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穿斗式木构架介绍

作者: 更新时间:2020/10/11 15:19:24

降至清代,由于家庭活动中心移到底层,楼层高度逐渐降低,穿斗架使用更多。小型徽州古民宅采用穿斗式木构架,如图所示,柱子承凛,擦下柱子落地,或落地柱和瓜柱相间使用、瓜柱立于穿杨上。虽然穿斗式木构架内外立柱较多,不能构成较大的使用空间,但由于古民宅空间不大,在各架立柱间安设板壁,可不影响使用;同时,古民宅屋顶轻、围墙薄,穿斗式木构架的整体性良好,节省木材。


穿斗式木构架



一、穿斗式木构架主要构件有柱、凛、穿朽、楼盖梁、地袱、房贴、斗朽、纤子等。


a.柱:

立于擦下,一般较细,柱稍径多为5-6寸,即15-20cm。按各部位分为落檐柱、金柱、角柱、转步柱等。


b.擦:

直接搁置在柱顶上。多为正放的方木擦条,每间为一根,对于一般三开间的古民宅,共有三根,相互之间以桦卯连接。明间较次间面阔大,擦条截面尺寸相应较大,截面高度15-20cm,宽度10-15cm。


c.穿仿:

联系横向柱子与柱子之间的重要构件。穿杨穿过柱子,把柱子联结为一排横架,上安擦条,作为承重的房架。当每根柱子都落地时,穿仿只起联系柱子之用而不必承担上层屋顶重量;当柱不落地插于下层穿仿之上,穿杨需要承重,则兼有拉接和承重的双重作用。穿杭的多少视房架大小而定,一般是一穿,二穿或三穿。通常所说的穿斗式木构架,穿仿有穿连全部柱子的,也有穿连大部分或一部分柱子的。

徽州古民宅中楼层穿仿普遍只是在每落于楼面上的相邻两根柱子之间为一根穿仿,如有四根柱落在楼面上,则有三根穿柿,这三根穿仿通常在同一水平位置上。古民宅通常在楼面上2m处再设一道穿朽,无瓜柱落在其上,起进一步加强连接各落在楼面上柱的作用。此道穿仿与上层穿杨之间的空档设木板壁,板壁又通过门枚与柱连接。上下两道穿杨和其间的板壁组合在一起,类似于工字梁,提高横向排架承受荷载和抵抗变形的能力。楼层穿杨的断面为矩形,高而窄,高度一般为30-60cm,厚度一般为5-7cm。

楼盖梁下左右再设置一道穿杭连接各落地柱,将各落地柱拉结在一起。底层各落地柱之间,未设置穿仿的位置,皆安装有木板墙,木板墙通过门枚与柱连接,增强结构的整体性。穿杭也有使用组合杭的,为上下两根叠合在一起,后期有三根、甚至4根叠合在一起,数根仿木之间通过另加垂直于组合杭的穿带桦连为一体。有时穿朽略呈弯曲,剖面如琴面,素净无华。穿杨两端通过“关键”(当地工匠称)与柱连接为一排横架。为使穿斗桦卯交接牢固,采用坚固件“关键”门固,“关键”用硬木做成一头大小文武楔子、长度大于柱子直径,方形按桦眼而定,并略有弯曲弓背行,使之越打进桦眼越拉紧的特点。关键顺着房屋纵向,垂直穿过柱和穿杨,类似明清大木构架中水平或倾斜构件重叠连接所用的穿销,但徽州古民宅中主要用于水平构件与垂直构件拉结。


穿斗式木构架


这是由于穿杨与柱的垂直连接使用半桦或透桦,尤其是半桦,易于出现拔桦现象而导致木结构松散。采用关键,既起连接作用,又可防止穿仿由于受拉从柱中拔出,还利于及时维修、更新。采用关键连接的营造方法,不仅在穿斗式木构架中普遍使用,而且在各种徽州木结构古建筑中广泛使用。上溯历史,在浙江余姚河姆渡遗址出土的木构件中已发现带梢钉孔的梁桦头。《营造法式》卷三十梁额等卯口中梁柱对卯述及“箫眼穿串”,“箫眼穿串”与“关键”的做法相同。但清工部《工程做法》中梁柱相交的节点,不采用“箫眼穿串”或“关键”的做法,而是在梁柱相交部位设置“雀替”或“替木”,增大梁架与柱的搭接面,并且在雀替或替木上面与梁迭交的地方做销子桦或钉铁钉,以防梁架前后脱出。


穿斗式木构架


d.楼盖梁:

在木构架中的位置与《古建筑木结构维护与加固技术规范》(GB50165-92)中所述的楼盖梁,即清工部《工程做法》大木构架中承重的位置相同,本文也称为“楼盖梁”。位于楼板下,贴着楼面板下皮,但在清代古民宅中实为一道连接各落地通柱的横向穿杭,不起承重作用,仅起将各落地通柱在中部连为一体。这道横仿,断面为矩形,但高度减小,宽度明显增加,一般

高度为20cm、宽度为1 Scm左右。


e.地袱:

木地袱和石地袱两种构件一起设置。木地袱为柱脚间、柱顶石上联系柱子的构件,具有稳定柱脚的作用。石地袱为柱顶石之间的联系构件,具有稳定柱顶石的作用。地袱纵横向都有,横向木地袱将各棍横向排架的落地柱在根部连接为一体,增强横向排架的整体性;横向石地袱将支撑各棍横向排架落地柱的柱顶石连接为一体,构成类似于官式建筑中的台明;纵向石地袱、木地

袱将各横架的后檐柱连接为一体,明间的前檐柱之间,由于下层堂屋是开敞的,与天井一起构成日常起居空间,考虑到人活动的方便,不设地袱,但次间的前檐柱之间仍设置木地袱和石地袱。石地袱上设有雕刻精美的通风口,以防底层架空的木地板受潮腐烂。纵横向木地袱也是安装柱间木板墙不可缺少的构件。木地袱的断面为矩形,高而窄,高度约为10-20cm,厚度约为5-7cm。石地袱的断面也为矩形,高而窄,高度约为30-35cm,厚度约为7-10cm。


f.房贴:

纵向联系构件,拉连各榻横向穿斗排架,使纵向更为稳定。一般在古民宅后檐柱之间上下设置两道,上一道在楼层中部,下一道在底层中部。房贴从外观上看,似乎与通常所说穿斗式木构架中的纤子一样,穿过各后檐柱,实质上徽州木结构古民宅中房贴同穿杭一样,也只是每两根落地柱之间为一根通长房贴。小型徽州木结构古民宅普遍为三开间,有4根落地的后檐柱,其间则设置三根在同一水平高度的房贴,房贴和柱之间也是通过关键相连接。房贴也有使用组合杭的,为上下两根叠合在一起,相互之间通过另加垂直于组合杨的穿带桦连为一体。房贴断面为矩形,一般高度为20-30cm、厚度为4-6cm。


g.纤子:

当地工匠称为楼行栅。纤子在木楼板下,柱间纵向连接构件,使穿斗排架纵向更加稳定。由于木楼板的两端搁置在纤子上,纤子兼有楞木承重作用。早期为冬瓜梁形式,两端插入柱中,以丁头棋承托,后期演变成中部略为拱起的直梁,以雀替承托。避免由于梁插入柱身,截面减小,承载能力下降带来的不利影响,也增加了梁的支承长度。楼面荷载通过楼板传递到楼行栅,再传到柱的中部。由于明间作为堂屋,需满足日常起居,其面阔明显大于两侧的卧室,通常堂屋面阔为卧室面阔的二倍,再考虑到气派,堂屋楼行梁的断面尺寸一般高度为30-40cm宽度为15-20cm}赛高比为1:  2至2: 3之间。选材多为马尾松,也有杉木。


穿斗式木构架


h.斗杨:

纵向起着固定穿斗排架的作用。檐擦下按擦斗朽,由于仿木在柱头之间,紧贴着擦条,两者之间无空隙,也不需要设置垫板。


i.挑檐:

挑檐作为遮阳避雨的构件,在气候温暖,雨水充沛的古徽州,尤为重要。它也是穿斗式房架的重要特点之一。小型徽州木结构古民宅不用斗棋,但是在解决出檐问题上,不仅远比斗棋轻便灵巧,而且更经济适用。根据木结构技术发展的规律,拱和昂可能就是从原始的挑出构件发展而来的。挑檐的做法有两种,即软挑头和硬挑头。软挑头是挑朽后尾只穿过一根檐柱柱心,前端头部承托挑擦(即檐擦),并用斜的撑拱支撑挑仿头,或是压在斗杨之下。


穿斗式木构架


硬挑头是一根穿仿穿过前后两根柱的柱心,伸出头挑檐。为了增加美观,常常在软挑头的撑拱上进行艺术加工,施以雕刻彩绘。


穿斗式木构架


二、穿斗式木构架具有许多优点:

      (1)穿斗式木构架多是小料做成,在大料缺乏的情况下,可以用大料修建较大的房屋。

      (2)营造简单。先把穿杭和柱子穿斗成一排排的屋架,然后用斗杭、纤子穿起来构成整个房架。柱、穿杭、斗仿、纤子、凛条等的尺寸都有一定的规律,事先按尺寸做好,到现场加工安装,工期短。

      (3)结构坚固。穿斗式木构架的结构,由于穿柿、斗杨穿过许多柱子构成框架,比较坚固,虽然仍可活动,但是不宜拔出。因此对地震、风暴等的破坏抵抗能力强。尤其是徽州古民宅的墙壁是在柱子与穿杭之间安装木板或编苇夹泥墙,又轻又坚固,不容易倒塌,有很好的抗震能力。即使一两根木柱损坏,也不会造成整个木构架的倒塌。

    目前保存下来的古民宅,无论是在数量上、建筑面积上,还是在保护的紧迫性上,小型住宅占主体,包括一些知名的单体建筑,如黯县宏村的承志堂。从结构力学的角度,按照荷载传递的途径进行分析,这些小型住宅,屋盖荷载主要由擦条直接传给柱;而非由擦条通过梁,再传到柱头,属穿斗式构架。本文以此类最具普遍性和代表性的小型古民宅为研究对象,构建木结构结构分析模型。


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