考古發掘證實,早在新石器時代母系氏族社會,在黃河流域和長江流域的廣大地區就已經發現了大量的氏族聚落建築。從近幾年發掘的陜西Xi安半坡村遺址和浙江余姚縣河姆渡遺址可以看出,當時的木結構建築已經具有相當的規模和水平。河姆渡遺址發現的木構件證明中國的先民很早以前就掌握了完善的榫卯連接技術,這也說明木結構在此之前經歷了漫長的使用和發展過程。
中國古代木結構大體可分為三種類型:提梁式、跨鬥式、井幹式。其中,提梁式結構應用廣泛,其次是跨鬥式結構,井幹式結構多用於木材產區。
擡梁木結構主要由沿建築進深方向的前後柱組成,柱端架設橫梁;在橫梁上架設壹根瓜柱(即短柱,因做成瓜形,故稱瓜柱),再在瓜柱上架設壹根橫梁;再次豎起瓜柱和橫梁...;層層疊疊。梁的長度從下到上逐步縮短。在頂梁中間,豎立壹根脊瓜柱。按照壹定的規律,兩根梁之間的高度自上而下逐層降低(即宋的擡)或自下而上增加(即清的擡),從而形成由優美柔和的曲線組成的屋架,每組曲線稱為壹條縫。檁條架設在兩根平行縫屋架之間的每根梁的端部和屋脊瓜柱的頂部,形成壹個整體,然後連接檁條和檁條。兩縫框架即四根柱子所形成的空間,是古代建築的基本單位——房間。兩個房間由平行排列的三縫房間框架組成;四條縫組成三個房間。古建築壹般由3、5、7、9等奇數開間組成。接縫室中重疊梁的數量取決於建築的規模和深度。
由於木材長度、采運條件和力學性能的限制,不可能使深度過大。為了滿足更大空間的使用要求,在上述基本住宅框架的基礎上,通過插入金梁或掛鉤的方式增加建築的進深。插金梁是基本建築框架前後柱外的短柱,插金梁放在上面。梁頭放在外柱頭上,梁尾插入基礎建築框架的柱體內。插入的金梁也可以壹層壹層堆疊,增加深度。鉤接是將兩組、三組甚至更多組的房屋框架沿深度方向連接成壹個接縫房屋框架,連接處的兩組房屋框架用壹根柱子,故稱鉤接。
擡梁木結構中的梁承受上層傳遞來的集中荷載形成受彎構件,荷載從屋脊向下逐級增大,梁的截面也隨著荷載的增大逐級增大。早期實物中,梁截面的長寬比往往是2: 1 ~ 3: 2。建於唐三年七八二年的南禪寺,在上下梁端之間加了斜撐,稱為撐腳。它將上梁端的壹部分豎向力轉化為水平分力,使下梁產生壹定的拉應力,降低下梁的彎曲應力。是壹種更科學合理的結構。但這種結構在明清時期很少使用。柱是承受垂直荷載的受壓構件;早期實物中,壹個建築周圍柱子的柱頭略向中心傾斜,稱為側足;並且沿著外墻從中心到四個角,把柱子擡高,這叫上升。這兩項措施使建築結構的重心略微向內傾斜,並使各榫卯節點更加緊湊牢固,從而提高了結構的整體穩定性。明代以後,側足逐漸減少,上升很少。
除矩形布局外,升梁木結構的建築平面還可根據用途和建築藝術要求,布置成方形、六邊形、八邊形、圓形、十字形等多種平面形式。
升梁樓屋頂的重量從檁條傳遞到橫梁,從橫梁傳遞到立柱,從立柱傳遞到基礎。建築物的墻體只是起到隔斷或者圍護的作用,並不是承重結構,也就是所謂的墻不塌。但墻體對建築的整體剛度還是有壹定作用的。
貫穿式木結構廣泛應用於中國南方的建築中。其基本組件是柱和貫穿件(也稱為貫穿件)。鬥穿式木結構是沿建築進深方向的立柱,它與提梁式木結構的主要區別有:①柱頭直接支撐檁條,不需要通過橫梁傳遞荷載,因此比提梁式木結構具有更高的承載能力;(2)落地柱較多,柱距密集;(3)單縫建築框架中的柱子通過貫穿柱身的檁條連接成壹個整體。鬥式木結構的柱子沿深度方向由前向後向中心(屋脊)逐漸增加,形成類似於梁式木結構的弧形屋頂。在鬥通式木結構中,由於柱所承受的荷載比提梁式結構小得多,所以柱的直徑也相應減小,起到了小徑木的作用,不僅用料經濟,姿態也更輕盈。但柱徑的減小增加了柱的長細比,因此應沿柱身設置多層檁條,並通過平行於檁條的拉桿和其上鋪設的亭板來保證柱的軸向穩定性。因為檁條主要用於通訊,所以尺寸並不大。穿鬥結構也是由兩個縫框之間的檁條組成的房間。它的缺點是材質較細,難以承受重屋頂的荷載,所以在我國北方很少使用。而且落地柱多,很難形成大的完整空間。所以在我國南方可以看到另壹種做法,即在同壹棟建築中,中間采用擡梁結構,兩端采用穿桶結構,以滿足更大的室內空間要求。
幹透的木結構由原木(或方塊)堆疊而成,大部分原木經過簡單加工,縱橫堆疊,形成壹個長方形的空間。這種結構不僅在中國有,在森林資源豐富的國家也有。早在3000多年前,中國就在商代墓葬中發現了幹燥良好的木棺的使用,這種結構形式在雲南發現的漢代器物中也可以看到。據記載,漢武帝時期,宮中有壹座高大的井幹建築:“井幹而不半,目轉而失意”的描述,說明井幹結構在我國已有不少於三千年的歷史,直到今天仍在木材產地使用。
中國古代木結構廣泛應用於宮殿、寺廟、住宅等低層建築,也用於建造多層或高層建築。早在春秋時期就建造了厚重的房屋,在出土文物中的戰國青銅器上可以看到許多雕刻有兩三層的建築圖案。秦漢以來,多層樓閣增多,北朝樓閣式木塔的建造處於鼎盛時期,其中最著名的是北魏西平年間修建的洛陽永寧寺塔。據《洛陽伽藍記》記載:“寺內有九層浮圖,以木豎立,高九十尺,有剎,高十尺。上千尺,下京師,遠觀之。”在朱和,塔的高度被記錄為四十多英尺,但實際上當時的四十英尺已經超過100米,這足以證明中國在6世紀初在高層木結構方面的傑出成就。很遺憾,這座塔建成後不久就在大火中燒毀了。現存的高層木結構以山西應縣佛公寺的薩迦塔為代表(見彩圖【佛塔(應縣木塔),中國古代木結構,位於山西應縣,建於1056】和圖3【薩迦塔結構】)(通稱應縣木塔)。塔體有五個外層和四個隱藏層。結構采用內外兩圈木柱網,每層由梁、方、鬥組成。它是強大的,不正常的。建成至今已有900多年,歷經多次地震考驗,依然巍然屹立。
在中國古代木結構中,鬥的使用和連接構件的榫卯結構非常獨特和精巧。
鬥是“鬥”和“鬥”的總稱,常用於梁、柱、檁條等構件的交接處,檁條之間。是中國古建築特有的木質構件(圖4【鬥1,平板方2,坐鬥4 5】. 5438+0。[6]蓋鬥板),其主要作用是:①通過鬥體增大連接處構件的接觸面,改善連接處的受力情況,縮短被支撐構件的凈跨度。(2)通過壹層壹層的水桶,來支撐建築物的遠檐。雖然竇的確切建都日期無法考證,但竇的形象在3000多年前的西周“陵”鑄中已有發現,並在東漢至三國時期發展得相當成熟和廣泛使用,成為古代建築向“模塊制”和“標準化”發展的雛形。唐宋以來,鬥成為建築的基本計量單位。早期的鬥栱主要是為了滿足功能的需要,如天津薊縣獨樂寺觀音閣(見彩圖【獨樂寺觀音閣,中國古代木結構,位於天津薊縣,建於984年】)等建築。後來功能與藝術巧妙融合,成為中國古代木結構的特色之壹。明代以後,水桶逐漸發展到纖細,所以功能有所弱化,突出了裝飾作用。
榫卯中國木結構的構件主要依靠榫卯連接(圖5【榫卯】),如整榫、半榫、單榫、雙榫、帶角榫、銷榫、銀錠榫等,既妥善解決了各種構件的連接,保證了結構節點的牢固性,又使這種連接富有彈性,起到了良好的耗能作用。因此,古代木質宮殿、寺廟由於榫卯連接完善,結構布局合理,對地震、大風等自然災害具有良好的抵禦能力。
文獻學
劉敦楨主編:《中國古代建築史》,中國建築工業出版社,北京,1980。