屋,不用鋪作,稱為"柱梁作",應(yīng)用普遍?,F(xiàn)存實例中,還有一種綜合殿堂和廳堂結(jié)構(gòu)的形式,如奉國寺大殿,用縱、橫、豎三個方向的柱、梁、鋪作等構(gòu)件,互相交錯,組成一個整體,施工繁難,遼金以后未見再用。
簇角梁結(jié)構(gòu):用于正圓或正多邊形平面的建筑,每個柱頭上的角梁與中心的棖桿(雷公柱)相交,組成圓或方錐形屋頂。
宋式簇角梁構(gòu)架示意
在明清官式建筑中,殿堂結(jié)構(gòu)僅存表面形式,實際均為廳堂結(jié)構(gòu),稱"大木大式"。普遍應(yīng)用的"柱梁作",稱為"大木小式"。而簇角梁,則稱為"攢尖",多用于小型亭榭。
此外,在長江流域和東南、西南地區(qū),習(xí)慣用穿斗式構(gòu)架。它與廳堂結(jié)構(gòu)同屬橫向垂直的屋架,但廳堂結(jié)構(gòu)由逐層抬高而減短的梁承受檁和屋頂?shù)闹亓浚史Q抬梁式構(gòu)架。穿斗架用柱直接承檁,不用梁,柱間穿枋僅是連系構(gòu)件。
構(gòu)件種類
大木作結(jié)構(gòu)構(gòu)件,按功能可分為12類。其中拱、昂、爵頭、斗4類屬鋪作構(gòu)件。
宋代抬梁式構(gòu)架
根據(jù)《營造法式》作如下介紹:
①形制。殿堂型構(gòu)架內(nèi)、外柱同高,柱頭以上為一水平鋪作層,再上即為貫通整個房屋進深方向,隨屋面坡度疊架的梁。廳堂型構(gòu)架內(nèi)柱升高,沒有貫穿整幢房屋進深方向的大梁,在柱間使用較短的梁疊架起來。
②柱。大多加工成梭形,外檐四周的柱子帶有生起和側(cè)腳。
③梁。露明的梁稱為明伏,被天花遮住的梁稱為草伏,明伏有的加工成月梁形式。按每根梁長度和位置的不同稱謂,如檐伏、乳伏、平梁、搭牽等。梁的長度以椽架來衡量,一椽架即指一條架在兩伏之上的椽子的水平長度,一般梁的長度為幾個椽架的長度即稱幾椽檐伏,但兩椽架長的梁在構(gòu)架最上一層的稱為平梁,在內(nèi)外柱之間的稱為乳伏,處于乳伏之上一椽架長的梁稱為搭牽。
④鋪作。在梁柱交點的斗拱形成鋪作層,它既能加強構(gòu)架的整體性,又能巧妙地吸收、傳遞來自不同方向的荷載,是抬梁式構(gòu)架中起結(jié)構(gòu)作用的重要部分。
清代抬梁式構(gòu)架
根據(jù)清工部《工程做法》作如下介紹:
清七檁硬山大木小式構(gòu)架
①形制。清官式建筑構(gòu)架有大式、小式之分。大式建筑等級較高,多用斗拱。有的檐柱、內(nèi)柱同高,上加主要起裝飾作用的斗拱層,上承梁架,近似宋式殿堂構(gòu)架,多數(shù)則近似宋式廳堂構(gòu)架。大式也有不用斗拱的,用材較為粗壯。小式建筑規(guī)模小,不用斗拱,用料也較節(jié)省。但無論大式或小式建筑均無明伏、草伏的區(qū)別。
②柱。抬梁式構(gòu)架中的柱子按位置定名。位于前、后檐最外一列柱子稱為檐柱,位于山墻正中的柱子稱為山柱,在建筑的縱中線上的內(nèi)柱稱為中柱,除中柱以外的內(nèi)柱,均稱金柱。從故宮現(xiàn)存建筑看,明代建筑柱子尚保留了側(cè)腳、生起的作法,清代則很不明顯。
③梁。每榀梁架中主要的梁,按本身所承托的檁數(shù)定稱謂,例如上承九檁者稱為九架梁,依次有八架梁、七架梁,直至三架梁。梁的長度以步架(即檁間水平距離)來計,九架梁者長八步架,七架梁者長六步架,六架梁者長五步架等。此外,還有幾種次要的短梁,如檐柱與金柱間的梁,長僅一步架,在大式建筑中稱桃尖梁,在小式建筑中稱抱頭梁。如果廊寬兩步架,桃尖梁加長一倍,稱雙步梁;這時往往上面還有一道一步架長的短梁,稱單步梁。各種類型的梁,截面高寬比,多近于6:5,或5:4,截面近于方形。
④斗拱。元代以后,梁、柱節(jié)點上的斗拱逐漸變小,與唐宋建筑中的斗拱相比,結(jié)構(gòu)作用減弱,裝飾性加強。到清代斗拱幾乎蛻化為裝飾性構(gòu)件。
⑤其他。梁架中的叉手、托腳被取消,縱向的聯(lián)系構(gòu)件減少,襻間、串等被統(tǒng)一成檁、墊、枋三位一體的標(biāo)準作法,稱"一檁三件"。
抬梁式構(gòu)架所形成的結(jié)構(gòu)體系,對中國古代木構(gòu)建筑的發(fā)展起著決定性的作用,也為現(xiàn)代建筑的發(fā)展提供了可資借鑒的材料
穿斗式構(gòu)架
中國古代建筑木構(gòu)架的一種形式,這種構(gòu)架以柱直接承檁,沒有梁,原作穿兜架,后簡化為"穿逗架"和"穿斗架"。
穿斗式構(gòu)架示意圖
穿斗式構(gòu)架的特點是沿房屋的進深方向按檁數(shù)立一排柱,每柱上架一檁,檁上布椽,屋面荷載直接由檁傳至柱,不用梁。每排柱子靠穿透柱身的穿枋橫向貫穿起來,成一榀構(gòu)架。每兩榀構(gòu)架之間使用斗枋和纖子連接起來,形成一間房間的空間構(gòu)架。斗枋用在檐柱柱頭之間,形如抬梁構(gòu)架中的闌額;纖子用在內(nèi)柱之間。斗枋、纖子往往兼作房屋閣樓的龍骨。
每檁下有一柱落地,是它的初步形式。根據(jù)房屋的大小,可使用"三檁三柱一穿"、"五檁五柱二穿"、"十一檁十一柱五穿"等不同構(gòu)架。隨柱子增多,穿的層數(shù)也增多。此法發(fā)展到較成熟階段后,鑒于柱子過密影響房屋使用,有時將穿斗架由原來的每根柱落地改為每隔一根落地,將不落地的柱子騎在穿枋上,而這些承柱穿枋的層數(shù)也相應(yīng)增加。穿枋穿出檐柱后變成挑枋,承托挑檐。這時的穿枋也部分地兼有挑梁的作用。穿斗式構(gòu)架房屋的屋頂,一般是平坡,不作反凹曲面。有時以墊瓦或加大瓦的疊壓長度使接近屋脊的部位微微拱起,取得近似反凹屋面的效果。
穿斗式構(gòu)架以柱承檁的作法,可能和早期的縱架有一定淵源關(guān)系,已有悠久的歷史。在漢代畫像石中就可以看到漢代穿斗式構(gòu)架房屋的形象。穿斗式構(gòu)架用料較少,建造時先在地面上拼裝成整榀屋架,然后豎立起來,具有省工、省料,便于施工和比較經(jīng)濟的優(yōu)點。同時,密列的立柱也便于安裝壁板和筑夾泥墻。因此,在中國長江中下游各省,保留了大量明清時代采用穿斗式構(gòu)架的民居。這些地區(qū)有的需要較大空間的建筑,采取將穿斗式構(gòu)架與抬梁式構(gòu)架相結(jié)合的辦法:在山墻部分使用穿斗式構(gòu)架,當(dāng)中的幾間用抬梁式構(gòu)架,彼此配合,相得益彰。
穿斗式構(gòu)架是一種輕型構(gòu)架,柱徑一般為20~30厘米;穿枋斷面不過6×12至10×20平方厘米;檁距一般在100厘米以內(nèi);椽的用料也較細。椽上直接鋪瓦,不加望板、望磚。屋頂重量較輕,有優(yōu)良的防震性能。
井干式結(jié)構(gòu)
云南南華井干式結(jié)構(gòu)民居
一種不用立柱和大梁的房屋結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)以圓木或矩形、六角形木料平行向上層層疊置,在轉(zhuǎn)角處木料端部交叉咬合,形成房屋四壁,形如古代井上的木圍欄,再在左右兩側(cè)壁上立矮柱承脊檁構(gòu)成房屋。
中國商代墓槨中已應(yīng)用井干式結(jié)構(gòu),漢墓仍有應(yīng)用。目前所見最早的井干式房屋的形象和文獻都屬漢代。在云南晉寧石寨山出土的銅器中就有雙坡頂?shù)木墒椒课??!痘茨献印分杏?/span>"延樓棧道,雞棲井干"的記載。
井干式結(jié)構(gòu)需用大量木材,在絕對尺度和開設(shè)門窗上都受很大限制,因此通用程度不如抬梁式構(gòu)架和穿斗式構(gòu)架。中國目前只在東北林區(qū)、西南山區(qū)尚有個別使用這種結(jié)構(gòu)建造的房屋。云南南華井干式結(jié)構(gòu)民居是井干式結(jié)構(gòu)房屋的實例。它有平房和二層樓,平面都是長方形,面闊兩間,上覆懸山屋頂。屋頂做法是左右側(cè)壁頂部正中立短柱承脊檁,椽子搭在脊檁和前后檐墻頂?shù)木赡旧?,房屋進深只有二椽。
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