榫卯结构是我们中华民族祖先的伟大创造。早在7 000余年以前浙江余姚河姆渡氏族社会的遗址中,就已经发现建筑的榫卯构件。这些榫卯构件说明:此时已经脱离了原始穴居生活,而进入地面建屋的定居生活了。
中国古建筑以木材、砖瓦为主要建筑材料,以木构架结构为主要结构方式。此结构方式由立柱、横梁、顺檩等主要构件组成,各个构件之间的结点以榫卯相接合,构成富有弹性的框架。中国古代木构架有抬梁、穿斗、井干三种不同的结构方式。
抬梁式是在立柱上架梁,梁上又抬梁,所以称为抬梁式。宫殿、坛庙、寺院等大型建筑物中常采用这种结构方式。
穿斗式是用穿枋把一排排的柱子穿连起来成为排架,然后用枋、檩斗接而成,故称作穿斗式。多用于民居和较小的建筑物。
井干式是用木材交叉堆叠而成的,因其所围成的空间似井而得名。这种结构比较原始简单,现在除少数森林地区外已很少使用。
木构架结构有很多优点:首先,承重与围护结构分工明确,屋顶重量由木构架来承担,外墙起遮挡阳光、隔热防寒的作用,内墙起分隔室内空间的作用。由于墙壁不承重,所以这种结构赋予建筑物以极大的灵活性。其次,有利于防震、抗震,木构架结构十分类似于今天的框架结构,由于木材具有的特性,而构架的结构所用的斗拱和榫卯又都有若干伸缩余地,因此在一定限度内可减少由地震对这种构架所引起的危害。“墙倒屋不塌”形象地表达了这种结构的特点。
由于这种结构主要以柱、梁承重,墙壁只作间隔之用,并不承受上部屋顶的重量,因此墙壁的位置可以按所需室内空间的大小而安设,并可以随时按需要而改动。正因为墙壁不承重,故墙壁上的门窗也可以按需要而开设,可大可小,可高可低,甚至可以开成空窗、敞厅或凉亭。
由于木材建造的梁柱式结构是一个富有弹性的框架,这就使得它还具有一个突出的优点即抗震性能强。它可以使巨大的震动能量消失在弹性很强的结点上,这对多地震的中国来说,是极为有利的。因此,有许多建于重灾地震区的木构建筑,上千年来仍然保存完好。如高达67米多的山西应县辽代木塔(图3-1),为现存世界上最高的木塔;天津蓟县辽代独乐寺观音阁高达23米。这两处木结构已历经近千年或超过了1 000年,后者曾经经历了在附近发生的八级以上的大地震,1976年又受到唐山大地震的冲击,仍安然无恙,充分显示了这一结构体系的抗震性能的优越性。这也是中国古建筑的特点之一。(www.daowen.com)
图3-1 山西应县辽代木塔
我国建筑在近2 000年时间里大致经历了三个发展阶段:第一阶段是栽桩架板的干栏式建筑,根据住面的高度可分为高干栏和低干栏。高干栏建筑构件大部分露头于第四文化层上部或第三文化层底部,打入生土层,主要有地龙骨、板桩、圆木桩和木板及木梁等,少数板桩和木板带有榫头、卯口,个别较粗大的竖桩上端分叉呈Y形,是一种承重桩。低干栏木构件有圆木桩、排桩、木板及木梁等,大部分露头于第四文化层上部,见底于本文化层中部。第二阶段是栽柱打桩式建筑,构件大部分露头于第三文化层上部,也有露头于第二文化层上部,见底于本文化层中、下部。栽柱式建筑,是先挖好柱洞,而后放入木垫板,再放进柱子;打桩式建筑,即不挖洞,将木桩直接打入地基。第三阶段是栽柱式建筑,先挖好柱洞,而后放进红烧土块、黏土和碎陶片等,层层填实加固,使之形成倒置的“钢盔”一样的柱础,于其上立木柱。榫卯结构在建筑上的具体应用可通过以下形式来反映。
(1)“斗拱”是中国建筑史上最具特色的构件,它在某种程度上成了中国古代建筑的象征。斗拱是靠榫卯将一组小木构件相互叠压组合形成的。斗拱最基本的组成要素有两个:一是横向和纵向的水平构件“拱”;一个是位于拱之间,负责承托连接各层拱的方形构件“斗”。有些斗拱中还加入斜向的构件,如“昂”(图3-2)。
图3-2 斗拱
(2)由陈星等人发明了一种条形榫卯砌块拼装式墙体及施工方法(专利号:CN200510046232.1),属于建筑技术领域。其墙体是由条形榫卯砌块(1)和带有榫头(7)的连接件(2)以榫卯式拼装而成,连接件固定在上下楼板上,在两层砌筑的条形榫卯砌块之间有保温材料或隔声材料夹层,条形榫卯砌块的榫卯咬合面上的缝隙涂有封闭胶浆。其施工方法是:在摆放第一行条形榫卯砌块的同时,将连接件定位并与上下楼板连接固定,然后先外后内摆放其余条形榫卯砌块,在双层砌筑的内外条形榫卯砌块之间夹放保温材料或隔声材料,在条形榫卯砌块的榫卯咬合面上喷涂或刷涂胶浆来封闭缝隙,并在连接板(8)上的焊接榫头(7)中填满混凝土,形成现浇节点(图3-3)。
图3-3 条形榫卯砌块拼装式墙体
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