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第四節 硬山、懸山木構架

2024-02-07推薦

硬山建築的特征是:屋面僅有前後兩坡,左右兩側山墻與屋面邊緣相交,並將山部一縫檁木梁架外側全部封砌在山墻內,山面裸露向上,顯得質樸剛硬,故名硬山。懸山建築結構與硬山基本相同,只是山面檁木向外伸出山墻或山面梁架以外一段距離,這樣,屋面就有一部份懸挑於山墻或山面梁架之外,故稱「懸山」或「挑山」,其挑出部份稱為「出梢」。

硬山、懸山建築廣泛套用於民居建築中的正房、廂房、大門、倒座房等;宮殿建築中的附屬用房;寺廟建築中的正殿、配殿、附屬用房等。懸山建築出現早於硬山,等級也高於硬山。

硬山和懸山建築是古建築中最普通的形式,其構架組合形式是古建築中最基本的構架組合形式,其他如廡殿、歇山等,它們的正身部份構架組成與硬山構架基本相同。

一、硬山、懸山建築構架簡圖

硬山與懸山建築結構基本相同,對其構架的構件組成,唐宋制式(簡稱宋制)、明清制式(清制)和江南【營造法原】制式略有不同,現分述如下。

1.宋制木構架結構簡圖

【營造法式】中所列構架型別主要有殿堂型、廳堂型和柱梁作三種。殿堂型木構架主要套用於四阿頂和九脊殿(歇山),廳堂型構架主要套用於廈兩頭(歇山)與懸山建築。對於廳堂型構架,根據房屋的進深大小,內柱多少而產生了許多變化。【營造法式】卷三十一中按照十架椽屋、八架椽屋、六架椽屋及四架椽屋分別繪制了圖樣,共達19種之多。但是根據筆者分析,懸山建築為兩坡屋頂,若房屋進深過大,則在造型上顯得屋頂笨拙,在實際套用中應以中小型進深為主,現將四~八架椽屋構架簡圖進行了整理,詳見圖4-24。

圖4-24 【營造法式】中廳堂型構架簡圖(四~八架椽屋)

繪制宋制木構架簡圖應註意以下三點:

①宋制木構架中無卷棚構架形式;

②房屋沿進深方向,槫椽以脊槫為中心前後對稱,梁架和柱子卻不一定對稱,柱子數量的多少根據室內空間的需要進行排程;

③構架簡圖中應註意宋制時期在梁架上采用駝峰及攀間鋪作承載上層梁架的現象,另外叉手與托腳也是宋式構架中的典型特征。

2.清制木構架結構簡圖

清制硬山與懸山建築排架基本相同,根據屋頂是否起脊,又細分為尖山式、圓山式(卷棚)兩種。

(1)尖山式硬山、懸山構架 尖山式構架常見的形式有五檁無廊式、五檁前出廊式、五檁中柱式、六檁前出廊式、七檁前後廊式、七檁中柱式、九檁前後廊式、九檁前後雙步梁式等,詳見圖4-25。

圖4-25 尖山式硬山、懸山構架簡圖

(2)圓山式(卷棚)硬山、懸山構架 圓山式構架常見的形式有四檁卷棚式、六檁卷棚式、八檁前後廊卷式棚,詳見圖4-26。

圖4-26 圓山式(卷棚)硬山、懸山構架簡圖

3.江南帶廊軒的硬、懸山建築構架簡圖

江南地區的房屋根據規模大小、使用性質的不同,可以分為平房、廳堂、殿庭三種。平房與廳堂多采用懸山與硬山,殿庭多采用歇山與四合舍式(廡殿)。平房結構簡單,規模較小,為普通居住之所。廳堂結構較繁,頗具裝飾,多帶有廊軒和內軒,為富裕之家居住應酬之所或為私人宗祠祭祀之所。

江南普通房屋中,進深梁長一般不超過四界,當房屋進深再增延長則在四界梁的基礎上增加廊川和雙步梁。江南普通房屋常用的木構架簡圖詳見圖4-27。

圖4-27 江南普通房屋常用的木構架簡圖

江南廳堂建築中,多帶有廊軒和內軒。構架以復水椽為界,上部為草架結構,下部為露明結構。江南廳堂建築常采用的木構架簡圖詳見圖4-28。

圖4-28 江南廳堂建築常采用的木構架簡圖

註:1.擡頭軒是指軒梁與大梁平齊的做法;

2.滿軒即整個房屋沿進深都裝飾軒頂;

3.回頂即室內呈卷棚頂狀。

以硬(懸)山木構架為例,江南【營造法原】、宋【營造法式】與清【工程做法則例】木構架比較詳見表4-4。

表4-4 硬(懸)山木構架主要構件名稱對比表

二、硬山、懸山建築木構架構造

1.宋式廳堂型木構架構造

以【營造法式】大木作制訂圖樣四十六:「八架椽屋前後乳栿用四柱」為例進行解析,詳見圖4-29。「八架椽屋前後乳栿用四柱」構架是以四椽栿為基礎,前後各加一乳栿形成的。沿進深方向共有四排柱子,分別為前檐柱、內柱、內柱和後檐柱。在檐柱和內柱之間柱頭部位架設乳栿,栿首透過四鋪作鬥栱與柱子連線,栿尾插入內柱之中並向外出頭。按照【營造法式】的規定,廳堂型構架,乳栿廣42分,厚28分。

圖4-29 宋式廳堂型木構架構造舉例

在內柱之間架設四椽栿,四椽栿廣50分,厚33分。四椽栿上設鋪作架設平梁。在宋式廳堂型構架中,梁栿兩端一般透過一組簡單的鬥栱鋪作和托腳構件聯合將檁槫托起,鬥栱鋪作以受力為主。托腳構件在早期(唐代)也用來受力,後演化為用來固定檁槫位置,使其不向外捲動,以免偏離受力軸線。檁槫由槫和槫下攀間組成,二者之間設有攀間鬥栱聯絡。平梁上承蜀柱、叉手,三者形成穩定的三角形結構,用來支撐脊槫,平梁廣35分,厚23分。

在「八架椽屋前後乳栿用四柱」構架中,由於內柱較高,為了保證柱網的穩定性,在四椽栿下另加設了順栿串(類似於清式隨梁枋),在相同的高度位置處,沿面闊方向架設了內額。二者主要起聯系作用,構架斷面尺寸不大。

2.清式七檁前後廊式硬、懸山木構造

七檁前後廊式木構架是以五架梁長為基礎,前後各加一廊步架形成的,分為大式與小式,大式構架設有隨梁枋、角背、飛椽,小式則沒有。

七檁前後廊式木構架,沿進深方向共有四排柱子,分別為前檐柱、前金柱(老檐柱)、後金柱、後檐柱。在檐柱和金柱之間柱頭部位架設抱頭梁,梁下設穿插枋。在金柱之間架設五架梁,梁下設隨梁枋,梁上立瓜柱,瓜柱之上架設三架梁,然後再立脊瓜柱,柱頂直接承托脊檁,為了保證脊瓜柱的穩定性,在瓜柱下部設有角背構件。沿面闊方向,在梁頭架設檁條,檁條與其下部構件檁墊板、檁枋疊加在一起,稱為「檁三件」;檁上架設椽子,從上而下依次為腦椽、花架椽、檐椽、飛椽。椽子上鋪設望板。

在兩山部位,為了加強山墻部位的受力效能,在正對脊檁的位置增加了山中柱,使得五架梁中分成兩段,形成兩根雙步梁。三架梁變成兩根單步梁。

七檁前後廊式硬(懸)山建築木構架軸測圖詳見圖4-30,七檁前後廊式硬(懸)山建築正身構架與兩山構架圖詳見圖4-31,七檁前後廊式硬(懸)山建築平面圖與構架俯檢視詳見圖4-32。

圖4-30 七檁前後廊式硬(懸)山建築木構架軸測圖

圖4-31 七檁前後廊式硬(懸)山建築正身構架與兩山構架圖

圖4-32 七檁前後廊式硬(懸)山建築平面圖與構架俯檢視(後檐為老檐出)

三、硬山與懸山建築細部構造

1.上檐出與回水

上檐出是指屋檐向外伸出的距離,從檐柱中心線算至飛椽外皮。下檐出是指台基自檐柱中心線向外伸出的距離。在古建築中上檐出要大於下檐出,二者之間的尺寸之差稱為回水。回水的作用主要是保證屋檐的雨水要滴落在台明以外的距離。

(1)宋制上檐出的確定 宋【營造法式】根據椽子的直徑來確定檐部椽平出尺寸。

椽平出=檐椽平出+飛子平出,其中檐椽平出=8~9倍椽徑,飛子平出=0.6檐椽平出。上檐出尺寸與有無鬥栱相關;無鬥栱時,上檐出=椽平出;有鬥栱時,上檐出=鬥栱出跳+椽平出。宋制出檐尺寸的規定普遍偏大,遺物中大部份小於規定。

【例題4-2】 某宋代殿堂型建築,面闊七間,進深八架椽,已知其椽徑為9分,建築采用四等材,試求其椽平出尺寸。

【解】 ①檐椽平出尺寸為:建築采用四等材每分為0.48寸。檐椽平出按照9倍的椽徑計算,得0.48×9×9×31.2=1213(mm),工程設計中可取1200mm。

②飛子平出尺寸為檐椽平出的6/10,得0.6×1200=720(mm)。

③椽平出尺寸為:1200+720=1920(mm)。

(2)清制上檐出的確定

①有鬥栱的建築

上檐出=鬥栱出踩+21鬥口(其中檐椽平出14鬥口,飛椽平出7鬥口)

②無鬥栱建築

上檐出=3/10檐柱高(其中檐椽平出占2/3,飛椽平出占1/3)

【例題4-3】 某清代帶鬥栱建築,面闊7間,進深9架,已知其外檐鬥栱為7踩鬥栱,建築采用六等材,試求其上檐出尺寸。

【解】 大式帶鬥栱的建築上檐出等於21鬥口加上鬥栱出踩尺寸之和。7踩鬥栱的出踩尺寸為:3×3鬥口=9鬥口,另根據已知條件,六等材的鬥口尺寸為3.5寸。

上檐出尺寸為:(21+9)×3.5×32=3360(mm)。【例題4-4】 某清代小式建築,面闊3間,進深5架,已知其外檐柱高為9.6尺,試求其上檐出尺寸。

【解】 小式建築上檐出尺寸為檐柱高度的3/10。則本案例中,上檐出=9.6×3/10×320≈922(mm),工程設計中可取930mm。

這裏還有一點需要註意,無論是宋制還是清制,上檐出尺寸最長不得超過檐步架,即稱「檐不過步」,以免產生檐口傾覆的現象。

清制上檐出的確定詳見圖4-33。

圖4-33 清制上檐出的確定 D—檐柱徑

(3)【營造法原】的規定 計算如下:

上檐出=出檐椽平出+飛椽平出, 其中出檐椽斜長≈1/2界深,飛椽斜長≈1/4界深

2.懸山出梢

(1)懸山出梢 懸山出梢是懸山建築與硬山建築的主要區別。在懸山建築中,將建築兩梢間的檁木同時向山墻外(木構架外)伸出一段距離,形成山面出檐的做法,其作用是防止雨水沖刷墻身。

(2)博縫板與燕尾枋 為了保護懸挑在外部的各檁檁頭免受風吹雨淋,在各梢檁端頭釘上人字形的木板,稱為博縫板。同時在懸挑部位的梢檁下部,增加「燕尾枋」一根,以起到加固和美觀的作用。清制懸山出梢構造詳見圖4-34。

圖4-34 清制懸山出梢構造

(3)懸山出梢的規定

①宋【營造法式】規定。宋【營造法式】中將懸山出梢稱為「出際」,具體尺寸為:兩椽屋,出2尺至2.5尺;四椽屋,出3尺至3.5尺;六椽屋,出3.5尺至4尺;八~十椽屋,出4.5尺至5尺。

從中可以看出兩山出際與房屋的進深和體量有關系。

②清【工程做法則例】規定:從山柱中心線向外出四椽四檔或從山柱中心線向外出上檐出尺寸。

【例題4-5】 某清代大式帶鬥栱建築,懸山屋頂,已知該建築采用六等材,試求其懸山出梢尺寸。

【解】 懸山出梢尺寸可以按照四椽四檔來進行計算,清代建築一般椽徑與椽當尺寸相等。帶鬥栱大式建築的椽徑為1.5鬥口,六等材的鬥口尺寸為3.5寸。則

懸山出梢=(4+4)×1.5×3.5×32=1344(mm)。工程設計中可取1350mm。

3.梁架節點構造

(1)梁頭構造 宋制梁栿端頭部位可反映的構造主要有:平槫、替木、櫨鬥及令栱等構件,梁頭與梁尾均要砍制卷殺,梁頭與梁尾構造詳見圖4-35(a)、(b)。

圖4-35 梁端構造

清制在梁頭部位處可反映的構造主要有:檁、檁墊板、檁下枋及對應的檁椀、墊板插口、鼻子榫。檁椀是為了安放檁條,防止檁條捲動的構造,在古建築木作中要求檁椀的深度不得大於1/2檁徑,不得小於1/3檁徑。梁頭兩側檁椀之間必須有鼻子榫,榫寬為梁頭寬度的1/2。清制梁端頭構造詳見圖4-35(c)。

江南【營造法原】梁頭部位構造接近宋【營造法式】,詳見圖4-35(d)。

(2)清制頂部梁架構造 詳見圖4-36。

圖4-36 清制頂部梁架構造

根據屋頂形態的不同,硬(懸)山建築頂部梁架構造也不相同,尖山式梁架,頂部采用三架梁立單脊瓜柱的做法,脊瓜柱與梁背之間采用雙榫連線,脊瓜柱上端要直接承接脊檁,所以上部要砍出檁椀,並留出小鼻子(約為脊瓜柱厚的1/4),兩側檁椀之下還應砍出脊墊板和脊枋的插接凹槽。另外由於脊瓜柱較高,為了保證脊瓜柱的穩定性,在瓜柱的根部采用了角背作為加強。尖山式梁架頂部構造詳見圖4-36(a)。

卷棚構架頂部采用四架梁,梁背上載置雙脊瓜柱以支頂上層月梁。四架梁上承四根檁木,梁長2金步架加頂部架1份,外加2份梁頭為全長。金步架長一般為4倍的檁徑,頂步架長2~3倍檁徑。卷棚構架頂部構造詳見圖4-36(b)。

(3)木基層構造 木基層一般由椽子與望板組成。

①屋面布椽。椽子有圓形斷面和方形斷面之分,在中國黃河以北地區多為圓椽,而在江南建築中多為方椽。淮河與黃河、渭河與漢水之間的廣大區域內,室內用椽則二者兼有。飛椽無論南北,皆為方椽。

宋【營造法式】中對椽子的排布規定如下。首先要求椽當坐中,若有補間鋪作,則椽當與耍頭中心線相對,若建築周圍都出檐,出檐部位也要考慮椽子的排布。椽子的疏密按照兩椽中至中來排布,具體為:殿閣,椽子中至中為9~9.5寸;副階,椽子中至中為8.5~9寸;廳堂,椽子中至中為8~8.5寸;廊庫屋,椽子中至中為7.5~8寸;

【例題4-6】 某宋代建築,面闊5間,進深四架椽,當心間面闊為15尺,構架為廳堂型,采用五等材,試求當心間布椽的數量。

【解】 當心間布椽的數量,15/0.85=17.64(根),取18根(古建築布椽當要求椽當坐中時,椽子應取偶數,且宜大不宜小)。

清代建築中,椽子的排布有「一椽一檔」和「一椽一檔半」兩種,「一椽一檔」即椽徑與椽當之比為1∶1,即相鄰兩椽徑中至中為2倍椽徑。「一椽一檔半」即椽徑與椽當之比為1∶1.5,即相鄰兩椽徑中至中為2.5倍椽徑。每一開間布置的檐(飛)椽數量為開間寬除以2倍的椽徑或2.5倍的椽徑,也應取與計算所得數值最接近的偶數。

【例題4-7】 某清代建築,面闊5間,進深5架,明間面闊為1丈2尺,椽徑為90mm,試求明間布椽的數量。

【解】 明間布椽的數量為(12×320)/(90×2)=21.33(根),取22根。

②椽子的搭接構造。椽子搭置在相鄰的兩根檁條之上,一般位置椽子上下搭接的方法有斜搭掌式、亂搭頭式、交掌(墩掌)式和椽花連線四種。脊檁位置椽子搭接,有扶脊木時或椽花時,在構件兩側剔鑿椽窩,以承椽子的尾部。無扶脊木和椽花時,采用合掌式或亂搭頭式。椽子的搭接構造詳見圖4-37。

圖4-37 椽子的搭接構造

③望板構造。清官式建築中,椽子上部釘有望板。望板可分為橫望板和順望板。橫望板一般為0.3鬥口(大式)或1/5椽徑(小式),順望板一般為0.5鬥口(大式)或1/3椽徑(小式)。