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穿斗式木结构传统民居研究

2019-10-21苏志凡

科学导报·科学工程与电力 2019年28期
关键词:木结构屋面民居

苏志凡

引言

传统民居作为我国传统建筑的一个重要组成部分,是人们长期与大自然相处的过程中,不断积累经验创造出的供人类生活、生产的居住建筑。我国统民居受到古代人们的文化、习俗、生活惯等人文环境的影响,又受到我国多样化的自然气候和地理环境,所以在多年的自然演化过程中表现出了丰富多样的建筑形态。所以,传统民居建筑不仅能够体现浓郁的民族特色与强烈的地域特征,还承载着最为丰富、真实的历史文化与民间智慧。

以榫卯连接为特点的穿斗式木结构民居是中国传统民居中最重要的形式之一,其在建筑形式上灵活多样,在结构上,具有良好的承载力、耗能与变形能力,在抗震性能方面是木构架房屋中最好的一种结构形式。穿斗式木结构民居为轻型木构架,其建筑用材和空间灵活自由,具有通风、防潮的优点,在我国民居建筑尤其是南方民居中应用十分广泛。

1穿斗式木结构民居的发展历史

穿斗式木构架的历史起源很早,但是历史对其记载很少,一直到1940年以后才逐渐进入学者们的视野。中国营造学社的对云南、川贵地区的民居进行调研写入《中国营造学社汇刊》,在此之后学术界才开始认识穿斗式木构架这种结构形式,后来,刘敦桢在《西南古建筑调查概况》中第一次对穿斗式木结构建筑的建筑形式和结构样式做了详细的描述,到1944年,刘致平先生在《云南一颗印》中将穿斗式木结构这种结构形式称之为“穿插式结构”和“插梁栋子”。“穿斗式”这种叫法第一次出现是在在刘致平的《四川民居调查文稿》中使用了这个词。1980年刘敦桢先生出版了《中国古代建筑史》,随着建筑专业通用教材《中国建筑史》中写到了穿斗式木构架,这种结构形式才真正的在社会传播开来。

2穿斗式木结构民居的结构特点

穿斗式木构架,有很多种叫法,由于在南方的语系中,“逗”即“凑”的意思,因为穿斗式木构架中的穿枋由是数根小木枋用硬木销子穿过相拼相凑而成,所以,穿斗式又称之为“穿逗式”、“串逗式”或“立贴式”。

穿斗式木构架是一种轻型木构架,木骨架主要由木柱、穿枋、檩条和椽子等木构件组成,其承重体系和围护结构分开,木构架承重,墙體做围护结构,柱间距较密,柱子直径和穿枋断面均较小,适用于民居。在长江中下游地区及西南地区,保留有许多明清时期的穿斗式构架民居。

穿斗式木构架的结构特点是沿房屋进深方向按檩的数量立一排柱,每柱上架一檩,椽直接布在檩上,屋面荷载由檩传至木柱,再由木柱传至基础。横向柱之间由穿枋连接组成一榀木构架,纵向柱之间的枋叫斗枋,,斗枋将每榀构架之间连接起来,形成一个稳定的空间骨架。工匠在建造房屋时,通常先在地面上将柱和穿枋拼接成骨架,然后立起,故有“立帖”之称,位于两端山墙部位的构架称为“边帖”,位于中间的构架称为“正帖”,每排立好之后再用斗枋串接,并通过调整使搭接牢固。房屋的每根檩条下设置柱子,根据房屋的大小可以为“三檩三柱一穿”、“五檩五柱二穿”、“十一檩十一柱五穿”等不同形式,在农村民居中,常见的多为“五檩五柱二穿”,木柱一般过于密集,会选择部分柱子不落地的做法,不落地的柱子称为瓜柱,骑在穿枋上。

在穿斗式木结构房屋中,与抬梁式木结构相比,屋面荷载小,木柱所承受的荷载相应较小,柱子直径相应缩小,不仅用料经济而且态体轻盈,发挥了小直径木料的作用,柱直径一般为200~300mm。由于柱径的缩小加大了柱的长细比,所以沿柱身要设置层层穿枋,枋宽约为150~180mm,穿斗式木结构的穿枋在形态上与抬梁式木构架中的木梁相似,但是功能却大不相同,抬梁式中的木梁起承重作用,而穿斗式木构架中的木枋主要起联系作用,将木构件连接成一个稳定的整体结构。

3屋顶形式

为适应南方多雨的天气,穿斗式木结构房屋的屋顶都是坡屋面,屋面形式一般做成平坡屋顶,不做反凹曲面,有时为取得近似反凹屋面的效果,通过垫瓦或加大瓦的叠压长度使得屋脊部位微微拱起。屋面的外形有单坡屋顶和两坡屋顶,多为两坡屋顶,常用的屋顶形式为

悬山顶和歇山顶,也有少部分为四坡式屋顶形式、重檐式及卷棚式屋顶。

1.歇山式屋顶

西南地区常见的歇山式屋顶采用不收山的做法,其特点是屋檐两端悬伸在山墙之外,称之为挑山或出山,也是为适应南方多雨的天气,在山墙面用挑檐枋直接挑出,更加简单的做法是,在山墙处直接做一面坡屋顶与悬山式屋顶的悬山顶相交,中间留出一空不封闭的区域便于通风和采光

2.悬山式屋顶

悬山式屋顶是两坡式屋顶的一种,为适应南方多雨的天气,屋檐的两端部分悬挑长度超出山墙部分,左右挑檐出挑较远,可以保护房屋墙体并可在屋檐下做少量的储物。悬山屋顶在我国农村房屋中非常常见,尤其是在木结构民居中使用十分普遍。

3.四坡式屋顶

四坡式屋顶在外形上相似与抬梁式房屋常用的庑殿顶非常相似,但其构造和结构形式更加简单,为适应西南地区潮湿多雨的气候环境,屋顶处伸出较大的挑檐以保护房屋的墙体免雨水的侵蚀。

4.重檐式

重檐式屋顶因其构造比较复杂,用料较多,一般很少用于住宅建筑中,多用于大型祠庙、园林等公共建筑中。建筑特点主要为在非屋面的楼层处加多一层挑檐,然后将椽条直接搭在挑檐檩和伸出的楼层梁上。一般这种屋顶形式用在两层及两层以上的多层建筑。

5.卷棚式

卷棚式屋顶与重檐式屋顶一样,通常用于园林式建筑和公共建筑中,很少用于住宅建筑中,其外形特征表现为,屋顶的正脊为圆弧形,由罗锅瓦和折腰瓦组成,非常富有美观价值。在侗族村寨中的鼓楼和风雨桥通常会选用卷棚式或者重檐式屋顶。

4屋面做法

屋面常见做法有两种,即南方民宅中常见的冷摊瓦屋面和铺设木望板的小青瓦屋面。

冷摊瓦屋面:在南方的普通住宅屋面或大户人家的偏房以及走廊顶等常用这种做法。基本做法为椽条直接钉在檩条上,然后在椽子上放挂瓦条铺设瓦块或者直接在椽条上铺瓦。这种做法的优点是,结构形式简单,屋面自重轻,施工方便,用料经济。缺点是因为南方常用瓦为小青瓦,瓦的尺寸较小,而瓦块的尺寸决定椽条的布置间距,所以需要椽条的较多,而且由于椽条上直接铺瓦,没有任何其他保护措施,屋面的防水保温效果较差。

屋面铺设木望板瓦屋面:在北方地区的农村住宅及南方房的大户人家及宗室祠堂等常采用这种做法。檩条和椽子的做法同冷摊式瓦屋面类似,只是在椽条上铺设一层木望板,然后会在木望板上用油毡等做防水层。这种做法较第一种做法相比,防水和保温隔热效果好,椽条的间距也可不受瓦尺寸的限制,缺点就是屋面自重大,承重的檩条、椽条等构件截面尺寸较大,施工较复杂,经济性不如第一种。

5穿斗式木构架的优点

穿斗式木结构属轻型木构架,用料经济、施工技术简单、维修方便,就地取材,能较好的适应南方的气候条件,另外,由于构件之间连接紧密,结构整体协调性较好,具有好的抗震性能。缺点就是木柱多且分布密集为增强木构架的连接稳定性,木枋较多,这就导致空间协调不开,不能形成较大通透的空间。

(作者单位:西安建筑科技大学)

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