中国古代木结构建筑结构初探佟可涵

中国古代木结构建筑结构初探佟可涵

佟可涵

北京交大附中

中国古代不但自文明伊始就睿智地选择了木材作为结构主材，而且发展并形成了世界上历史最悠久、技术成熟度最高的结构体系-柔性的框架体系。即使发展到今天该体系仍具有较高的研究价值。下面我们先从历史发展角度探索我国古代木结构建筑的结构。

一、我国木结构建筑的结构特点及历史发展

古代木结构建筑若从浙江余姚河姆渡遗址算起，迄今已有近7000年的历史。中国古代木结构除广泛用在宫殿、庙宇、民居等各种低层建筑外，还用来建造多层或高层的楼阁。早在春秋时已有重层的建造，这可以从出土文物中战国时期的青铜器上建筑图案得到印证。秦、汉朝以来多层楼阁逐渐增多，北朝时期楼阁式木塔的建造鼎盛，其中最著名的是北魏建造的洛阳永宁寺塔，在《水经注》及《魏书》中对这座塔的高度有记载为记为四十余丈，实际当时的四十丈推算到现在超过100米，足以证明，在那个年代，中国在高层木结构方面所取得的卓越成就。可惜此塔建成不久，便毁于火灾。

木结构建筑发展到唐代已具一定规模，唐代是中国封建社会经济文化发展的高潮时期，建筑技术和艺术也有巨大发展。唐朝建筑气魄宏伟，其建筑结构特点为：

斗拱硕大。斗拱大是唐代木构建筑最基本的特征，因为斗拱大，屋檐看上去较为深远。

简单而粗犷的鸱吻。鸱吻就是房屋屋脊两端的一种装饰物，唐代木构建筑的鸱吻一般作鸱鸟嘴或鸱鸟尾状。

屋檐高挑。唐代木构建筑的屋檐高挑向上翘起，而且屋檐通常分为上下两层。

柱子较粗。唐代木构建筑的柱子比较粗，而且下粗上细，体现了唐朝人以胖为美的审美取向。

中国仅存4座唐代木构建筑，佛光寺、天台庵、广仁王庙、南禅寺皆在山西省境内。

佛光寺位于山西省五台县东北部距台怀镇约48公里的豆村镇，是一座历史悠久、规模宏大的佛教寺院。佛光寺大殿是我国早期木结构建筑的典范之作。天台庵是1956年山西文物普查时发现的，当时的报告认为“有些地方近似南禅寺正殿……可能是一座晚唐的建筑”。它是中国佛教创立最早的宗派“天台宗”的庵院

广仁王庙是一座典型的唐代建筑，俗称五龙庙，它的建筑年代（唐太和五年即831年)比佛光寺还早了23年，仅晚于五台山南禅寺大殿，在我国现存的四座唐代建筑中名列第二。

山西五台山南禅寺大殿是唐代武宗灭法前唯一保存下来的佛殿，是我国现存最早的木构大殿，也是亚洲最古老的木结构建筑。南禅寺大殿建于唐建中三年（782年)，比佛光寺还早七十五年。其中佛像为唐塑，1999年不幸被毁被盗，被称为“南禅劫”。

唐代以后的木构建筑保留的数目逐渐增多。一些很杰出的建筑物可以作为宋代和同时期的辽代与金代的代表。

我国古代木结构建筑中最经典也是最负盛名是佛宫寺释迦塔坐落于山西省应县城内，俗称应县木塔。它是我国现存最早的木结构楼阁式高层建筑，中国独一，举世无双。是当今世界现存最高的木结构建筑，竣工于1056年，木塔的设计，大胆继承了汉、唐以来富有民族特点的重楼形式，充分利用传统建筑技巧，广泛采用斗拱结构，全塔共用斗拱54种，每个斗拱都有一定的组合形式，有的将梁、坊、柱结成一个整体，每层都形成了一个八边形中空结构层。设计巧夺天工，是一座既有民族风格、民族特点，又符合宗教要求的建筑，在中国古代建筑艺术中可以说达到了登峰造极的水平。

二、木结构建筑柔性框架体系的抗震技术研究

我国古代木建筑历史悠久，设计科学严密，构造完美，其抗震性能更是令人叹为观止。木结构的杰出代表应县木塔位于大同盆地地震带上，木塔建成200多年即遭受大震，余震连续7天，木塔附近的建筑物全部倒塌，而应县木塔却岿然不动。在此后的近千年中，木塔经历了多次大地震的考验而无损。在战乱年代，木塔曾承受过200多发炮弹的轰击，塔上至今弹痕犹存。

木塔为什么有这样的抗震和抗破坏能力呢？下面我们分析一下古代建筑的结构中可以寻找出答案：

中国古代建筑一般由台基、梁架、屋顶构成，高等级的建筑在屋顶和梁柱之间还有一个斗栱层。中国古代建筑的台基用现代结构语言描述，叫做"整体浮筏式基础"，好比是一艘大船载着建筑漂浮在地震形成的地震波浪中，能够有效地避免建筑的基础被剪切破坏，减少地震波对上部建筑的冲击。中国传统建筑的梁架一般采用抬梁式构造，在构架的垂直方向上，形成下大上小的结构形状，实践证明这种构造方式具有较好的抗震性能。

斗栱是中国古代建筑抗震起重要作用，在地震时它像汽车的减震器一样起着变形消能的作用。历史上，很多带斗栱的建筑都能抵御强烈地震，比如山西大同的华严寺，天津蓟县的独乐寺的观音阁等，都经历过较大地震，在没有斗栱的低等级附属建筑被破坏殆尽的情况下，带斗栱的主要殿堂仍能幸存，充分说明了斗栱对抗震的贡献。斗栱实际起到"减震器"的作用。

中国木结构古建筑中，结构构件的联结均采用榫卯进行连接，连接具有半刚性特征，且具有一定的抗拉压、抗弯以及抗扭能力，在单向水平加荷之初，榫卯节点约束弯矩很小，随着水平荷载加大，榫卯才开始承受一定的约束弯矩，并伴有相当的挤压变形与拔出滑移采用榫卯进行连接不仅改变了结构的特性，而且在水平反复荷载作用下，榫卯节点由于榫与卯之间的滑移和限位转动使得节点能发生一定的挤压变形，形成好的隔震消能结构体系，相当于在节点处安装了阻尼器，从而减小了结构的地震响应。

中国木结构建筑在抵抗地震冲击力时，采用的是"以柔克刚"的思维，通过种种巧妙的措施，其目标是以最小的代价，将强大的自地震灾害等自然界的巨大破坏力消减到最小程度。总结下来就是：整体浮筏式基础、斗栱、榫卯成为抗击地震的关键。除此之外柱子的生起、侧脚等技法降低了建筑的重心，并使整体结构重心向内倾斜，增强了结构的稳定性；柱顶、柱脚分别与阑额、地袱等其他的结构构件连接，使柱架层形成一个构架系统，显著增强了结构的整体性；柱子与柱础的结合方式能显著地减少柱底与柱础顶面之间的摩擦，进而有效地产生隔震作用。应县木塔就是在暗层中就设有斜撑，所以也大大强化了构架对水平冲击波抵抗能力。而木塔平面是规则的正八角形，这种形状利于抵抗地震波产生的扭曲力，木塔高达4.4米的砖石基座坚实、稳定，形成一个"浮筏"，承载着全塔的重量；木塔内梁与柱的连接完全通过斗栱完成，各种构件则通过榫卯连接，全塔的主要构件未用一钉一铆，能承受较大的弯矩；构架水平分层，在地震波中的垂直冲击波攻击下，可以通过"弹跳"的方式消解巨大的破坏能量；构架的整体性有力地抵抗旋转波，所有的柱子都用顶部的梁枋连结成一个筒形的框架，保证了构架的稳定性；柱子之间砌筑有厚实的墙体，牢牢地锁住各柱子，增加了构架的整体性，而且这些墙体能作为剪力墙发挥作用；立柱侧脚、平面逐层缩小，有效地降低了塔的重心，并使整体结构重心向内倾斜，增强了塔的稳定性，这样使木塔把水平的地震冲击力分解成垂直方向的压力；周边有一圈柱廊，各圈柱廊被水平构件连接成一个刚中带柔的整体；为了加固结构框架，在八边形木塔的四个斜向应面上，自上而下采用了剪刀撑做法。正是这些在现代看来都是符合力学、数学、材料学的经典设计使得应县木塔成为古代木建筑结构的典范之作，经数次浩劫岿然屹立。

木结构古代建筑具有独特的结构形式，具有科学性，和严密性，是世界公认的三大建筑体系之一，也是珍贵的文化资源和历史文化遗产，具有很高历史、文化、艺术和科学研究价值。

参考文献：

[1]百度文库http：//wenku.baidu.com/

作者简介：

佟可涵（2000年-），女，北京人民族：满，在校高中学生，古木建筑研究爱好者。