中國古代木結構

自上古時期出現了“巢”與“穴”兩種原始的居住形式時開始，即產生了木結構的原始雛型。文獻中關於上古時期“構木為巢”的記述，無疑是對木結構萌芽狀態的描述。就穴居來説，袋狀豎穴的穴口，也必然要採用樹木的枝幹和草木支條編扎而成的支撐結構和覆蓋結構。從而發展演變成建造在地面上的各類建築，並形成了獨特的中國木結構體系。經考古發掘證實，早在新石器時期的母系氏族社會中，黃河流域、長江流域的廣大地區已發現有相當規模的氏族聚落的建築羣，從陝西省西安市半坡村遺址和近年發掘出的浙江省餘姚縣河姆渡遺址中，可以看出，當時木結構建築已具有相當的規模和水平。河姆渡遺址發現的建築木構件，證實中國的祖先很早就已掌握了完善的榫卯連接技術，也説明木結構在此之前已經歷了很長的使用和發展過程。中國古代木結構大體上可分為抬梁式、穿鬥式、井榦式三種類型。其中抬梁式結構應用較廣，穿鬥式次之，井榦式結構多應用於產木材地區。抬梁式木結構　主要是沿建築進深方向前後立柱，柱端架樑；樑上立瓜柱（即短柱，因有做成瓜形的，所以稱瓜柱），瓜柱上再架樑；再立瓜柱、架樑……；層層疊垛而成。梁的長度，自下而上，逐層縮短。在最上一梁的中部，立脊瓜柱。兩梁間高度按照一定規律，自上而下逐層遞減（即宋朝的舉折）或自下而上遞增（即清朝的舉架），從而形成了古建築屋面具有的優美柔和的曲線（圖1）。用這種方法組成的房架，每組稱為一縫，在平行排列的兩縫房架間每層梁的端頭及脊瓜柱頂上架設檁木，聯成為一個整體，再於檁與檁之間鋪釘椽條望板，以承託瓦面。兩縫房架即四柱之間所組成的空間，就是古建築的基本單元──間。由平行排列的三縫房架，組成兩間；四縫組成三間……。一座古建築一般由3、5、7、9等單數開間組成。一縫房架疊梁層數，則取決於建築的規模和進深的大小。抬梁式房架因受木材長度、採運條件及受力性能的限制，進深不可能做得太大。為了滿足更大空間的使用要求，在上述基本房架的基礎上，用插金梁或勾連搭加大建築物的進深。插金梁是在基本房架的前後柱以外，另立較短的柱子，上置插金梁，梁頭放在外排柱頭上，梁尾插入基本房架的柱身。插金梁也可層層疊起，以加大進深。勾連搭是把二組、三組以至更多組房架沿進深方向連接成為一縫房架，連接處兩組房架共用一根立柱，因而稱勾連搭。抬梁式木結構中的梁承受由上層傳遞的集中荷載而形成受彎構件，荷載自脊部向下逐層遞增，梁的截面也隨荷載的增加而逐層加大。在早期實物中，梁截面常採用2：1～3：2的高寬比。唐朝建中三年(782年)建造的南禪寺，在上下樑端間加置斜撐杆，稱託腳。它將上層梁端傳來的部分垂直力化為水平分力，使下層梁產生一定的拉應力，減少了下層梁的彎曲應力，是一種比較科學、合理的結構；但這種結構到明、清時已很少使用。柱是承受垂直荷載的受壓桿件；在早期實物中，多將一座建築四周柱子的柱頭略向中心傾斜，稱側腳；並沿外牆自中心向四角將柱子加高，稱為升起。這兩種措施使建築結構重心向內微傾，使各個榫卯節點更加緊密牢固，從而提高了結構的整體穩定性。明朝以後側腳漸漸減少，升起也很少見到。抬梁式木結構的建築平面除佈置成長方形外，還可根據用途和建築藝術要求佈置成正方、六角、八角、圓形、十字形等多種平面形式。抬梁式建築的屋頂重量是由檁傳遞給梁，由梁傳遞於立柱，通過立柱傳遞於基礎。建築物的牆體，僅起間隔或圍護的作用，而不是承重結構，即所謂牆倒屋不塌。但牆體對於建築物的整體剛度還是起着一定的作用。穿鬥式木結構　在中國南方各地的建築中用得較多。它的基本組成構件是柱與穿枋（也稱穿）。穿鬥式木結構是沿建築進深方向立柱，柱頭直接承檁（圖2）。它與抬梁式木結構的主要區別在於：①柱頭直接承檁，無須通過樑傳遞荷載，故比抬梁式承載力高；②落地柱較多，柱距較密；③一縫房架中柱與柱之間由貫穿柱身的穿枋聯成一個整體。穿鬥式木結構的立柱，沿進深方向自前後向中心（脊部）逐漸增高，以構成與抬梁式木結構相似的曲線形屋面。在穿鬥式木結構中，由於立柱所承受的荷載遠比抬梁式結構的立柱小，因而柱徑也相應縮小，這就發揮了小直徑木料的作用，不僅用料經濟而且體態也比較輕盈。但柱徑的縮小加大了柱的長細比，所以沿柱身要設置層層穿枋，並藉助平行於檁下的牽子和上面鋪裝的閣板，保證柱的軸向穩定。因穿枋主要是起聯繫的作用，所以本身尺寸都不大。穿鬥式結構也是在兩縫房架之間，安設檁條組成間。它的不足之處是用料纖細，難於承受厚重屋面的荷載，因而在中國北方很少使用。更因落地柱較多，難於構成較大的完整空間。為此，在中國南方可以看到另一種做法，即在同一座建築中，中間用抬梁式結構，兩端用穿鬥式結構，以滿足較大室內空間的要求。井榦式木結構　用原木（或方木）疊垛而成的結構，大多將原木經簡單加工，縱橫疊垛，形成一個矩形空間。這種結構形式不僅在中國有，在森林資源豐富的國家也可見到。中國早在距今三千多年的商朝墓葬中就發現有井榦式木槨（即套棺）的使用，雲南一帶發現的漢代器物紋飾中，也可見到這種結構形式。據記載，漢武帝時在宮苑中曾建有高大的井榦樓：“襻井榦而未半，目旋轉而意迷”的描述，説明井榦式結構在中國有不少於三千年的使用歷史，直到今天，在產木地區仍有使用。中國古代木結構除廣泛用在宮殿、廟宇、民居等各種低層建築外，還用來建造多層或高層的崇樓巨閣。早在春秋時已有重屋的建造，在出土文物中戰國時期的銅器上可以看到不少雕刻有二層、三層的建築圖案。秦、漢朝以來多層樓閣有所增加，北朝時期樓閣式木塔的建造，盛極一時，其中最著名的是北魏熙平年間建造的洛陽永寧寺塔。據《洛陽伽藍記》載：“寺中有九層浮圖一所，架木為之，舉高九十丈，有剎，復高十丈，合去地一千尺，去京師百里已遙見之。”而在《水經注》及《魏書》中，對這座塔的高度都記為四十餘丈，實際當時的四十丈即已超過100米，足以證明6世紀初，中國在高層木結構方面所取得的卓越成就。可惜此塔建成不久，即焚於火。現存高層木結構實物，當以山西省應縣佛宮寺釋迦塔（見彩圖）及圖3（習稱應縣木塔）為代表，塔身外觀五層，內有四個暗層，共為九層，高67米餘，平面呈八角形，建於遼朝清寧二年（1056年），結構採用內外兩圈木柱網，每層用梁、坊、斗栱組成平面網架，層層重疊而成，堅固異常，自建成至今，已有900餘年，並經歷多次地震的考驗，仍巍然屹立。在中國古代木結構中，斗栱的使用和構件間連接的榫卯構造是十分獨特精巧的。斗栱　是“鬥”與“栱”的統稱，多用於梁、柱、檁等構件彙集處，以及檁枋之間，是中國古代建築特有的木構件（圖4），其功能主要為：①通過斗栱擴大節點處構件的接觸面，改善節點受力情況，縮短所承託構件的淨跨。②通過斗栱的層層出挑，以支承建築物的深遠出檐。斗栱創始的確切年代雖不可考，但在距今3000多年前的西周時期鑄造的“令燶”上已有斗的形象，東漢至三國時期斗栱已發展得相當成熟，被廣泛使用，併成為古代建築向“模數制”、“標準化”發展的雛型。唐宋以來斗栱已成為建築物的基本度量單位。斗栱在初期主要是為了滿足功能的需要，如天津市薊縣獨樂寺觀音閣（見彩圖）等建築。後來又把功能與藝術巧妙地融為一體，成為中國古代木結構的特點之一。明朝以後斗栱逐漸向纖巧發展，因而在功能上有一定的減弱，而突出了裝飾方面的效果。榫卯　中國木結構的杆件，主要依靠榫卯連接（圖5），諸如整榫、半榫、單榫、雙榫、搭角榫、管腳榫、銀錠榫等，不僅妥善地解決了各種杆件的連接，保證結構節點的牢固，並使這種連接具有一定的彈性，對消能起到良好的作用。因此，古代木結構的宮殿、廟宇因榫卯連接完善、結構佈局合理，對地震、大風等自然災害具有較好的抵抗力。參考書目　劉敦楨主編：《中國古代建築史》，中國建築工業出版社，北京，1980。 ^[1]