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【中国古建筑结构简述】

2016-09-07  冯子

 在纷纭繁复的世界建筑丛中,中国古代建筑为东方独立系统,历经数千年的继承演变,形成一个流布区域广大、建造制度严谨、工艺传统考究的建筑体系。无论在社会需要上,平面布置上,用料及结构整体性、坚固性、抗震性等,以及艺术思想与技巧上,中国古建筑全有其独特的风格及规律。这些独特之处,不仅对当今建筑的设计、创作有参考借鉴作用,而且对弘扬民族精神、光大中华文化以及丰富人类文明等,具有重大而深远的意义。中国园林建筑的建设继承了古建筑的主体建造精髓,追溯和了解古建筑的基本结构和建筑特征,对于我们熟悉、掌握园林建筑的基本构造和构件组成具有一定的助益。
几千年来,中国建筑,无论宫殿、庙宇,还是亭廊、民舍,尽管各自规模、体量不同,质量有别,但均由若干单个独立建筑物集合而成,而且从总的历史发展趋势来看,均始终保留着三个基本要素:台基部分,木构部分及屋顶部分,并一直沿着以木构架为主体的方向不断发展。在外形上,我国古代建筑最具代表性和特色的部分是屋顶部分,其建筑形式、建筑等级、建筑艺术等方面都有十分详细、完整的规定,为中国建筑博得了最大荣誉。在内部结构上,我国古代建筑最经艰巨努力和繁复演变的是支承屋顶的木造骨架部分,其技艺的精湛、构架体系的有机组合、各部构件承力的科学运作以及成功造就广深出檐和壮丽屋面的结构法,实为中国建筑精华之所在,在世界古代建筑中可谓独树一帜。台基的高大雄伟又是我国古代建筑的一个突出特点,舒展发达的基座衬托庄严巍峨的宫殿庙宇,形成中国建筑特有的立体布局。关于中国建筑的历代演变、群体布局、各式建筑风格及地区差异、自然文化等特征,这里不再详述,下面仅以现今最常见的明清单体建筑为主,对我国古建筑的基本构造特征及其各部功用做一粗浅简要的叙述。
  一、木构架体系
  到了明清时期,中国古代建筑经过不断继承与革新,建筑材料、建筑结构、建筑类型以及各部分构材的名称、权衡尺寸和工程营造、算法则例等,获得了最充分地发展和完善,达到了其发展的最高峰。其间木构架体系是发展的主体,为中国古代建筑的主流。木构架在结构上可分作三大部:竖的支重部分——柱;横的被支部分──梁、枋、桁、和椽及其他附属部分;横竖两部分间的过渡部分──斗拱。其基本构造方式是沿房屋进深方向用立柱和横梁组成构架,以数层重迭的梁架,逐层缩小,逐级加高,直至最上一层梁上立脊瓜柱,构成一榀木构架。在平行的两组木构架之间,用纵向的枋联络柱上端,并在各层梁头和脊瓜柱上安置若干与构架成正交的桁(檩)。这些桁(檩)上除密排椽子以承载屋面重量以外,桁(檩)本身还具有联系构架的作用。这样由两组木构架形成的空间称为“间”。以上这种构架结构方式称为抬梁式,是古建筑木结构中三种不同结构方式(抬梁式、穿斗式、井干式)中最典型、最常用的一种。一座房屋通常由若干“间”沿面阔方向排列为长方形平面。另外木构架结构还可以组造像多角形、园形等特殊平面建筑及塔、楼阁等多层建筑形式。木结构支承屋顶,不同形式的屋顶由结构形式不同的木构架造就,最常见的有庑殿、歇山、悬山和硬山这四种形式。
木结构中使用斗拱,是中国建筑构架中最显著且独有的特征。屋顶的椽飞支出形成出檐,檐支承在檐桁(檩)上,为求得檐伸出之广远,用重叠的曲木(翘)向外支出,以承挑檐桁(檩)。为减少桁与翘相交处的剪力,在翘头加横曲木(拱)。在拱两端、拱翘相交处,用斗形木块(斗)承连于上下两层拱或翘之间。这样由诸多曲木和斗形木块组合成的集体(称为一攒),叫做斗拱。根据斗拱在构架中的位置可分为:在柱上──柱头科;在柱间额枋上──平身科;在屋角柱头上──角科。斗拱的力学职能是使屋顶重量逐次集中下传至柱头上,无论在建筑物内、外,斗拱无疑是纵横构件搭接起来的弹性节点,同时又是拓展屋顶结构与立柱间最重要的关节,确有等同于现代建筑中等强悬臂梁的作用。此外构架中所用成组斗拱,每组斗拱又好似一个大弹簧,地震时对缓解震动冲击,减轻整个木构架的破坏程度,起到了关键作用。斗拱的艺术效应同样不可讳认,斗拱广泛运用于构架各部的节点上,特别是高大的殿堂和楼阁建筑中,仿佛朵朵莲花般的斗拱将整个屋顶承托而起,屋顶巍然高耸,扩张的檐部如翼轻展,出檐深度越大,檐下斗拱层数(“出踩”)也越多,雄壮而纤巧的斗拱为中国建筑宏伟壮丽、雍容夺目的艺术形象增添了无穷的魅力。由此可见我们的祖先深明力学与美学相一致的重要性。
  木构架中使用榫卯组合连接木构件是中国古建筑的又一大特点。我国古代建筑是用木构件组合而成的框架体系,构架中所有节点普遍使用木构榫卯连接,这样各构件不仅连接严谨可靠、受力均匀合理,同时又具有一定的柔性和伸缩性。例如固定垂直构件(各种柱子)使用管脚榫或套顶榫; 垂直构件与水平构件拉接、相交使用馒头榫、透榫; 水平构件连接互交使用刻半榫、燕尾榫、卡腰榫等等大木榫卯有二十几种。这种构件的结合方式使整个构架具有一定的整体刚度和较好的恢复变形能力,特别在地震时,对抵制摩擦、挤压,吸收部分冲击力、消减地震能量等效能极为卓著。大量震害情况一再表明,中国古代木构建筑在剧烈地震中,尽管会产生大幅度摇晃、结构变形,但只要木构架不折榫、不拔榫,就会“晃而不散,摇而不倒”。当震波消失后,整个构架仍能很快恢复原状。所谓“墙倒柱立屋不塌”,其道理已不仅仅在于木构架的承重作用,而关键是在于木结构本身梁架、斗拱、柱和基础之间玄妙的有机组合。
  二、屋顶
 如前所述,中国建筑最典型的外部象征是其屋顶全部的曲线及轮廓,而其实质则是结构上最直接而自然的结果,并无超出力学原理或故作渲染之处。像“翼角翘起”、“飞檐”及梁架“举折”的逐层提高,这些从外表上突出显示中国建筑庄重、华美的屋顶曲线,实则是梁架、椽、飞纯自然的结构表现,而且无论防雨排水还是遮阳透光,屋顶曲线结构与建筑、实用与美观、内部构造与外部功用极恰当合理的结合,成为整个建筑物美丽的冠冕。
  屋顶从木结构的结构形式上可分为庑殿、歇山、悬山和硬山四种常见形式,此外还有攒尖、舻顶等形式,每种形式又可有重檐形式。封建社会屋顶形式有着严格的等级制度,重檐庑殿为最尊,重檐歇山次之,以下为单檐庑殿,单檐歇山,悬山,直至硬山。屋顶瓦作在形制上分为大式和小式,宫殿庙宇用瓦多为大式,材料用琉璃瓦或布瓦(青瓦),普通民宅只能用小式布瓦(青瓦)。布瓦质地松且有孔,下雨时雨水先浸泡瓦后方能泄下,所以干与湿时的屋顶重量相差很大。琉璃瓦表面有釉子,完全不吸水,虽平时重量较大,但雨水排泄迅捷顺畅,雨后屋顶重量也不增加,仍不失其美丽,而且耐久坚固。屋顶两坡相交处或屋顶两端,都做“脊”,其结构上是处理两坡及坡端瓦的衔接收分手段,建筑上是处理两坡及坡端的防水手段,艺术上又可说是起到了勾划、加强屋顶曲线轮廓的功用。不同位置上的屋脊有各种不同的名称:有正脊、垂脊、戗脊和角脊等,建筑越雄伟,脊就高大,脊的线条也越复杂,屋顶结构形式、使用材料和脊的形式这三方面本身及相互的变换、组合,变化纷繁,这便是中国古建筑绚丽多彩、不拘一格的独到之处。
 三、台基
  台基是木结构的基础部分,在中国建筑里也是特别发达的一部,看惯了由三部合成的我国古代建筑,即下部宽大的台基; 中部明快的墙、柱; 上部雄健的屋顶,便感觉到下无台基的建筑是很不协调的。台基各部的尺寸,是受屋顶出檐深度和檐柱径等制约的,均有一定的权衡比例关系,即整座台基的长、宽、高,其尺度是根据屋顶和木构架设计确定的。台基的作用除承担整个建筑荷载外,还在建筑的防水、防潮、抗寒、抗震等方面有其功用,高大的台基将建筑物与地表面隔离开来,不仅可以抵御雨水甚至洪水对基础的冲击,而且可以阻隔潮湿、寒冻及减缓地震力对柱础的扰动。台基对建筑物整体的艺术造型、建筑美学及营造规格、建筑等级更有其特别的意图,台基体积的大小、雕饰的深浅、台阶的数量均意味着建筑对象、建筑功用的尊卑、贵贱。典型的台基如“须弥座”,须弥座是宫殿式建筑台基的一种形式,为中国古建筑台基发展、演变的最高峰,其高度一般比普通台基高,规格、等级更为上,带有石头栏杆的须弥座,其高度更可以根据需要做较大的增加。特别由白色大理石建造的带栏杆须弥座台基,其雄壮、舒展的体态把中国建筑的尊大、庄重感表现得更为鲜明,所谓“中国味”建筑的奥妙就在于其历经数千年文化、制度、风俗、传统、工艺的千锤百炼、千磨万击。
 以上从三个最基本方面浅要介绍了我国古代建筑的基本特征,以对其有个大至了解,至于更深更广地认识古建筑,还需从结构、施工以及园林、彩画等方面进行细致深入地研究。

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