浅析中国传统木建筑结构秩序

浅析中国传统木建筑结构秩序

陈少白

330327199212070232 浙江杭州

摘要:木构架的连接思维可以分为层叠与连架，中国传统木构的层叠与连架方式独特，但对此的研究还不够充分。立足于节点，通过大量案例研究，梳理了中国传统木构体系的结构秩序，并根据整体结构秩序以及微观节点形式的不同对常见的木构架做了系统分类。

关键词:中国传统木构，节点，结构秩序

0引言

结构体是由结构元素按照一定的组织法则构成的，它的三要素是力、几何和材料，其中力的改向是结构的抽象本质。在工匠同时负责设计和建造的时代，没有人专门研究力，所以传统建筑中只有几何形式和材料的概念［1］。经过长期的建造实践，中国传统木构建筑的构件组织形成了一些定式，记载在营造法式和营造则例中。这些定式表面上是形式(几何)秩序，深层是力的改向秩序，也就是结构秩序。节点(joint)是指分离物体在几何关系上连接的部分，无论是从几何还是材料概念上，节点对理解建筑的形式秩序乃至力的改向秩序至关重要。本文以节点为切入点，探讨传统木构实例的几何形式组织秩序，解析深层次的力的改向秩序。

1节点与结构秩序的关系

“凡一座建筑物皆因其材料而产生结构法”［2］，材料的特性提供形式的可能，而如何运用材料决定了形式的最终选择。森佩尔的观点———决定形式差异的是材料形成的理念而不是材料本身，精准说明了此原理。材料的处理方式中最重要的是建构思维，也就是连接思维。木结构的连接思维分为层叠和连架。层叠是层的竖向叠加，连架是架的并置。层叠思维下结构元素依靠重力的挤压来形成实体结构，因为有较强的重力作用，节点只需限制相邻构件之间的错动，受力以压力和剪力为主。连架思维下线状结构元素依靠相互拉结形成整体的框架结构，由于整体结构较轻，节点需要限制三维的移动，可以承受拉力、压力、剪力。层叠与连架是原始的连接思维方式，人类早期的建构方式大致是类似的，如何层叠和连架才是结构秩序不同的决定因素。中国传统木构的类型多，不同的形式多有交融［3］，综合以往著作，作者整理出不同的时期工匠以及学者对传统木构的分类［4］(见表1)。从表1中可以看出，传统木构分类的关键在于整体结构组织秩序以及局部连接方式的差异。整体结构组织秩序差异体现的是宏观节点组合的差异，局部连接方式的差异体现的是微观节点形式的差异，因此节点是构架类型区分的基准。张十庆先生根据建构思维对传统木构的类型做了梳理，认为传统木构的层叠有箱式层叠(井干式)和框式层叠(殿阁式)的模式，而连架有串式连架(穿斗式)和梁式连架(厅堂式)的模式。这种分类综合考虑了连接模式和演化顺序。进一步来说，箱式层叠和框式层叠的分类依据的是整体结构组织秩序，殿阁式的斗拱层在唐宋与明清时期有明显的结构构成区别，因此本文将其细分为箱式+框式层叠以及框式层叠两种秩序。厅堂式的概念是“屋内柱皆随举势定其短长”［5］，是一种宏观的结构组织类型，根据局部连接方式它有穿斗式厅堂(插梁式)和抬梁式厅堂的区分，因此厅堂作为梁式连架的代表是不准确的。根据整体结构组织秩序(宏观节点组合)和局部连接方式(微观节点形式)，本文在张十庆的研究基础上对传统木构进行了更详细的分类，见图1。

2基于节点的传统木结构原生分类:井干式层叠与穿斗式连架

传统木构的原生层叠方式是箱式层叠，即井干式层叠，它是不同建筑文化共有的结构现象。井干结构以圆形原木或者是方形、半圆形等规格相近的加工材料层层相压，在角部挖榫连接。它没有柱这种力传递方向明确的竖向构件，只有横向构件，横向构件之间的连接类似于砌体，所有的接触面都可以传递力，所以力的传递路径不清晰(见图2)。连架的基本逻辑是不同方向的构件在空间拉结形成整体木构(见图3)，它形成的是典型的框架结构。在古代中国，主流的连架组织模式是横架模式:构件先组成横向构架，再被纵向构件拉结为整体木构。穿斗结构代表了中国连架型结构最基本的结构形式和原生形态［6］。它的竖向构件是连续的而横向构件是断开的，承担重力的檩与柱子连接，横向枋主要起拉结作用，当某些柱不落地立在横向连接件时，枋同时承担了梁的功能(见图4)。对于穿斗结构来说，节点提供了清晰的力流转向路径:重力由椽汇集给檩，通过檩与柱的节点传递给柱转化为竖向力，并通过落地柱传递给大地，在不落地柱部分竖向力通过柱枋节点转为水平向的力再通过枋柱节点转化为沿落地柱的竖向力。

3基于节点的传统木结构衍生分类

3．1箱式层叠+框式层叠

中国传统木构里独特并且影响深远的结构组合方式是箱式层叠与框式层叠的叠加，它的典型代表是明清以前铺作层为井干构成的殿堂和楼阁。铺作层井干构成的殿堂在营造法式图例里有典型描绘，它的特点是主体结构的柱基本等高，上叠加铺作层，最上叠加屋盖层，施工时可按水平层安装或拆卸［8］。这种结构将井干与框架结构结合，克服了井干式空间不灵活的缺点(见图5)。它整体上是层叠的秩序，局部柱层混合了连架的秩序。井干式铺作层的构件组合方式是多样化的，有单一材的纵横和斜向叠加，比如日本飞鸟时代的法隆寺金堂铺作层(反映南北朝木构技术)(见图6);还有常见的斗和拱层叠的形式，比如唐佛光寺大殿(见图7)，它的扶壁拱是井干特征的体现;也有原始的井干的形式，如辽山西应县木塔的暗层铺作层(见图8)。

3．2框式层叠明清时期殿堂在形式上有明确的竖向分层，但它的斗拱层和井干式铺作层完全不同，这些斗拱层在受力上并不是一个独立稳定的结构层。从明代太庙戟门的结

构分解图可以明显看出此特点(见图9a)):屋架层檩条的出挑依靠的是梁而非斗拱节点，斗拱节点基本只起到了屋架层和框架柱之间的连接作用，对竖向力的传导贡献很小。因此明清时期的殿堂可以被定义为框式层叠:整体的结构秩序是层叠的，但由于铺作层本身不是可以稳定受力的结构层，整体结构依靠框架柱之间的相互拉结作用而稳定。与明清时期无斗拱的小式建筑做比较(见图9b))，可以更直观看出来:明清殿堂与无斗拱建筑的在力的改向上无实质区别，它是在无斗拱的小式建筑上增添了一个起过渡作用的斗拱垫层。

3．3抬梁式连架

在整体的连架秩序中，有一部分木构在整体柱与柱之间依靠联系构件的相互拉结保持稳定，但在檩与柱、梁的节点部分有层叠特征，但不像框式层叠有明确的竖向结构分层。这种局部层叠的节点做法称为“抬梁”:将梁抬置在柱上，再在上面放檩。抬梁式连架的结构秩序来源于层叠思维与连架思维的相互影响，它综合了连架型整体结构稳定性强以及层叠型空间跨度大的优点，是主流木构最终趋向的形态，是木结构建筑在空间适用下的最好选择。抬梁式连架的节点反映了梁构件之间的组织关系，在力的传递上，重力由檩传递给较短的梁，通过梁与梁之间的过渡构件传递给较下一级梁，经过层层梁的阶梯形传递，重力最终汇聚到柱子传递给基础。此结构秩序下的结构形式多样，但力的改向本质是一样的。根据梁间过渡构件形态的不同，抬梁式连架可以被分为“叠斗式(见图10)”———梁之间过渡构件是斗拱，以及“蜀柱式”(见图11)———梁之间过渡构件是短柱，还有“叠斗与蜀柱混合式”［14］(见图12)。其中叠斗式因为使用了规格化的层叠构件，形式秩序强烈，用在规格比较高的厅堂中。

4结语

连接思维决定了结构形式，传统木构的连接思维可以分为层叠和连架。中国传统木构的原生层叠方式是井干式，这是一种箱式层叠，节点形式不明确，力传播路径不清晰。中国传统原生的连架方式是穿斗式连架，它是一种典型的框架，节点形式明确，力传播路径清晰。传统木构的箱式层叠与穿斗式连架进一步发展，并相互渗透，衍生出箱式层叠+框式层叠的早期殿阁，以及抬梁式连架，两者混合了穿斗和层叠的连接思维。早期的殿堂中，从铺作层到柱层，节点呈现从复杂到明确的过渡，力的转折路径由不清晰变得清晰;抬梁式连架是后期主流的木构形态，它结合了连架的结构优势和层叠的空间优势;早期殿阁在明清时期发展为框式层叠，是连架思维对层叠思维进一步影响的结果。