中國(guó)傳統(tǒng)木建筑結(jié)構(gòu)秩序探析

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摘要:木構(gòu)架的連接思維可以分為層疊與連架，中國(guó)傳統(tǒng)木構(gòu)的層疊與連架方式獨(dú)特，但對(duì)此的研究還不夠充分。立足于節(jié)點(diǎn)，通過大量案例研究，梳理了中國(guó)傳統(tǒng)木構(gòu)體系的結(jié)構(gòu)秩序，并根據(jù)整體結(jié)構(gòu)秩序以及微觀節(jié)點(diǎn)形式的不同對(duì)常見的木構(gòu)架做了系統(tǒng)分類。

關(guān)鍵詞:中國(guó)傳統(tǒng)木構(gòu)，節(jié)點(diǎn)，結(jié)構(gòu)秩序

0引言

結(jié)構(gòu)體是由結(jié)構(gòu)元素按照一定的組織法則構(gòu)成的，它的三要素是力、幾何和材料，其中力的改向是結(jié)構(gòu)的抽象本質(zhì)。在工匠同時(shí)負(fù)責(zé)設(shè)計(jì)和建造的時(shí)代，沒有人專門研究力，所以傳統(tǒng)建筑中只有幾何形式和材料的概念［1］。經(jīng)過長(zhǎng)期的建造實(shí)踐，中國(guó)傳統(tǒng)木構(gòu)建筑的構(gòu)件組織形成了一些定式，記載在營(yíng)造法式和營(yíng)造則例中。這些定式表面上是形式(幾何)秩序，深層是力的改向秩序，也就是結(jié)構(gòu)秩序。節(jié)點(diǎn)(joint)是指分離物體在幾何關(guān)系上連接的部分，無論是從幾何還是材料概念上，節(jié)點(diǎn)對(duì)理解建筑的形式秩序乃至力的改向秩序至關(guān)重要。本文以節(jié)點(diǎn)為切入點(diǎn)，探討傳統(tǒng)木構(gòu)實(shí)例的幾何形式組織秩序，解析深層次的力的改向秩序。

1節(jié)點(diǎn)與結(jié)構(gòu)秩序的關(guān)系

“凡一座建筑物皆因其材料而產(chǎn)生結(jié)構(gòu)法”［2］，材料的特性提供形式的可能，而如何運(yùn)用材料決定了形式的最終選擇。森佩爾的觀點(diǎn)———決定形式差異的是材料形成的理念而不是材料本身，精準(zhǔn)說明了此原理。材料的處理方式中最重要的是建構(gòu)思維，也就是連接思維。木結(jié)構(gòu)的連接思維分為層疊和連架。層疊是層的豎向疊加，連架是架的并置。層疊思維下結(jié)構(gòu)元素依靠重力的擠壓來形成實(shí)體結(jié)構(gòu)，因?yàn)橛休^強(qiáng)的重力作用，節(jié)點(diǎn)只需限制相鄰構(gòu)件之間的錯(cuò)動(dòng)，受力以壓力和剪力為主。連架思維下線狀結(jié)構(gòu)元素依靠相互拉結(jié)形成整體的框架結(jié)構(gòu)，由于整體結(jié)構(gòu)較輕，節(jié)點(diǎn)需要限制三維的移動(dòng)，可以承受拉力、壓力、剪力。層疊與連架是原始的連接思維方式，人類早期的建構(gòu)方式大致是類似的，如何層疊和連架才是結(jié)構(gòu)秩序不同的決定因素。中國(guó)傳統(tǒng)木構(gòu)的類型多，不同的形式多有交融［3］，綜合以往著作，作者整理出不同的時(shí)期工匠以及學(xué)者對(duì)傳統(tǒng)木構(gòu)的分類［4］(見表1)。從表1中可以看出，傳統(tǒng)木構(gòu)分類的關(guān)鍵在于整體結(jié)構(gòu)組織秩序以及局部連接方式的差異。整體結(jié)構(gòu)組織秩序差異體現(xiàn)的是宏觀節(jié)點(diǎn)組合的差異，局部連接方式的差異體現(xiàn)的是微觀節(jié)點(diǎn)形式的差異，因此節(jié)點(diǎn)是構(gòu)架類型區(qū)分的基準(zhǔn)。張十慶先生根據(jù)建構(gòu)思維對(duì)傳統(tǒng)木構(gòu)的類型做了梳理，認(rèn)為傳統(tǒng)木構(gòu)的層疊有箱式層疊(井干式)和框式層疊(殿閣式)的模式，而連架有串式連架(穿斗式)和梁式連架(廳堂式)的模式。這種分類綜合考慮了連接模式和演化順序。進(jìn)一步來說，箱式層疊和框式層疊的分類依據(jù)的是整體結(jié)構(gòu)組織秩序，殿閣式的斗拱層在唐宋與明清時(shí)期有明顯的結(jié)構(gòu)構(gòu)成區(qū)別，因此本文將其細(xì)分為箱式+框式層疊以及框式層疊兩種秩序。廳堂式的概念是“屋內(nèi)柱皆隨舉勢(shì)定其短長(zhǎng)”［5］，是一種宏觀的結(jié)構(gòu)組織類型，根據(jù)局部連接方式它有穿斗式廳堂(插梁式)和抬梁式廳堂的區(qū)分，因此廳堂作為梁式連架的代表是不準(zhǔn)確的。根據(jù)整體結(jié)構(gòu)組織秩序(宏觀節(jié)點(diǎn)組合)和局部連接方式(微觀節(jié)點(diǎn)形式)，本文在張十慶的研究基礎(chǔ)上對(duì)傳統(tǒng)木構(gòu)進(jìn)行了更詳細(xì)的分類，見圖1。

2基于節(jié)點(diǎn)的傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)原生分類:井干式層疊與穿斗式連架

傳統(tǒng)木構(gòu)的原生層疊方式是箱式層疊，即井干式層疊，它是不同建筑文化共有的結(jié)構(gòu)現(xiàn)象。井干結(jié)構(gòu)以圓形原木或者是方形、半圓形等規(guī)格相近的加工材料層層相壓，在角部挖榫連接。它沒有柱這種力傳遞方向明確的豎向構(gòu)件，只有橫向構(gòu)件，橫向構(gòu)件之間的連接類似于砌體，所有的接觸面都可以傳遞力，所以力的傳遞路徑不清晰(見圖2)。連架的基本邏輯是不同方向的構(gòu)件在空間拉結(jié)形成整體木構(gòu)(見圖3)，它形成的是典型的框架結(jié)構(gòu)。在古代中國(guó)，主流的連架組織模式是橫架模式:構(gòu)件先組成橫向構(gòu)架，再被縱向構(gòu)件拉結(jié)為整體木構(gòu)。穿斗結(jié)構(gòu)代表了中國(guó)連架型結(jié)構(gòu)最基本的結(jié)構(gòu)形式和原生形態(tài)［6］。它的豎向構(gòu)件是連續(xù)的而橫向構(gòu)件是斷開的，承擔(dān)重力的檁與柱子連接，橫向枋主要起拉結(jié)作用，當(dāng)某些柱不落地立在橫向連接件時(shí)，枋同時(shí)承擔(dān)了梁的功能(見圖4)。對(duì)于穿斗結(jié)構(gòu)來說，節(jié)點(diǎn)提供了清晰的力流轉(zhuǎn)向路徑:重力由椽匯集給檁，通過檁與柱的節(jié)點(diǎn)傳遞給柱轉(zhuǎn)化為豎向力，并通過落地柱傳遞給大地，在不落地柱部分豎向力通過柱枋節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)為水平向的力再通過枋柱節(jié)點(diǎn)轉(zhuǎn)化為沿落地柱的豎向力。

3基于節(jié)點(diǎn)的傳統(tǒng)木結(jié)構(gòu)衍生分類

3．1箱式層疊+框式層疊

中國(guó)傳統(tǒng)木構(gòu)里獨(dú)特并且影響深遠(yuǎn)的結(jié)構(gòu)組合方式是箱式層疊與框式層疊的疊加，它的典型代表是明清以前鋪?zhàn)鲗訛榫蓸?gòu)成的殿堂和樓閣。鋪?zhàn)鲗泳蓸?gòu)成的殿堂在營(yíng)造法式圖例里有典型描繪，它的特點(diǎn)是主體結(jié)構(gòu)的柱基本等高，上疊加鋪?zhàn)鲗?，最上疊加屋蓋層，施工時(shí)可按水平層安裝或拆卸［8］。這種結(jié)構(gòu)將井干與框架結(jié)構(gòu)結(jié)合，克服了井干式空間不靈活的缺點(diǎn)(見圖5)。它整體上是層疊的秩序，局部柱層混合了連架的秩序。井干式鋪?zhàn)鲗拥臉?gòu)件組合方式是多樣化的，有單一材的縱橫和斜向疊加，比如日本飛鳥時(shí)代的法隆寺金堂鋪?zhàn)鲗?反映南北朝木構(gòu)技術(shù))(見圖6);還有常見的斗和拱層疊的形式，比如唐佛光寺大殿(見圖7)，它的扶壁拱是井干特征的體現(xiàn);也有原始的井干的形式，如遼山西應(yīng)縣木塔的暗層鋪?zhàn)鲗?見圖8)。

3．2框式層疊明清時(shí)期殿堂在形式上有明確的豎向分層，但它的斗拱層和井干式鋪?zhàn)鲗油耆煌?，這些斗拱層在受力上并不是一個(gè)獨(dú)立穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)層。從明代太廟戟門的結(jié)

構(gòu)分解圖可以明顯看出此特點(diǎn)(見圖9a)):屋架層檁條的出挑依靠的是梁而非斗拱節(jié)點(diǎn)，斗拱節(jié)點(diǎn)基本只起到了屋架層和框架柱之間的連接作用，對(duì)豎向力的傳導(dǎo)貢獻(xiàn)很小。因此明清時(shí)期的殿堂可以被定義為框式層疊:整體的結(jié)構(gòu)秩序是層疊的，但由于鋪?zhàn)鲗颖旧聿皇强梢苑€(wěn)定受力的結(jié)構(gòu)層，整體結(jié)構(gòu)依靠框架柱之間的相互拉結(jié)作用而穩(wěn)定。與明清時(shí)期無斗拱的小式建筑做比較(見圖9b))，可以更直觀看出來:明清殿堂與無斗拱建筑的在力的改向上無實(shí)質(zhì)區(qū)別，它是在無斗拱的小式建筑上增添了一個(gè)起過渡作用的斗拱墊層。

3．3抬梁式連架

在整體的連架秩序中，有一部分木構(gòu)在整體柱與柱之間依靠聯(lián)系構(gòu)件的相互拉結(jié)保持穩(wěn)定，但在檁與柱、梁的節(jié)點(diǎn)部分有層疊特征，但不像框式層疊有明確的豎向結(jié)構(gòu)分層。這種局部層疊的節(jié)點(diǎn)做法稱為“抬梁”:將梁抬置在柱上，再在上面放檁。抬梁式連架的結(jié)構(gòu)秩序來源于層疊思維與連架思維的相互影響，它綜合了連架型整體結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性強(qiáng)以及層疊型空間跨度大的優(yōu)點(diǎn)，是主流木構(gòu)最終趨向的形態(tài)，是木結(jié)構(gòu)建筑在空間適用下的最好選擇。抬梁式連架的節(jié)點(diǎn)反映了梁構(gòu)件之間的組織關(guān)系，在力的傳遞上，重力由檁傳遞給較短的梁，通過梁與梁之間的過渡構(gòu)件傳遞給較下一級(jí)梁，經(jīng)過層層梁的階梯形傳遞，重力最終匯聚到柱子傳遞給基礎(chǔ)。此結(jié)構(gòu)秩序下的結(jié)構(gòu)形式多樣，但力的改向本質(zhì)是一樣的。根據(jù)梁間過渡構(gòu)件形態(tài)的不同，抬梁式連架可以被分為“疊斗式(見圖10)”———梁之間過渡構(gòu)件是斗拱，以及“蜀柱式”(見圖11)———梁之間過渡構(gòu)件是短柱，還有“疊斗與蜀柱混合式”［14］(見圖12)。其中疊斗式因?yàn)槭褂昧艘?guī)格化的層疊構(gòu)件，形式秩序強(qiáng)烈，用在規(guī)格比較高的廳堂中。

4結(jié)語

連接思維決定了結(jié)構(gòu)形式，傳統(tǒng)木構(gòu)的連接思維可以分為層疊和連架。中國(guó)傳統(tǒng)木構(gòu)的原生層疊方式是井干式，這是一種箱式層疊，節(jié)點(diǎn)形式不明確，力傳播路徑不清晰。中國(guó)傳統(tǒng)原生的連架方式是穿斗式連架，它是一種典型的框架，節(jié)點(diǎn)形式明確，力傳播路徑清晰。傳統(tǒng)木構(gòu)的箱式層疊與穿斗式連架進(jìn)一步發(fā)展，并相互滲透，衍生出箱式層疊+框式層疊的早期殿閣，以及抬梁式連架，兩者混合了穿斗和層疊的連接思維。早期的殿堂中，從鋪?zhàn)鲗拥街鶎?，?jié)點(diǎn)呈現(xiàn)從復(fù)雜到明確的過渡，力的轉(zhuǎn)折路徑由不清晰變得清晰;抬梁式連架是后期主流的木構(gòu)形態(tài)，它結(jié)合了連架的結(jié)構(gòu)優(yōu)勢(shì)和層疊的空間優(yōu)勢(shì);早期殿閣在明清時(shí)期發(fā)展為框式層疊，是連架思維對(duì)層疊思維進(jìn)一步影響的結(jié)果。

作者:安楨 單位:上海天華建筑設(shè)計(jì)有限公司北京分公司