中国古代建筑经过漫长的发展过程,创造出了自己独特的建筑结构体系、形式及装饰样式,历久不衰。
中国古代建筑在结构方面创造出独特的木架构形式,以此为骨架,既满足实际功能要求,同时又创造出优美的建筑形体以及相应的建筑风格。木架构结构有以下优点。
(1)取材方便。中国古代有着丰富的森林资源,特别是中原等黄土地区,木材比砖石更容易就地取材,加之木材易于运输和加工,可经济快捷地解决材料供应的问题。在长期的实践发展中,木结构的技术水平达到了成熟的地步,形成我国独特的建筑技术和艺术体系。
(2)适应性强。木架构的承重与围护结构分工明确。柱、梁、檩、枋等构件形成的框架来承受屋面、楼面的荷重,墙体只起围蔽、分隔和稳定柱子的作用。房屋内部可较自由地分隔空间,按需要砌墙、装门窗等。建筑物的灵活性极大,能广泛适应各地区寒暖不同的气候。
(3)有较强的抗震性能。木构架各个构件之间由榫卯连接,结构上属于软性连接,有韧性,在消减地震力的破坏方面具备很大的潜力。例如,山西应县佛宫寺塔距今已有900多年历史,在受过多次地震的袭击后依旧屹立,充分显示了木结构建筑抗震的能力。
(4)施工速度快。木材加工远比石料快,用木材做梁、枋比用砖石做立柱简便。唐宋以后,各种木构件的式样也已标准化和定型化,因此可对各种木构件同时加工,制成后再组合拼装。中国建筑的施工时间比起西方要快得多,欧洲古代一些教堂往往要花上百余年才能建成,而明代兴建北京宫殿和王府等建筑群,从备料到竣工只用了短短十几年。
(5)便于修缮、搬迁。由于木结构榫卯节点有可卸性的特点,替换某种构件或整座房屋拆卸搬迁都比较方便。历史上也有宫殿、庙宇拆迁异地重建的例子,如山西永济永乐宫,整组建筑群已于20世纪50年代被拆卸迁移至芮城县境内。
由于木架建筑所具有的上述优势以及古代社会对建筑的需求没有质的飞跃,木材尚能继续供应,加上传统观念的束缚以及没有强有力的外来因素的冲击,因此木架建筑一直到20世纪初仍然牢牢地占据着我国建筑的主流地位。
木架建筑也存在着一些缺陷:木材的需求量大,致使森林被大量砍伐,生态环境恶化。木构架体系因为其主要结构材料都使用木材,不利于防火,而且容易受潮和受到虫蛀,因此很难很好地保留。我国现存的古建筑中大多都是砖石材料,木构架建筑都是经过几次翻修后保留下来的。
中国木构建筑在长期的发展过程中,形成了一套与西方建筑完全不同的建筑体系,有着自己独特的风格。中国古代木构架有叠梁式、穿斗式、井干式3种不同的结构形式。
(1)叠梁式(又称抬梁式)。叠梁式是使用范围最广的一种构架形式,自春秋时期就已经出现,于唐代发展成熟。我国北方地区的宫殿、坛庙、寺院等大型建筑物多采用这种结构方式,是中国古代建筑木构架的主要形式(图1-17)。
图1-17 清式叠梁式木构架示意图
这种构架的特点是:在柱顶或柱网上的水平铺作层上,沿房屋进深方向架数层叠架的梁,梁逐层缩短,层间垫短柱或木块,最上层梁中间立小柱或三角撑,形成三角形屋架。在相邻屋架间、各层梁的两端和最上层梁中间小柱上架檩,檩间架椽,构成双坡顶房屋的空间骨架。房屋屋面的重量通过椽、檩、梁、柱传到基底。其优点是室内少柱,可获得较大的室内空间,缺点是柱梁等用材较多,且施工相对复杂。
(2)穿斗式。在汉代画像石中就已看到穿斗式构架房屋的形象。这种构架多用于南方地区民居和较小的建筑物,长江中下游地区至今还留有大量明清时期穿斗式构架的民居(图1-18)。
图1-18 穿斗式木构架示意图
穿斗式木构架的特点:沿房屋的进深方向按檩数立一排柱,每柱上架一檩,檩上布椽,屋面荷载直接由檩传至柱,不用梁。每排柱子靠穿透柱身的穿枋横向贯穿起来,并以挑枋承托出檐。每两榀构架之间使用斗枋连接。其优点是用料较少,山墙面抗风性能好,缺点是室内空间不够开阔,柱子较密。
(3)井干式。除了上述两种构架形式外,中国古代建筑中还有一种井干式结构。井干式结构中不用立柱和大梁,而以圆木或矩形、六角形木料平行向上层层叠置,在转角处木料端部交叉咬合,形成房屋四壁,形如古代井上的木围栏,再在左右两壁上立矮柱承脊檩构成房屋。
井干式结构比较原始简单,商代墓椁中已有应用,目前所见最早的井干式房屋的形象及文献都属汉代。但井干式结构耗用木材多,尺度和门窗开设都受限制,因此仅用于少数森林地区。
在木构架体系中,木构架建筑的主要结构部分被称为“大木作”,是木建筑形体和比例尺度的决定因素(图1-19)。它由柱子、梁、枋、檩、椽、斗拱等组成,各个构件的作用如下。
①柱子:直立承受上部质量的构件。
②梁:承受屋顶质量的主要水平构件,上一梁较下一梁短,层层相叠,构成屋架。
③枋:连接柱与柱的水平构件,起辅助和稳定柱梁的作用。
④檩:直接承受屋面荷载,并将荷载传到梁和枋上。一般直径和柱的直径相等。
⑤椽:垂直搁置在檩上,直接承受屋面荷载的构件。
⑥斗拱:中国传统木构架建筑中特有的构件。用于柱顶、额枋、屋檐或构架间,宋《营造法式》中称为铺作,清工部《工程做法》中称为斗科,通称为斗拱。
图1-19 宋《营造法式》“大木作”示意图
斗拱由方形的斗、升,矩形的拱及斜的昂组成,既有承重作用又起到装饰作用。斗拱的构成如图1-20所示。斗是斗形木垫块,拱是弓形的短木。拱架在斗上,向外挑出,拱端之上再安斗,这样逐层纵横交错叠加,形成上大下小的托架。
斗拱在我国历代建筑中的发展演变比较显著。早期的斗拱比较大,孤立地置于柱上或挑梁外端,分别起传递荷载于柱身和支承屋檐质量以增加出檐深度的作用,主要作为结构构件。唐、宋时期的斗拱还保持这个特点,同梁、枋结合为一体,成为保持木构架整体性的结构层的一部分。但到明、清时期,它的结构功能逐渐减少,成为在柱网和屋顶构架间起装饰作用的构件,变得纤细而密集。因此,在研究中国古代建筑时,常常以斗拱作为鉴定建筑年代的主要依据。
图1-20 斗拱构成示意图
1.栌斗 2.泥道拱 3.单材华拱4.慢拱 5.瓜子拱 6.华头子里转、第二阮华拱7.瓜子拱 8.慢拱 9.令拱10.耍头 11.下昂 12.慢拱13.令拱 14.耍头 15.村方头16.昂栓 17.交互斗 18.齐心斗19.散斗
在宋《营造法式》中,每一组斗拱称为“一朵”,用于柱上的称为柱头铺作,用于角柱上的称为转角铺作,二柱之间阑额上的称为补间铺作。清式斗拱从宋式演变而来,但名称、构造和在构架中所起作用都有变化。清式每一组斗拱称为“一攒”,用于柱上的称为柱头科,角柱上的称为角科,二柱之间阑额上的称为平身科,如图1-21所示。
图1-21 宋式斗拱承托屋檐示意图
中国古代的宫殿、寺庙、住宅等,往往是由若干单体建筑结合配置成组群。无论单体建筑规模大小,其外观轮廓均由台基、屋身、屋顶3个部分组成,如图1-22所示。
图1-22 故宫太和殿立面
(1)台基。台基在下部,由砖石砌筑,承托着整座房屋。中国古建筑中的台基一般分为两类,一类是普通的台基,是四面砖墙、里面填土、上面墁砖的台子,如图1-23所示;另一类是须弥座台基,是带有雕刻线脚的石台基,多用在较大和较重要的建筑物上,如图1-24所示。
(2)屋身。屋身是屋顶和台基之间的中间部分,由木制柱枋作骨架,墙体作围护结构,其间安装门窗。根据材料,我国古代的墙主要分为土墙、砖石墙,根据墙壁的性质和部位又可分为山墙、檐墙、槛墙、八字墙、屏风墙、照壁、隔断墙等。
图1-23 普通台基
图1-24 乾清宫须弥座台基
①山墙:山墙是位于建筑物两端的墙体。上部基本呈三角形,称为山花,如图1-25所示。古建筑为了防火,常将山墙做成防火墙(山墙高出屋面),在南方很多地方,为了使建筑看起来美观而不呆板,常做成马头墙的形式。防火山墙随着屋面层层跌落,呈阶梯式,看起来类似马头,如图1-26所示。
图1-25 山墙
图1-26 马头墙
②檐墙:处于檐柱之间的墙叫作檐墙,分为前檐墙和后檐墙,前檐墙多使用门窗装修,而后檐墙则普遍砌筑。
③槛墙:在有窗子的建筑墙面上,由地面到窗槛下的矮墙叫作槛墙,如图1-27所示。
图1-27 槛墙
④照壁:又称影壁,是在建筑或院落大门的里面或外面的一堵墙壁,对大门主要起屏障和装饰作用,如图1-28所示。
(3)屋顶。屋顶以木梁架为骨架,上面覆盖青灰瓦或琉璃瓦,并形成柔和的屋面曲线和屋角起翘,这是中国古代建筑外观形象上最显著的标志,被西方人称为中国建筑的冠冕。
图1-28 照壁
屋顶有硬山、悬山、庑殿、歇山、盝顶、攒尖等形式,每种形式又分为单檐、重檐,并可组合成多种形式,如图1-29所示。
图1-29 屋顶的形式
①硬山顶:两端山墙略高于屋面,或与屋面齐平,山墙内各有一组梁架,只是中间多一根山柱,上面托着脊檩。
②悬山顶:结构与硬山顶大致相同,只是所有的檩都伸出山墙以外,檩头上钉博风板。
③庑殿顶:也称为四坡顶,有一条正脊和四条垂脊,前后坡的构架和两坡顶一样,左右两坡也有同样的梁架檩枋,而且檩子和前后坡的檩子等高。
④歇山顶:可以看作悬山顶和庑殿顶的结合。
建筑体量的大小比例用“间”“架”这一木构架的基本构成单位来说明,建筑平面的数量单位称为“间”,建筑断面的数量单位称为“架”。木构架结构的柱子是平面上的重要因素,4根柱子围成的面积为“间”,建筑物的大小是以间的大小和多少来判断。间是木构建筑平面、空间和结构的基本单元。古建筑正面相邻檐柱之间的距离称为面阔(开间),各开间之和称为通面阔。间数一般为单数,并有非常严格的等级制度,9和11间只能用于十分尊贵的建筑,如明清太和殿、唐含元殿等;5、7间则可用于普通的宫殿、庙宇、官署等;3间用于普通民宅。间的名称从中间到两边分别称为“明间”“次间”“稍间”“尽间”。屋架上相邻檩之间的距离称为步(进深),各步之和称为通进深,通常以建筑侧面间数表示通进深,如图1-30所示。
中国古代建筑(如宫殿、庙宇、住宅等)一般都是由单体建筑与围墙、廊子等围合院落,再由院落组成建筑群。这种建筑群体的组合除了受地形条件的限制或特殊功能要求(如园林建筑)外,成为各类建筑共同的组合原则。
院落作为建筑群的组合单元,往往以院子为中心布置建筑物,每个建筑物的正面均面向院子,并设置门窗。主要的建筑物多向南居中布置,称为正殿或正房,其两侧可加套间称为耳房,正房与院门之间可以用院墙或廊子围合,也可在正房前东西两侧对称布置配殿或厢房,前面为院墙及门,称之为三合院,若前面也建房屋,则称为四合院。
若干个院落组合起来即可形成规模较大的建筑群,图1-31所示就是一个典型的三进院落的北京四合院。
中国古代建筑的群体组合主要是沿纵深方向布局。沿一条纵深的路线,对称(或不对称)地布置一连串形状与大小不同的院落和建筑物,从而烘托出各种不同的环境氛围,同时借助建筑群体的有机组合和烘托,使建筑显得格外宏伟壮丽。
这种布局方式自从奴隶制社会时期已见雏形,经唐宋发展成熟,明清时更加纯熟。北京故宫、明十三陵等都体现了这种群体组合的原则,显示了我国古建筑在群体布局上的卓越成就(图1-32)。
图1-30 平面开间
图1-31 北京四合院
图1-32 明清北京故宫