中國古代的木結(jié)構(gòu)建筑體系
中華文明源遠流長,是世界上延續(xù)時間最為久遠的文明,并且在很長的時期內(nèi)形成了較為穩(wěn)定的大一統(tǒng)狀態(tài)。中國傳統(tǒng)建筑同樣歷史悠久,在很長的一段歷史時期內(nèi)都使用以木結(jié)構(gòu)為主、土木磚石相結(jié)合的營造方式,形成了世界上獨樹一幟的建筑傳統(tǒng)。其中,木結(jié)構(gòu)是我國傳統(tǒng)建筑最主要的特征之一。
在五行學(xué)說中,木屬東方,是生氣所在,而木材又分布廣泛、資源豐富、易于加工,具有良好的力學(xué)性能,因而成為我國傳統(tǒng)建筑最主要的材料。能工巧匠們通過世代傳承,形成了完善的木構(gòu)建筑建造體系,是我國傳統(tǒng)建造智慧的集中體現(xiàn)。
靈活的空間與功能
我國傳統(tǒng)木構(gòu)建筑的一個特點,是空間使用十分靈活,從宮殿、壇廟、寺觀到園林、民居都普遍使用木結(jié)構(gòu)、坡屋頂?shù)男问健?/p>
這種超越功能類型的空間特征,與我國建筑結(jié)構(gòu)極強的適應(yīng)性有關(guān)。我國傳統(tǒng)建筑的木結(jié)構(gòu)主要有抬梁、穿斗兩種類型。抬梁式木構(gòu)架是沿著房屋的進深方向立柱,柱上架梁,再在梁上重疊數(shù)層瓜柱和梁,最上層梁上立脊瓜柱,構(gòu)成一組木構(gòu)架;穿斗式木構(gòu)架也是沿著房屋進深方向立柱,但柱距較密,柱直接承檁,同時以數(shù)層“穿”貫通各柱,組成構(gòu)架。平行的兩組木構(gòu)架之間用橫向的檁枋連接,檁上架椽,承載屋頂,兩組木構(gòu)架形成的空間稱為“間”。若干組木構(gòu)架之間相互聯(lián)系,形成房屋整體構(gòu)架。
在這樣的結(jié)構(gòu)體系下,房屋的墻體無需承重,可以采用輕質(zhì)的材料,房屋內(nèi)部可以自由地分隔空間,門窗的開設(shè)也限制很少。因此,通過建筑室內(nèi)的靈活布局以及建筑之間的組合布局、形成不同規(guī)模與形式的庭院。我國傳統(tǒng)的木構(gòu)建筑就可以作為住宅、書院、府衙、壇廟、宮殿等多種功能來使用。此外,由于圍護結(jié)構(gòu)的自由性,房屋建筑改動起來也比較方便,如果使用需求發(fā)生變化,可以通過改變建筑空間的分隔與聯(lián)系使其適應(yīng)不同的功能,十分靈活。
高度標(biāo)準(zhǔn)化與模數(shù)化
我國的傳統(tǒng)建筑以木結(jié)構(gòu)為主,這種結(jié)構(gòu)的一個特點和發(fā)展方向就是模數(shù)化和標(biāo)準(zhǔn)化。我國的木構(gòu)建筑從原始社會時期萌芽,從奴隸社會時期逐步發(fā)展起來,到隋唐五代時期已經(jīng)高度發(fā)達。今天留存的佛光寺東大殿、南禪寺大殿等木構(gòu)建筑,盡管只是中小規(guī)模的建筑,不能完全代表唐代建筑的最高水平,但其結(jié)構(gòu)體系的整體強度和穩(wěn)定性、合理的斗拱體系、屋頂“舉折”做法的成型,已經(jīng)展示出了唐代木構(gòu)技術(shù)發(fā)展的成熟程度。
木構(gòu)建筑體系模數(shù)化、標(biāo)準(zhǔn)化的特點,在北宋時期達到了一個高峰,其標(biāo)志是《營造法式》的刊行。《營造法式》刊行的背景,與當(dāng)時工程建設(shè)急需反腐倡廉的背景有關(guān)。北宋建國以后百余年間,大興土木,宮殿、衙署、廟宇的建造此起彼伏,造型豪華鋪張,負責(zé)工程的大小官吏貪污成風(fēng),致使國庫無法應(yīng)付浩大的開支。因而,建筑的各種設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范和有關(guān)材料、施工定額、指標(biāo)急待制定,以明確房屋建筑的等級制度、建筑的藝術(shù)形式及嚴格的料例功限以杜防貪污盜竊。在這樣的背景下,北宋元祐六年(1091年)曾經(jīng)頒布一版《法式》,俗稱元祐法式,但是因為其中的制度規(guī)定得比較死,沒有變通的余地,沒流行開。20多年后,即北宋崇寧二年(1103年),又頒布了一版《法式》并全國發(fā)行,就是我們現(xiàn)在通常所談的由李誡主持修編的《營造法式》。
《營造法式》全書共34卷、357篇、3555條,詳細規(guī)定了各種建筑施工設(shè)計、用料、結(jié)構(gòu)、比例等方面的要求,是當(dāng)時建筑設(shè)計與施工經(jīng)驗的集合與總結(jié)。這是世界歷史上最早公開發(fā)行的建筑書籍,反映了當(dāng)時技術(shù)水平的高度和精密程度以及對建筑生產(chǎn)管理的嚴密程度。從技術(shù)上看,其最有意義的就是提出了以材為祖的模數(shù)制度:“凡構(gòu)屋之制,皆以材為祖,材有八等,度屋之大小,因而用之”;“各以其材之廣,分為十五分,以十分為其厚。凡屋宇之高深,名物之短長,曲直舉折之勢,規(guī)矩繩墨之宜,皆以所用材之分,以為制度焉”。其中,“屋宇之高深”指的是整體的模數(shù)化,“名物之短長”指的則是構(gòu)件的模數(shù)化,這兩個層次就構(gòu)成了完整的建筑模數(shù)體系,成為建筑標(biāo)準(zhǔn)化思想的鼻祖。
靈巧的榫卯連接方式
我國的傳統(tǒng)木構(gòu)建筑素有“墻倒屋不塌”的說法,對于地震等外力具有良好的抵抗性能。而這種良好的力學(xué)性能,很大程度上要歸功于木結(jié)構(gòu)中靈巧的連接方式——榫卯。
如果說鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)中的節(jié)點,是“寧折不彎”的剛節(jié)點,木框架結(jié)構(gòu)中的節(jié)點則是“亦剛亦柔”的靈活有機的節(jié)點。木結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件之間通常使用榫卯、楔子與膠結(jié)合連接,在承受常規(guī)范圍的荷載時,表現(xiàn)為剛節(jié)點。而當(dāng)荷載超過一定的范圍后,節(jié)點的性能又會發(fā)生改變:一方面膠會被撕裂,一方面楔子會由于榫卯?dāng)D壓變形而松動、形成間隙,于是榫卯節(jié)點就具有了一定的靈活性,表現(xiàn)出鉸節(jié)點的特征。當(dāng)木構(gòu)建筑遭受到地震、大風(fēng)等外力時,其結(jié)構(gòu)就可以通過節(jié)點性能的變化吸收和緩沖一部分外力,加上木材本身也具有良好的韌性,使得整體構(gòu)架能在外力沖擊面前仍然保持穩(wěn)定、屹立不倒,達到“以柔克剛”的效果,這不可不謂是一種高超的智慧。
位于山西省北部的應(yīng)縣木塔,就是我國傳統(tǒng)木構(gòu)建筑中抗震性能的杰出代表。應(yīng)縣木塔全稱為佛宮寺釋迦塔,位于應(yīng)縣城西北的佛宮寺內(nèi),建于遼清寧二年(1056年),金明昌六年(1195年)增修完畢。木塔高9層、67米,底層直徑30米,平面呈八角形,是我國現(xiàn)存歷史最久、高度最高的木塔。應(yīng)縣木塔的結(jié)構(gòu),典型地體現(xiàn)了“剛?cè)嵯酀钡脑O(shè)計思想。一方面,木塔每兩層之間都設(shè)有一個暗層,從外部看是斗拱平座結(jié)構(gòu),具有很強的裝飾性;從內(nèi)看則是堅固的結(jié)構(gòu)層,這些暗層在歷代的加固中又科學(xué)地增加了許多斜撐,形成了類似現(xiàn)代建筑“圈梁”的效果,使整體結(jié)構(gòu)框架的強度大大提高。而另一方面,構(gòu)件之間、結(jié)構(gòu)層之間通過榫卯和斗拱連接,具有一定的靈活性,在遭遇地震時可以通過變形、位移、摩擦吸收破壞性力量,保證結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。應(yīng)縣木塔所在的大同盆地屬于地震多發(fā)區(qū),木塔建成近千年以來,遭遇了多次大大小小的地震災(zāi)害,震中烈度多次達到7度以上,1305年的懷仁地震震中距木塔僅十余公里,木塔所在地區(qū)烈度達8度。然而,木塔憑借自身巧妙的結(jié)構(gòu)與節(jié)點設(shè)計,承受住了一次次的地震,歷經(jīng)千年風(fēng)霜,屹立至今。
建筑技術(shù)極限的探索
在我國木結(jié)構(gòu)建筑發(fā)展的過程中,人們不僅使用高度標(biāo)準(zhǔn)化和模數(shù)化的建造體系滿足了各種各樣的使用需求,同時也在不斷地探索建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)的極限,并建造出了精妙絕倫的建筑物。
一方面,我國的木結(jié)構(gòu)建筑在高度上不斷探索,我國自戰(zhàn)國時期開始出現(xiàn)多層、高架的木構(gòu)建筑,到了秦、西漢時期,“樓”、“閣”等多層木構(gòu)建筑的名稱已屢屢見于各類文獻,南北朝時期更是建造了大量的佛塔,北魏的洛陽永寧寺九層木塔至今尚存遺址,木構(gòu)樓層的嵩岳寺磚塔至今仍巍然聳立。前文提到的應(yīng)縣木塔就是高塔建筑的杰出代表。
除了高塔之外,我國高層木構(gòu)建筑的另一個典型代表便是侗族的鼓樓。鼓樓是侗族村寨的核心建筑,素有“未建房屋,先建鼓樓”之說。一般一個村寨修建一座鼓樓,由全寨共同集資修建;也有的寨子由幾個宗族組成,每個宗族都會自己修建一個鼓樓。鼓樓不僅是村寨、宗族的標(biāo)志,是村民們精神的寄托,也是村寨集會議事的重地、傳遞信息或報警之處,凡有重大的事情,就會有人登樓敲鼓,召集村民聚集商議,有外來騷擾時,也由寨中“頭人”登樓擊鼓作為警示信號。
另一方面,我國的木結(jié)構(gòu)建筑在跨度上也進行了持續(xù)的探索,一個典型的代表便是貫?zāi)竟皹颉_@種橋梁的兩端支撐在兩岸的巖石上,底座由數(shù)十根粗大圓木縱橫拼接,通過相互的穿插別壓形成“八字結(jié)構(gòu)”,通過控制構(gòu)件的角度、距離等巧妙地形成搭接,結(jié)構(gòu)簡單,卻十分堅固。貫?zāi)竟皹蚴褂枚痰臉?gòu)造材料形成了大的跨度,技術(shù)高超巧妙,同時具有較高的審美價值,是中國在世界橋梁史上的獨特構(gòu)造。貫?zāi)竟皹蛟L(fēng)行于北宋,《清明上河圖》中那座橫跨汴水的虹橋就是一個典型代表。如今,貫?zāi)竟皹蛞阅竟袄葮虻男问酱嬖谂c閩浙一帶,主要分布在福建壽寧、屏南和浙江泰順、慶元、景寧等地。這些廊橋在“河上架橋,橋上建廊”,把通行功能和休憩、交往巧妙地結(jié)合在一起,是人們重要的生活設(shè)施和場所,也是我國寶貴的建筑遺產(chǎn)。