第1章 木构架古建筑的构造与损坏特征
1.1 木构架古建筑的结构体系与构造
木构架古建筑的结构体系通常由台基、木构架、屋盖和墙体组成。屋盖与木构架形成承重结构，承受建筑的竖向荷载并传递至台基（图1-1）；墙体为自承重结构，用于建筑的围护和空间分隔。由于建筑的开间和进深取决于木构架的组合形式和承载能力，墙体可根据门窗或室内空间的需要灵活布置，这样的结构体系，为满足不同的使用功能和形式要求提供了便利条件，可用于建造宫殿、寺庙、官邸、民居等各类不同等级和规模的建筑。
图1-1 木构架古建筑的竖向承重体系
1.1.1 古建筑的木构架
木构架按构造方式和受力体系的不同可分为多种类型，运用较为广泛的有抬梁式构架、穿斗式构架和混合式构架，此外，还有采用单层木构架逐层叠构而成的楼阁式构架。在木构架古建筑的落架大修工程中，需要对木构架进行拆卸、整修和重新安装；切实掌握各类构架的构造方式、受力特征和制作要领，是科学制订修缮方案、保证结构施工安全的重要基础。
1.木构架的主要类型
1）抬梁式构架
抬梁式构架的特点是用立柱和横梁组成平面构架，在立柱上架设大梁，大梁上再通过短柱叠放数层逐层减短的梁，形成三角形梁架，如图1-2所示。相邻构架间，在各层横梁的两端和脊瓜柱上架檩（桁），檩间再铺椽，构成房屋的空间骨架。
图1-2 抬梁式构架示意图及主要构件名称
抬梁式构架房屋的屋面荷载，通过椽、檩、梁、柱传到台基；构架的承载能力，主要取决于梁、柱的刚度和强度；抬梁的层数越多，构架的刚度越大，梁的跨度也大，有利于房屋空间的布置。
抬梁式构架至迟在春秋时期（公元前770～前476年）已经形成，在唐代（公元618～907年）发展成熟，其代表性建筑有山西五台南禅寺大殿和佛光寺大殿等。抬梁式构架一般用于等级较高的宫殿、官府、寺庙等建筑中，在梁柱交接处常铺垫斗栱；在区域分布上，北方的古建筑中采用抬梁式构架较为普遍。
2）穿斗式构架
穿斗式构架的特点是沿房屋的进深方向按檩的数量立一排柱，柱子之间用穿枋横向贯穿起来，形成一榀构架，如图1-3所示。相邻构架之间，在每根柱顶上架檩，檩上再铺椽，构成房屋的空间骨架。
图1-3 穿斗式构架示意图及主要构件名称
每根檩下有一柱落地，是穿斗式构架的基本形式；在这种情况下，屋面重量直接由椽、檩传至柱，再传至台基；穿枋不承受竖向荷载，仅起拉结柱子和加强构架作用。但由于柱子过密会影响房屋内部使用，有时将构架由每根柱落地改为每隔一根落地，将不落地的柱子骑在穿枋上；这种情况下，支托柱子的穿枋将承受竖向荷载，截面尺寸需要适当增大。
工匠建造房屋时，通常先在地面上将柱和穿枋拼装成整体构架，然后立起，故有“立帖”之称。位于房屋中间的构架称为“正帖”，位于两端山墙部位的构架称为“边帖”。
穿斗式构架在汉代已经相当成熟，一直沿用至今，其早期的代表性建筑有南宋时期的苏州玄妙观三清殿等。穿斗式构架是一种轻型构架，柱间距较小，柱径和穿枋截面均较小，适用于民居。长江中下游及南方诸省，保留了大量明清时期采用穿斗式构架的民居。
3）混合式构架
在长江流域的古建筑中，常根据空间和使用功能需求将抬梁式构架和穿斗式构架两种构架混合使用（图1-4）；如在明、次间使用抬梁式构架，其柱距较大，可获得较为宽敞的使用空间；在山墙、梢间使用穿斗式构架，其柱距较小，可增强房屋的整体刚度。
图1-4 构架混合使用示意图
此外，在较多的民用古建筑中，木构架的形式并不严格地按官式的规定制作，而是根据房屋使用功能要求和当地习惯做法，通过适当地增减柱子或穿枋的数量，形成介于抬梁式和穿斗式之间的混合式构架。如图1-5所示的构架为常见于江苏、安徽民居古建筑中有中柱的立帖式构架，其形式很接近穿斗式构架，但立柱的直径较大，下部的穿枋较少。
图1-5 立帖式构架
4）楼阁式构架
楼阁式建筑的木构架主要有叠层式和通柱式两种类型。叠层式构架是由单层木构架逐层叠垒而成，这类构架较多用于唐宋时期的楼阁式建筑，各层构架自成体系，上下柱之间不相通，但构造交接方式较复杂。明清以来的楼阁式构架，将各层木柱相接成通长的柱材，与梁枋交搭成为整体框架，称为通柱式。现存著名的楼阁式木构架建筑有山西应县佛宫寺释迦塔、天津蓟州独乐寺观音阁、山西万荣县东岳庙飞云楼等。
建于辽代的蓟州独乐寺观音阁（图1-6），是中国现存建造时间*早的楼阁式木构架古建筑。观音阁平面布局为金箱斗底内外槽形式，内部结构采用叠层式木构架，自下而上分为四层：下层、平坐层、上层、屋盖层；除屋盖层外，其余结构层的内槽均不用梁栿，使全阁内槽成为一个筒状空间，以容纳高约16米的观音像。这种结构形式及其处理手法，充分体现了木结构分层、中空的特点，反映出中国木构架古建筑可以适应各种使用要求的优势。
2.木构架的榫卯节点
使用榫卯将木构件结合成整体，是中国古建筑*基本的构造特点，且具有悠久的历史。
据考古资料，早在公元前5000～前3000年的浙江河姆渡遗址中，干栏式木构架房屋的构件已采用了榫卯和绑扎相结合的连接方式。
自商、周直至汉代以来，随着金属工具的运用和木工技术的发展，榫卯的类型逐渐丰富多样，榫卯结合已成为木构架建筑的主要连接方式。
到了唐宋时期，榫卯技术达到了成熟阶段，宋代颁布的《营造法式》已对榫卯的类型、构造和做法做了细致的规定。
图1-6 蓟州独乐寺观音阁
明清建筑的大木榫卯，较之唐宋时期，在构造手法上有了很大的简化，但仍保持了原有的功能。对现存明清木构架古建筑的考察表明，大部分建筑经历了数百年的环境侵蚀或地震、大风等强外力作用，木构架仍保持着较好的整体性，充分显示了木构件榫卯连接的严谨可靠。
古代匠师在实践中创造了各种不同用途的榫卯，目前在明清官式建筑的大木榫卯中，常见的类型就有二十多种，各种榫卯的功能和构造简介如下。
1）固定垂直构件的榫卯
木构架中的垂直构件主要为柱子，落地的柱子常用管脚榫或套顶榫与柱顶石结合（图1-7），以固定柱脚，增强构架的稳定性。
一些较大规模的古建筑，由于柱子直径大，且有槛墙围护，其稳定性较好，为了制作安装方便，常将柱子根部做成平面，柱顶石也不留海眼。
（1）管脚榫
管脚榫的长度、厚度一般为柱径的2/10～3/10，榫头截面或方或圆，端部略有收缩，便于装入海眼。
（2）套顶榫
套顶榫是一种长度和截面尺寸均较大，并穿透柱顶石直接落脚于磉墩的长榫，其长度一般为柱子露明部分的1/5～1/3，榫径为柱径的1/2～4/5。
套顶榫多用于长廊的柱子，每隔二三根柱用一根套顶榫柱；套顶榫也常用于地势高、承受风荷载较大的古建筑柱子，以加强结构的稳定性。
2）垂直构件与水平构件交结的榫卯
垂直构件柱子与水平构件梁枋拉结、相交部位，常用馒头榫（图1-7）、燕尾榫和箍头榫（图1-8）、透榫和半榫（图1-9）。
图1-7 管脚榫和套顶榫图1-8 燕尾榫和箍头榫
D为柱径
（1）馒头榫
馒头榫是柱头与梁头垂直相交时所使用的榫子，与之相对应的是梁头底面的海眼。馒头榫的尺寸与管脚榫相同；梁底的海眼要根据馒头榫的尺寸凿作，并在海眼的四周铲出八字楞，以便安装。
（2）燕尾榫
燕尾榫多用于拉结联系构件，如檐枋、额枋、随梁枋、金枋、脊枋等水平构件与柱头相交的部位。燕尾榫又称大头榫、银锭榫，其端部宽、根部窄，与之相应的卯口则里面大、外面小，安上之后，构件不会出现拔榫现象，是一种很好的结构榫卯。在大木构件中，凡是需要拉结，并且可以用上起下落的方法进行安装的部位，都使用燕尾榫，以增强木构架的稳固性。
展开
