中国古建筑的每一个地方都值得细细品读,之前小探君为大家介绍过古建筑的斗栱(点击蓝字看详情)一斗一栱之间显示出中国古建筑的精致,而今天要说的梁架结构,无疑是古建筑的风骨,保护着古建筑历经千年,仍然屹立不倒。
辽 山西大同华严寺山门
01
梁架是什么?
梁架,就是中国传统木结构建筑中的骨架,一般在柱间上部用梁和矮柱重迭装成,用以支撑屋顶檩条。
古建筑构造详解
梁在宋代也叫作“栿” ,是古建筑的主要木作构件,也就是房屋中承受重量的水平大木。
“栿”的位置
梁架各构件的截面可以是圆形的,也可以是矩形。不同的历史阶段,梁架的特征是完全不同的。梁架结构有四个关键构件,分别是梁、柱、檩和枋。
我国古代建筑中,在平面上的度量单位用“间”数多少来表示,在立面上的规模以及房间进深的大小用“架”数多少来表示。架数多的房屋,其进深空间的跨度必然就大。
月梁一般位于屋顶之下,其实就是一根横梁,起到承重作用,形似一弯新月
根据梁的位置,大致可分为单步梁(宋称剳牵)、双步梁、三架梁、四架梁、五架梁、六架梁、七架梁、顺梁、扒梁、角梁、月梁、抱头梁、抹角梁、十字梁、桃尖梁、太平梁等三十余种。值得注意的是,月梁又称“乳袱”,表面有特殊的雕刻装饰,造型是特殊的月弧,故称“月梁”。
梁栿位置图
而九架梁、七架梁、五架梁(宋称“四椽栿”)、三架梁(宋称“平梁”)又是什么呢?其实梁的称谓多由每榀梁架所承托的檩数来决定的,例如上承九檩者为九架梁,依次还有七架梁、五架梁、三架梁。
清式建筑中的三架梁和五架梁
这种梁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。
卷云形梁头
它是受力构件,有方向性,通常在建筑纵向(与山墙面或山墙平行方向)受力。位置通常放置在柱上(至少一端在柱上),把力传递给柱子,截面通常是长方形。
梁的分类
然后是柱,它也是受力构件,主要在垂直方向受力。既可以立在地面上,一般是长柱子;又可以架在梁上,一般是短柱。
宋 山西太原晋祠圣母殿盘龙柱
檩跟前两个构件一样,是受力构件,也有方向性。它通常在建筑横向(与檐面或檐面平行方向)受力,位置通常架在梁上,通过梁传递力,截面通常是圆形。
檩的种类(其中涂黑的小圆形为檩的垂直剖面)
最后就是枋了,这里要特别注意一点,跟前面的构件不同,它不是受力构件,只起结构稳定加固作用,也没有方向性,横向和(或)纵向通常都有。位置在两根柱子之间,截面比梁小而且通常是长方形。
梁、檩、枋相对位置
02
梁架构件知多少?
梁架部分是整座建筑的骨架所在,除了刚刚提到的关键构件,还有一些值得注意的斜置构件。主要包括椽、举折、角梁、叉手、托脚等。这些构件在木构架中各自发挥了怎样的作用?它们在不同时期的应用情况和代表做法如何?它们的演变又和木构架的哪些变化相关联呢?
椽
作为出现最早,延续时间最长的斜置构件,椽在木构架中有着不可替代的作用,并且和屋顶的举折变化密切相关。
椽的位置
承托各种椽、沿古建筑面阔方向架设的木构件,宋代称之为脊榑,明清时期大式建筑称之为桁,小式建筑则称之为檩。从屋顶的最高点脊到承托屋的榑,各层榑的水平和垂直距离构成了屋顶的举折。平时我们夸赞建筑“举折深远”就是在夸它啦。
角梁与翼角起翘
角梁是用于歇山 、 房殿和攒尖顶建筑转角的一种斜材,《 营造法式》 中称为“阳马”。 明清时期高高翘起的屋角往往成为古建筑吸引众人目光的焦点,这种起翘现象和角梁后尾的位置实际上存在着巨大的联系。由于角部受力的加大,老角梁后尾由平榑之上转移到平榑之下,就对翼角起翘产生了影响。
角梁
翼角起翘的起点都是从正面和侧面下平榑相交垂直对应的椽开始,到角梁结束。起翘的根本原因都在于角梁末端高于翼角椽末端,这是因为需要在椽和角梁之上铺设望板,以便承托屋顶上的其他构件。
翼角构造图
而如果老角梁的尺寸大于檐椽,必会使得老角梁背与檐椽背在挑桁分位上不能相平,前者较高后者较低。必须把檐橡和飞椽垫起,才能完成望板的铺设,给屋面其他构件提供支撑,这样就造就了翼角的起翘。
木架中翼角的荷载传递示意图
叉手和托脚
叉手和托脚是梁架的斜置构件之中最为引人注目的部 分,因而得到了较为深入的研究。叉手早期是以大叉手屋架的形式出现的,之后成为承托脊榑的重要构件,托脚则主要承托其他平榑 。
榆林窟第25窟壁画中的叉手
叉手是脊榑两侧用于支撑的斜置木材,《 法式 》 卷五 中也有“造叉手之制”。叉手承托脊榑的形式也多有变化,这种形制主要是指叉手和脊的位置关系。如早期并未使用蜀柱时,又手承托脊榑下的捧节令栱,距离脊较远。蜀柱出现后,分担了叉手的承重,叉手位置 不断上移,结构也不断稳定,直到最后直接承托脊榑。
佛光寺东大殿人字叉手与其所处的位置
至于托脚,早期古建筑中的使用实例很少,从现存的唐宋建筑的实例上看,辽以前的建筑托脚都和平梁交于襻间,连为一体,互相不出头,即所谓的“入斗型”托脚上端深入斗口,抵到平梁头,下端则斜插到平梁的背上。
唐 山西运城广仁王庙内部梁架
此时托脚的作用更多的在于抵住梁头的移动,但实际上,梁由于主要承担的是竖直方向上的压力,在水平方向上儿乎没有受力,托脚抵住梁的移动几乎完全没有必要,这种无意义的构造反而证明了托脚也是叉手分化而来的,因为早期的又手也是抵住脊榑下的捧节令栱而非直接抵榑。
03
梁架都长什么样?
现存最早的古建筑实物是唐代的,所以这一部分只能直接从唐代开始说起。唐代是一个社会经济和文化都高速发展的时代,这就催生了建筑技术的快速发展,形成了完整而成熟的木结构建筑体系。
唐 山西运城广仁王庙内部梁架细节
唐代的建筑成就集中体现在宫廷建筑和宗教建筑中。我国遗存唐代木结构建筑三座,都在山西,也就是五台山南禅寺大殿、佛光寺东大殿,运城芮城县广仁王庙龙王殿。
唐代的梁架结构特征大概是脊部施叉手捧戗,托脚与栿头相接闭合,构成梯形状态,形成了等腰三角形与等腰梯形相结合的梁架结构形制——“梁栿驼峰式”结构手法。
唐代山西忻州南禅寺大殿是我国现存最早的等腰三角形与等腰梯形套矩形组合的梁架结构形制,“梁栿驼峰式”结构手法的实例
之后是五代、宋、辽时期。我国遗存五代十国木结构建筑五座,其中山西遗存四座,分别是天台庵大殿、龙门寺西配殿、大云院弥陀殿和镇国寺万佛殿。
五代十国在继承唐代梁栿、托脚等腰梯形结构的几何形制基础上,突破性地使用脊部蜀柱,创新了脊部直角三角形几何形制,实现了梁架结构的转型。首创了平梁之上设驼峰立蜀柱承襻间斗栱及脊槫,叉手仍保持唐代结点。
五代 山西长治天台庵大殿横断面,梁栿设蜀柱置栌斗顶承,形成梁栿蜀柱的结构手法
宋代经济文化高度繁荣,《营造法式》的出现让建筑形制趋向规范化。我国遗存宋代木结构建筑四十八座、辽代遗构八座,其中山西遗存宋代三十四座、辽代遗构三座。
宋代木构早期遗构继承了五代的平梁上设蜀柱,在直角三角形与等腰梯形套矩形结构的基础上,完善了直角三角形与矩形组合的梁架结构形制。
北宋 山西晋城崇明寺中殿横断面
金元时期的建筑进入了多样化发展阶段,利用减柱、移柱使用内额桁架增大空间功能,五代和宋代的减柱采取横向减柱法,金代始采取纵横结合的减柱和移柱造,创新了与之适应的大内额承屋架的结构模式,减柱和移柱的柱网布列和内额技术得以突破性发展。
辽 山西大同华严寺大雄宝殿当心间梁架横剖面图,属于辽代形制的金代梁栿枋系构架
减柱法示意图(以朔州崇福寺大殿为例)
明清时期对梁架结构点进行了创新,檩缝结点处令栱和托脚的使用逐渐消失,替木渐少,通替渐多,梁柱构架的整体性加强,建筑构件雕刻趋于复杂化,斗栱结构性功能减弱,装饰化逐渐增强。各区域间梁架结构变得更像一个一定要有的装饰品,而不是真正的受力结构了。
明 山西太原崇善寺大悲殿断面,明代官式风格的太原木构建筑
这还真是“中国建筑史就是一部偷工减料的历史啊”!
04
梁柱结构分几类?
大概对梁架结构有点认知了以后,就来看看古建筑的梁架大概都分为几类吧。最常见的梁架结构形式有六种,分别是抬梁式、穿斗式、抬梁穿斗结合式以及楼阁式,除此之外还有干栏式和井干式。
抬梁式
抬梁式构架,于北方常见,又称为“叠梁式屋架”。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。相邻屋架间,在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。
抬梁式构架
抬梁式屋架在中国古建筑宫殿、庙宇、寺院等大型建筑中经常采用,在《营造法式》中还出现了殿堂型和厅堂型两种结构类型。经过明清时期的简化,抬梁式建筑梁檩与斗拱之间的衔接不再用斗拱,而是直接用梁枋榫卯的形式,此时的梁架结构称“排山梁架”,相对的屋顶样式是硬山或悬山顶。
佛光寺东大殿
唐 山西佛光寺东大殿,殿堂造,层叠型抬梁式
这种结构是中国古代建筑中最为普遍的木构架形式,它是在柱子上放梁、梁上放短柱、短柱上放短梁,层层叠落直至屋脊,各个梁头上再架檩条以承托屋椽的形式。这种结构复杂,成本较高,加工细致,但结实牢固,经久耐用,且内部有较大的使用空间,同时,还能产生宏伟的气势,又可做出美观的造型。
抬梁式殿堂造结构详解
穿斗式
穿斗式梁架,于南方常见。这种构架的特点是以柱直接承檩,没有梁,原作穿兜架,后简化为“穿逗架”。穿斗式构架以柱承檩的作法,可能和早期的纵架有一定渊源关系,已有悠久的历史。
这种架构早在汉代就已出现,在汉代画像石中就可以看到汉代穿斗式构架房屋的形象。与抬梁式架构不同,穿斗式架构不使用木梁,直接用木柱承檩,檩上架椽。
穿斗式梁架
穿斗式构架的优点是用料较少,建造时先在地面上拼装成整榀屋架,然后竖立起来,具有省工、省料,便于施工,比较经济。
瑶族穿斗式民居
混合式
混合式梁架,随着建筑技术的发展,人们逐渐发现抬梁式与穿斗式这两种结构各自的优点,就出现了将两者相结合使用的房屋,即两头靠山墙处用穿斗式木构架,而中间使用抬梁式木构架,发展成两种梁架结构“混合式梁架”,成为第三种梁架结构形式。这样既增加了室内使用空间,又不必全部使用大型木料。
混合式梁架
井干式
井干式构架不用立柱和大梁,是用原木嵌接成框状,层层叠垒,在转角处交叉咬合,形成房屋四壁、再在左右两侧壁上立矮柱承脊构成房屋。这种结构较为简单,建造容易,不过也极为简陋,而且耗费木材。因其形式与古代的水井的护墙与栏杆形式相同而得名。
井干式构架
干栏式
干栏式构架是先用柱子在底层做一高台,台上放梁铺板,再于其上建房子。这种结构的房子高出地面,可以避免地面湿气的侵入。但是后期的干栏式木构架实际上是穿斗的形式,只不过建筑底层架空、不封闭而已。
干栏式构架
05
结语
古建筑真的是很奇妙,无数根木头桩子组成了一个又一个的奇迹。梁架、斗拱仿佛一朵朵重瓣的花,跨越千年,而这些花的踪迹,将留在历史的长河里,永垂不朽。
参考资料:
山西宋金建筑大木作发展演变研究 韩晓兴 太原理工大学
古建筑大木作中主要斜置构件研究 李宝彤 陕西师范大学
晋北金元木构建筑大木作研究 王冬玉 北京建筑大学
山西宋金建筑大木作发展演变研究 韩晓兴 太原理工大学
中国木结构古建筑屋盖梁架体系力学性能研究 张风亮 西安建筑科技大学
中国古建筑的结构与受力性能 吴二军、王建永《四川建筑科学研究》. 2010,36(04)
图释中国古建结构常识 甘肃省文物局
来源:探文化遗产