中國傳統(tǒng)木建筑結構秩序探析
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摘要:木構架的連接思維可以分為層疊與連架，中國傳統(tǒng)木構的層疊與連架方式獨特，但對此的研究還不夠充分。立足于節(jié)點，通過大量案例研究，梳理了中國傳統(tǒng)木構體系的結構秩序，并根據整體結構秩序以及微觀節(jié)點形式的不同對常見的木構架做了系統(tǒng)分類。
關鍵詞:中國傳統(tǒng)木構，節(jié)點，結構秩序
0引言
結構體是由結構元素按照一定的組織法則構成的，它的三要素是力、幾何和材料，其中力的改向是結構的抽象本質。在工匠同時負責設計和建造的時代，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］。經過長期的建造實踐，中國傳統(tǒng)木構建筑的構件組織形成了一些定式，記載在營造法式和營造則例中。這些定式表面上是形式(幾何)秩序，深層是力的改向秩序，也就是結構秩序。節(jié)點(joint)是指分離物體在幾何關系上連接的部分，無論是從幾何還是材料概念上，節(jié)點對理解建筑的形式秩序乃至力的改向秩序至關重要。本文以節(jié)點為切入點，探討傳統(tǒng)木構實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)點與結構秩序的關系
“凡一座建筑物皆因其材料而產生結構法”［2］，材料的特性提供形式的可能，而如何運用材料決定了形式的最終選擇。森佩爾的觀點———決定形式差異的是材料形成的理念而不是材料本身，精準說明了此原理。材料的處理方式中最重要的是建構思維，也就是連接思維。木結構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。層疊思維下結構元素依靠重力的擠壓來形成實體結構，因為有較強的重力作用，節(jié)點只需限制相鄰構件之間的錯動，受力以壓力和剪力為主。連架思維下線狀結構元素依靠相互拉結形成整體的框架結構，由于整體結構較輕，節(jié)點需要限制三維的移動，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，人類早期的建構方式大致是類似的，如何層疊和連架才是結構秩序不同的決定因素。中國傳統(tǒng)木構的類型多，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期工匠以及學者對傳統(tǒng)木構的分類［4］(見表1)。從表1中可以看出，傳統(tǒng)木構分類的關鍵在于整體結構組織秩序以及局部連接方式的差異。整體結構組織秩序差異體現的是宏觀節(jié)點組合的差異，局部連接方式的差異體現的是微觀節(jié)點形式的差異，因此節(jié)點是構架類型區(qū)分的基準。張十慶先生根據建構思維對傳統(tǒng)木構的類型做了梳理，認為傳統(tǒng)木構的層疊有箱式層疊(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。進一步來說，箱式層疊和框式層疊的分類依據的是整體結構組織秩序，殿閣式的斗拱層在唐宋與明清時期有明顯的結構構成區(qū)別，因此本文將其細分為箱式+框式層疊以及框式層疊兩種秩序。廳堂式的概念是“屋內柱皆隨舉勢定其短長”［5］，是一種宏觀的結構組織類型，根據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確的。根據整體結構組織秩序(宏觀節(jié)點組合)和局部連接方式(微觀節(jié)點形式)，本文在張十慶的研究基礎上對傳統(tǒng)木構進行了更詳細的分類，見圖1。
2基于節(jié)點的傳統(tǒng)木結構原生分類:井干式層疊與穿斗式連架
傳統(tǒng)木構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構現象。井干結構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件，只有橫向構件，橫向構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件在空間拉結形成整體木構(見圖3)，它形成的是典型的框架結構。在古代中國，主流的連架組織模式是橫架模式:構件先組成橫向構架，再被縱向構件拉結為整體木構。穿斗結構代表了中國連架型結構最基本的結構形式和原生形態(tài)［6］。它的豎向構件是連續(xù)的而橫向構件是斷開的，承擔重力的檁與柱子連接，橫向枋主要起拉結作用，當某些柱不落地立在橫向連接件時，枋同時承擔了梁的功能(見圖4)。對于穿斗結構來說，節(jié)點提供了清晰的力流轉向路徑:重力由椽匯集給檁，通過檁與柱的節(jié)點傳遞給柱轉化為豎向力，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)點轉為水平向的力再通過枋柱節(jié)點轉化為沿落地柱的豎向力。
3基于節(jié)點的傳統(tǒng)木結構衍生分類
3．1箱式層疊+框式層疊
中國傳統(tǒng)木構里獨特并且影響深遠的結構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作層為井干構成的殿堂和樓閣。鋪作層井干構成的殿堂在營造法式圖例里有典型描繪，它的特點是主體結構的柱基本等高，上疊加鋪作層，最上疊加屋蓋層，施工時可按水平層安裝或拆卸［8］。這種結構將井干與框架結構結合，克服了井干式空間不靈活的缺點(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。井干式鋪作層的構件組合方式是多樣化的，有單一材的縱橫和斜向疊加，比如日本飛鳥時代的法隆寺金堂鋪作層(反映南北朝木構技術)(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;也有原始的井干的形式，如遼山西應縣木塔的暗層鋪作層(見圖8)。
3．2框式層疊明清時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作層完全不同，這些斗拱層在受力上并不是一個獨立穩(wěn)定的結構層。從明代太廟戟門的結
構分解圖可以明顯看出此特點(見圖9a)):屋架層檁條的出挑依靠的是梁而非斗拱節(jié)點，斗拱節(jié)點基本只起到了屋架層和框架柱之間的連接作用，對豎向力的傳導貢獻很小。因此明清時期的殿堂可以被定義為框式層疊:整體的結構秩序是層疊的，但由于鋪作層本身不是可以穩(wěn)定受力的結構層，整體結構依靠框架柱之間的相互拉結作用而穩(wěn)定。與明清時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質區(qū)別，它是在無斗拱的小式建筑上增添了一個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，有一部分木構在整體柱與柱之間依靠聯系構件的相互拉結保持穩(wěn)定，但在檁與柱、梁的節(jié)點部分有層疊特征，但不像框式層疊有明確的豎向結構分層。這種局部層疊的節(jié)點做法稱為“抬梁”:將梁抬置在柱上，再在上面放檁。抬梁式連架的結構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構穩(wěn)定性強以及層疊型空間跨度大的優(yōu)點，是主流木構最終趨向的形態(tài)，是木結構建筑在空間適用下的最好選擇。抬梁式連架的節(jié)點反映了梁構件之間的組織關系，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件傳遞給較下一級梁，經過層層梁的階梯形傳遞，重力最終匯聚到柱子傳遞給基礎。此結構秩序下的結構形式多樣，但力的改向本質是一樣的。根據梁間過渡構件形態(tài)的不同，抬梁式連架可以被分為“疊斗式(見圖10)”———梁之間過渡構件是斗拱，以及“蜀柱式”(見圖11)———梁之間過渡構件是短柱，還有“疊斗與蜀柱混合式”［14］(見圖12)。其中疊斗式因為使用了規(guī)格化的層疊構件，形式秩序強烈，用在規(guī)格比較高的廳堂中。
4結語
連接思維決定了結構形式，傳統(tǒng)木構的連接思維可以分為層疊和連架。中國傳統(tǒng)木構的原生層疊方式是井干式，這是一種箱式層疊，節(jié)點形式不明確，力傳播路徑不清晰。中國傳統(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)點形式明確，力傳播路徑清晰。傳統(tǒng)木構的箱式層疊與穿斗式連架進一步發(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，從鋪作層到柱層，節(jié)點呈現從復雜到明確的過渡，力的轉折路徑由不清晰變得清晰;抬梁式連架是后期主流的木構形態(tài)，它結合了連架的結構優(yōu)勢和層疊的空間優(yōu)勢;早期殿閣在明清時期發(fā)展為框式層疊，是連架思維對層疊思維進一步影響的結果。
作者:安楨 單位:上海天華建筑設計有限公司北京分公司