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谈坡屋顶历史和发展

2013-08-20赵洪波冯文党

山西建筑 2013年29期
关键词:古建筑山顶屋顶

赵洪波 冯文党

(1.太原理工大学建筑设计研究院,山西太原 030024; 2.太原理工大学,山西 太原 030024)

坡屋顶造型布置灵活,美观,利于排水,在建筑中得到普遍应用。中国的古建筑中,位于河南安阳的殷墟宫、历代王朝的宫殿等均采用坡屋顶。现代坡屋顶多采用钢筋混凝土、钢结构等新型材料,本文主要论述坡屋顶历史、起坡方法以及现代建筑坡屋顶。

1 坡屋顶历史

古建筑中坡屋顶形式多样,以人字顶居多,在此基础上延伸出多种风格样式,其中有庑殿顶、歇山顶、悬山顶、硬山顶等。

庑殿顶作为中国古代最高等级的坡屋顶形式,分为重檐和单檐,四面斜坡,一条水平正脊,四条垂脊,又叫“五脊殿”,多见于重要的佛殿,皇宫的主殿,像故宫的太和殿(见图1)、弘义阁(见图2)。

图1 故宫太和殿

图2 故宫弘义阁

歇山顶又名九脊顶,由一条正脊、四条垂脊和四条戗脊组成,其很好的将直线和斜线结合起来,棱角分明,轮廓清晰,如图3所示。歇山顶分为重檐和单檐,在单檐歇山顶的下方,再加上一层屋檐,就形成重檐歇山顶,故宫的太和门、天安门(见图4)均为重檐歇山顶,单檐歇山顶有妙应寺山门、智化寺智化殿。

图3 歇山顶

图4 天安门

作为中国一般建筑中最常见的形式,悬山顶多见民间,是人字顶的一种,如图5所示,其特点是屋檐悬伸在山墙以外,有利于排水,南方建筑中应用较多,规格上次于庑殿顶和歇山顶。

与悬山顶不同,硬山顶的特点为其两侧山墙把檩头全部封住,如图6所示。屋面以中间正脊为界分前后两面坡,左右两面山墙或与屋面平齐,或高出屋面。高出的山墙称风火山墙,其主要是防止火灾发生时,火势蔓延,多见于北方民间建筑。

在中国古代,建筑屋顶的样式有严格的等级限制。重檐庑殿顶等级最高,其次为重檐歇山顶、单檐庑殿顶、单檐歇山顶、悬山顶、硬山顶等。歇山顶用于五品以上官吏的住宅正堂,后来也有部分民宅使用歇山顶。悬山顶与硬山顶多用于民间建筑。

2 古建筑起坡的方法

唐朝的屋顶坡度和缓,多采用1∶2,站在殿前几乎看不到屋面,其中20世纪70年代建成的鉴真大和尚纪念堂,采用唐朝时期坡屋顶的特点建造,显得稳健雄浑。

图5 悬山顶

图6 硬山顶

宋代建筑师李诫编写了《营造法式》,是北宋时期的设计、施工规范,书中提到了坡屋顶起坡的方法——举折[1],即定总的屋顶高度,计算出屋面曲线的转折点位置,做出有效的连接即可。

清朝时期出版的《工部工程做法则例》[2]规定了殿式、大式、小式三种举架的形式,殿式通常为帝王、后妃起居之处,佛教中的大殿(大雄宝殿),道教中的三清殿也属于殿式建筑。大式是各级官员和富商缙绅宅第。小式为普通百姓住房规格。具体起坡方法是屋檐处的第一根椽子的斜率定为50%,最高处椽子的斜率定为90%,中间的举架多少根据进深灵活布置。如果七檩进深的屋面有一根椽子,则其斜率为70%,即为七举。《工部工程做法》中房屋结构体系与《营造法式》中所列举的结构体系有所不同。其力求结构细部简化,更加安全,同时也表现出清朝建筑艺术观念对结构体系的影响。

明、清时期的屋顶曲线骤然升起,显得高耸而轻快流畅。近代的屋顶做法多采用三角形屋架加垫坡的做法,其符合结构力学原理,力传递明确,节省木材,施工方便,且平面变化可不受“架”份的约束。如果将三角形屋架改为“边中柱”的做法,屋顶内可形成使用空间。南京有不少的实例采用这种做法[3]。

3 现代建筑坡屋顶

现代世界各地的屋顶做法中,坡屋顶又占据了重要地位。坡屋顶形式提供了多样的住宅外观,打破平屋顶的单调感,而且节能、节地[4]。

建筑无平屋面时,若坡屋顶跨度大,坡度陡,水平推力越大,应在斜坡最低点处设置水平拉梁,如果结构跨度较小,可以不设拉梁。有平屋面时,可直接起坡。另一种方案是在水平梁上起柱,作为斜梁的支撑点。自20世纪80年代起出现了平屋顶改坡屋顶,以解决旧平屋面雨水渗漏的问题和美化居住环境。

工程实例:某小镇别墅,地上3层,局部2层,采用坡屋顶。坡屋顶平面图如图7所示。

图7 坡屋顶平面

图7中粗实线为屋脊,虚线为梁,填实部分为柱子。框柱与异形柱沿周边布置,中间部分采用梁上起柱,斜梁以柱子为支撑点,由于主梁之间跨度过大,采用梁上起柱。

图8 陕西历史博物馆

图9 浙江美术馆

古建筑坡屋顶多采用木结构,木结构易燃的特点,容易产生安全问题,现今坡屋顶多采用钢筋混凝土和钢材等材料,形式更具多样化,保温隔热效果更好。

4 结语

坡屋面具有悠久的发展历史,随着时间的变迁,从最早作为“避风遮雨”的构件到现在技术、艺术功能相结合的建筑组成部分,形式和风格不断变化。陕西历史博物馆(见图8)、浙江美术馆(见图9)的屋顶都是在古代建筑坡屋顶基础上演变的。

[1]李会智.《营造法式》“举折之制”浅探[J].古建园林技术,1989(4):3-9.

[2]马 骁,左满常,王世建.清代官式建筑的特征[J].建筑科学,2007(1):103-106.

[3]唐星赓.概论我国古建筑坡屋顶的应用[J].房产住宅科技动态,1982(9):12-15.

[4]张蕾蕾.住宅坡屋顶设计研究[D].济南:山东大学,2008.

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