第二章 大木技艺研究
第一节 大木体系的划分——正交梁架和三角梁架
本章讨论的梁架是传统木构建筑主要的木结构骨架,即一般所谓“大木作”的主体部分,一般由柱、梁、桁及连机、穿枋等木构件组合而成。在传统的古建筑研究方法中,大木体系区分为抬梁(苏北多见)、穿斗(苏北最常见)、井干(苏北未见)三大结构体系。但从本次调研的结果看,苏北传统建筑的各种不同梁架构造方式远非这三种体系所能全面概括。根据作者的研究,在大的梁架体系分类中,苏北传统建筑可以大致分为“正交梁架体系”和“三角梁架体系”两大类。
所谓“正交梁架体系”,是中国古建筑最为常见、分布最广的结构系统,其主要依靠垂直于地面的柱(包括童柱)和平行于地面的梁承受屋面檩条处的集中荷载,梁和柱彼此间正交。因横剖面类似“立”字,故在苏北灌云、宿迁一带称“立字梁”,作者为规范起见,命名为“正交梁架体系”,包括通常所称的“抬梁”和“穿斗”两种结构体系。根据朱光亚先生在《中国古代建筑区划与谱系研究》中的界定:“穿斗体系中柱(落地柱和童柱)直接承檩,即檩是落在柱头上而不是落在梁头上的”,“叠(抬)梁则是柱托梁、梁托檩,檩没有落在柱头上”,作者再在“正交梁架体系”中区分了“正交穿斗体系”和“正交抬梁体系”。
而“三角梁架体系”是苏北以徐州、连云港为中心的北部地区以及山东部分地区常用的梁架形式,其和“正交梁架”的主要区别在于使用了平行于屋面坡度的大斜梁(徐州部分地区称为“人字叉手”或“大叉手”,响水等地称“梁股”或“梁膀”),屋面檩条全部搁置于大斜梁上,而大斜梁开榫嵌固于最下一根大梁之上,构成了刚性的三角梁架,内部辅以童柱、横梁,整体搁置于柱或承重墙上,因其横剖面类似“金”字(人字头代表大斜梁),宿迁、灌云一带称“金字梁”,作者命名为“三角梁架体系”,以与“正交梁架体系”相对应。
上述梁架体系的差异是本书划分苏北传统建筑区系的主要依据(图2.1)。
图2.1 苏北大木梁架体系类型分区图
一区——通扬泰穿斗梁架区
以正交穿斗体系为主,另有少量正交抬梁建筑,但没有三角梁架,在地域上包括了长江以北至盐城、建湖、宝应、金湖一线。
二区——淮安抬梁梁架区
以抬梁体系为主,另有少量正交穿斗建筑,但没有三角梁架,地域上以淮安为中心,包括阜宁、涟水、沭阳、泗阳、泗洪和盱眙。
三区——徐海三角梁架区
以三角梁架体系为主,另有少量正交梁架建筑,地域上包括徐州全境、宿迁、新沂、连云港全境、响水、滨海、射阳。
需要指出的是,正交梁架体系的影响范围覆盖整个苏北,在三角梁架区的少量官署、寺庙和大富之家的民居,也采用了正交梁架。而抬梁和穿斗的划分也不是绝对的,对一些传统的重要城镇,往往两种方式并存。
第二节 营造用尺和丈杆
苏北各地传统营造均用木工尺,一般通称“九五尺”。所谓九五尺,是指木工尺一尺的实际长度(32.0厘米)约相当于现行市尺一尺实际长度(33.3厘米)的九五折,而市尺又正好是老尺(35.5厘米,苏北通称“老尺”)的九五折(匠师淮安黄世勋、大丰王定靖、海安陆良甫、东台杨增龙俱持此说)。这和清代度量衡的营造尺是吻合的,不同于《营造法原》通用的鲁班尺(1鲁班尺=27.5厘米)。而同时有些匠师如大丰王定靖、海安陆良甫称木工尺的分(0.32厘米)和英寸的分(1/12英寸=0.21厘米)一样,这就十分难解,匠师们的木工尺又因多年不用而遗失无寻,只能暂且记录存疑。
苏北各地,一般木工用的尺子长度为五尺(匠师海安陆良甫、淮安黄世勋、连云港孙广所持此说)或六尺(东台杨增龙、大丰王定靖持此说)。海安陆良甫称之为“丈杆”,谓两倍即一丈,故名丈杆。东台杨增龙和大丰王定靖也称之为丈杆,谓木匠一般用杉木制作的六尺长的丈杆,出门时将刨子、斧子、墨斗、尺、手钻等都别在锯子上,然后挂在丈杆上背着。夜间行走可壮胆,打狗、打“鬼”。淮安地区(匠师黄世勋等)、泰兴俗称之为“五尺”,谓五尺就是人高,木匠随身携带用于打草打狗、走夜路打鬼防身。连云港俗称之为“量天尺”,也是木工随身携带的必要工具。东台做家具的木匠用一尺长的毛竹制作的尺(匠师杨增龙);淮安瓦匠一般也用一尺长的尺(匠师黄世勋)。
在苏北各地传统营造活动中也用《中国木建筑木作营造技术》中所说的“丈杆”进行建筑度量,但除泰兴外均不称“丈杆”,且更加简化,海安称“广丈”、淮安称“柴棒丈”或“呆棒子”(“呆”发音为“皑”,固定不变的意思)、大丰称“硬尺”、东台称“顶竿”。丈杆一般是木工与主家商定好各间开间、进深尺寸(详见后文)后用竹竿(因竹竿较长、简单易用)或杉木(如泰兴的丈杆、淮安的柴棒丈)制作。一般其长度等于明间面阔(仅大丰的硬尺长度为总面阔),在其上标注内容一般仅限于开间、进深,而不标注柱位、柱高、柱径、榫卯位置等详细尺寸。瓦匠和其他工匠从此丈杆上过尺寸,淮安亦称“过丈杆”,南通地区瓦匠使用的过来的丈杆长为三尺(据此理解该丈杆的作用仅限于确定平面的大尺寸,难以控制详细尺寸的一致,似乎不甚合理,但各地工匠众口一词,而丈杆临时制作,完工后随即废弃,也无法找到实物求证,只能记录存疑)。
苏北各地的营造活动,于1960—1970年代以后,普遍使用钢卷尺,上述各类营造尺、丈杆等亦逐渐不用,所以本次调研中尚未发现营造尺和丈杆的实物。
第三节 房屋尺寸权衡
苏北现存古民居大多为明构和清构及更晚一些的遗存,其单体规模一般均为三间五架和三间七架。之所以如此,主要是受到明代森严的礼制限制。明洪武二十六年定制,“庶民庐舍”,“不过三间五架,不许用斗拱,饰彩色”(《明史·舆服志》)。洪武三十五年规定,“庶民所居房舍、从屋虽十所二十所,随所宜盖,但不得过三间”(《明会典·礼部十六》)。至正统十二年放宽为“庶民房屋架多而间少者不在禁限”。明清以降,虽然禁令日弛,风气渐侈,但民间普通房屋仍以三间五架和三间七架为主,偶见“明三暗五”的五间民宅,以及六架和用轩的八架、九架房屋(取决于轩廊的实际草架檩数)。
一般苏北城乡建房,平面尺寸根据主家经济条件和用地范围的不同而不同,但又有一定的规律。
海安传统民居开间尺寸按鲁班尺谱(陆良甫师父也未见过),讲究逢“六”吉利。一般农村住宅开间分大六、小六。大六明间一丈四尺六寸(1.46丈),房间(次间)一丈二尺六寸(1.26丈)。小六明间一丈四尺六分(1.406丈),房间一丈二尺六分(1.206丈)。更小的房间可以用一丈零六寸(1.06丈)。近代以后开始用八尾,如现在房间常用一丈三八(1.38)。一般五架梁房屋(指五檩房屋)的通进深尺寸和明间开间尺寸相同,而七架梁房屋再在此基础上加前后拔插(即单步梁)的步距。檐高过去较矮,七架梁房屋檐高最高用七尺六,最低五尺八,中间可用六尺六、六尺二等,而最常用的檐高尺寸是七尺二。据称七尺二(约2.30米)是鲁班尺的最常用尺寸,床的长度和棺材的长度都是七尺二,不知果否?
淮安传统民居的主要尺寸也全部用“六”为尾数,分小五路(即五檩)和大七路(即七檩)。明间面阔小五路用一丈零六至一丈六,大七路用一丈二六至一丈八六,最常用一丈二六。房间开间最大不超过一丈一六,一般七尺六,最小六尺六。进深最小的一丈零六,最大的一丈八六,基本等于明间面阔。城乡都少楼房。檐高六尺六至一丈三六,以一丈一六的最为普遍。民间楼房一般上层七尺高,下层八尺高。
南通三间民房一般为4.2、4.5、4.2米。进深即称进深,一般5米。
泰兴一般檐高(当地称“掀檐”)一丈二尺,矮者用九尺,现在一般4米。
东台明间面阔一丈二六、一丈三六、一丈四六、一丈四八。房间开间七尺六至一丈零六。面阔一般城里小(因人口密集、土地紧张),农村大。农村五架梁居多,通进深以明间面阔见方为度,檐高一般九尺六或一丈零六。城里七架梁通进深以明间面阔加前后两插计算(一般前后插进深二尺二至二尺八,尾数要缝双),檐高七尺六或八尺六。
大丰传统民居一般明间面阔一丈四六,房间面阔七尺六或七尺二。檐高店铺一般七至八尺,普通住宅六尺多至七尺多。
响水明间一丈一,房间九尺,高一丈一六。不一定尾数是六。
连云港开间一般房间六尺六,六尺二也有,比较少。明间称“当间”,根据条件最多一丈二,少的七至八尺。进深根据富裕程度不同,七、八尺至一丈多。檐高一般老尺七至八尺高。
第四节 正交梁架样式
“一缝梁架”,即“在一纵线上,即横剖面部分,梁桁所构成的木架”的基本形式,《营造法原》称为“贴”,明间缝称“正贴”、山墙缝称“边贴”。苏北南通称“排架”,海安称“兆架”,淮安称“国排梁”,泰兴称“穿山”(其中明间缝称“正山”、山墙缝称“边山”)。本节讨论的梁架样式是指一缝梁架的柱、梁与檩的组合方式,即《营造法原》所谓的“贴式”。
苏北民间传统建筑一般通进深以五檩、七檩为主,淮安分别称为“小五路”和“大七路”,而泰兴等多数地区则称“五架梁”、“七架梁”。一般而言,七檩房屋规模较大、等级较高,一般城市多、农村少,富家多、贫民少,正房多、配房少(《明会典·礼部十六》)。而在梁架样式的组合变化中,五檩房是研究的基型,七檩相当于在五檩的前后各加一步。由于苏北各地用词各有差别,暂以扬州称谓来叙述。
一、主要的梁架样式
苏北各地传统建筑的梁架样式虽然多种多样,但按照类型来分,可以归结为主要的四种类型,即步柱造、金柱造、中柱造、五(七)排柱,以及徐州等地常见的檐柱造。在此基础上,各地传统匠师根据实际使用的不同需要加以变化,创造了“秤钩梁”、“金童落地”等丰富多彩的梁架样式[1](图2.2、图2.3)。
图2.2 苏北五檁大木梁架样式总表
图2.3 苏北七檁大木梁架样式总表
二、梁架样式规律初探
经作者调研,并抽取其中传统建筑遗存较多的12个城市所有所见建筑的归类整理,列出各地基本梁架样式使用习惯的表格(表2.1)。根据表格中各地使用习惯的比较,可以总结出一些梁架样式使用上的一些规律。
表2.1 各地习用的基本梁架样式一览
续表2.1
(注:表内各栏斜线后的名称为各地地方称谓)
苏北各地传统建筑中,步柱造都是一种较正统、规制较高的梁架样式,通常用于公共建筑、住宅厅堂的明间,偶尔也用于普通住宅的明间,这和各地匠师的叙述是基本一致的。步柱造的优点在于落地柱较少,明间和次间的联系方便,可以扩大室内空间,所以使用步柱造的厅房一般均不作隔间板壁。
在南通、海安至东台、大丰的沿海一线,似乎有在明间使用中柱造的传统,在南通甚至有所有五(七)柱落地的明间做法,而且在明间尤其是厅房明间使用中柱造的一般多用扁作梁,年代也以早期建筑为多(如南通掌印巷、冯旗杆巷明代民居,东台富安明代民居等),似乎可以说明该地区传统上是以扁作穿斗体系为主(关于穿斗、抬梁的概念,下文将有论述)。可以作为辅证的是,在上述地区普遍称梁为“川”或“插”。
其他苏北南部如扬州、泰州、高邮、兴化等地虽然在大式建筑和厅堂中不用中柱造,但在普通住宅的明间也有使用中柱造的传统。但在中部的淮安无论建筑规制高低、精致或简陋,极少在明间使用中柱造。再北面到宿迁、淮安、连云港等地普通建筑以三角梁架为主,正交梁架相对规格较高,其明间则绝对不用中柱和金柱造,而一律使用步柱造,且单根柁梁的跨度常常达到七檩。作者认为这可能反映了南方穿斗的传统在徐州以北已经消失,而以三角梁架和抬梁正交梁架为主。
中柱造在苏北各地都普遍地运用于山墙梁架,作者认为这是因为中柱造中柱直接承檩,山面各柱之间的拉结较多,利于抗风,所以在山墙面得到了广泛的运用。需要注意的是在徐州、连云港地区中柱造即使在山面梁架中也没有表现出主流的地位。
三、抬梁、穿斗的再认识
按照现代结构理论,抬梁、穿斗和三角梁架的受力特点截然不同。为便于揭示三者的差别,作者均以普通民居最基本的五檩梁架为对象进行研究。
五檩抬梁结构的基本形式是柱上架五架梁,梁上架金童柱,金童柱上再架三架梁,三架梁上再立脊童柱。按照以朱师光亚为代表的多数学者的观点,抬梁结构的基本特征是梁承檩,即除脊檩的集中荷载由脊童柱柱头承托外,其余各檩的集中荷载均由梁承担。按照现代结构理论,脊童柱轴向受压,并将压力传递到三架梁中点;三架梁两端承受金檩的集中竖向压力,中点受脊童柱的集中压力。如果把金童柱头看做是三架梁头的理想支座,那么金檩的竖向压力直接通过梁头传递到金童柱头,即两端的压力的方向直接指向支座,力矩为零,所以,金檩的压力对梁身而言不产生弯矩;而仅脊童的轴向压力作用于三架梁中点使梁身受弯。五架梁的情况亦是如此,仅承受金童柱的压力受弯。所以,抬梁结构的主要受力特点是五架梁、三架梁受童柱压弯,而檩的荷载对梁本身几乎没有影响。
五檩穿斗结构的基本形式为五柱落地,柱头承檩,而梁插入柱身。根据上述分析,同理可以得出梁身既不受弯,也不受压,如果不考虑梁身自重就相当于现代结构理论的零杆,其主要作用是拉结柱子,增加结构稳定性,而不是主要的结构构件。穿斗构架中,如果局部有柱不落地而采取童柱的形式落于梁身之上,其下梁则因此而受弯。
根据上述分析,我们可以得到结论,无论是梁承檩还是柱承檩,檩对梁的受力均没有影响,而影响梁的受力情况的只有其上是否“抬”童柱以及童柱的多少。作者认为“抬梁”和“穿斗”的区别主要在于是否有一个起着主要结构作用、承托较多数量童柱(或者可以理解为较多的屋面均布荷载)的受弯的主梁,而柱承檩或梁承檩只是节点榫卯做法的区别,并不能作为判断的依据。从这个意义上说,对同样檩数的建筑而言,抬梁结构的落地柱要远远少于穿斗。
事实上,苏北各地的传统匠师并没有抬梁和穿斗这样的概念,所谓的抬梁和穿斗只是在柱、梁、檩的节点榫卯的做法上有所区别而已。淮安匠师将柱止于梁底,梁承檁的做法叫“凳榫”,而将梁承檁,柱亦升至檁底,梁插于柱头内的做法叫“清榫”。徐州匠师将后者称为“带夹”,就是说柱开卯口夹住梁头,也是指榫卯的做法。作者拟专文讨论,此处不再赘述。
第五节 正交梁架大木做法
一、柱的做法
苏北各地的传统建筑中,各地对具体位置柱的称呼各不相同,有时甚至十分混乱,但柱的做法却基本一致(表2.2)。
表2.2 各地柱的名称对照表
1.柱的断面、收分和卷杀
柱的断面一般均为圆形。用方柱的情况一般是用于走廊的檐柱,尤以角柱往往为方形或抹角方形断面(图2.4)。扬州汪氏小苑秋嫮轩全用方柱,作者以为可能是因为秋嫮轩为女眷居室,用方柱以示天圆为阳,地方为阴之故(图2.5)。在早期建筑中,部分柱的断面形式或有八边形、抹角八边形和瓜楞形,如明代建筑泰兴黄桥镇何氏宗祠的明间前檐柱用抹角八边形柱(图2.6),东台富安镇明代王氏甲住宅的明间前檐柱用八边形柱(图2.7),南通天宁寺天王殿和金刚殿室内用瓜楞束柱(图2.8)。苏北多数传统建筑的柱身一般均不施雕饰,而早期建筑也有在柱头雕刻瓜楞座斗的实例(图2.9),童柱则以瓜楞坐斗、荷叶墩、宝瓶等施以雕刻装饰,十分华丽(图2.10、图2.11)。
图2.4 泰州高港区孙家花楼廊下转角方柱
图2.5 扬州汪氏小苑秋嫮轩室内方柱
图2.6 泰兴黄桥镇何氏宗祠明间八角檐柱
图2.7 东台富安镇王氏甲宅明间八角檐柱
图2.8 南通天宁寺天王殿瓜楞柱
图2.9 泰兴黄桥古风广场某宅柱头连座斗
图2.10 泰兴黄桥镇何氏宗祠宝瓶脊童
图2.11 东台富安镇王氏甲宅童柱瓜楞坐斗
普通的落地柱的柱身一般均有上小下大的直线收分,这是根据天然柱料根部大顶端小的自然收分。扬州一般收约1%左右,南通普通民居柱头直径150~180毫米,柱脚直径180~200毫米。童柱高度较矮,断面收分一般很大,但多数地区也是呈直线收分,扬州一般殿堂瓜柱用二八收(即收20%),民房用三七收,乃因民房童柱高度小于殿堂。但自宿迁以北至徐州、连云港地区,不论正交梁架还是三角梁架,童柱均呈明显的纺锤形收分。除了部分早期建筑外,柱头一般不做卷杀。
2.柱的安装、拨脚和装饰做法
落地柱的下端入柱础时,偶有做类似管脚榫的实例,但一般均不做榫而直接搁置于柱础之上。淮安匠师称当地尚有侧脚做法,淮安称“拨脚”,柱子安装就位后,将柱脚向外拨出,一般柱高一丈拨寸分(即约一寸左右)。
童柱叉于梁上时柱脚开榫,表面一般不做处理,但在部分早期的建筑中也有雕刻成鹰嘴(图2.12)、桃叶(图2.13)、花篮(图2.14)等图案的实例。扬州工匠称当地童柱做法比苏州讲究,一般苏州童柱下端多卷杀,而扬州童柱均直接开口叉于梁上,选材时要根据梁用料大小选用童柱料,使童柱底径同梁径,方能严丝合缝(图2.15)。而各地遗存的明代建筑往往在童柱下用荷叶墩,或者不用童柱而直接用荷叶墩加斗拱承托上方梁檩。
图2.12 淮安秦焕故居东轴的鹰嘴瓜柱
图2.13 黄桥何氏宗祠门屋的桃叶尾瓜柱
图2.14 东台富安镇卢氏住宅花篮尾瓜柱
图2.15 扬州个园住宅部分的瓜柱
二、檩和檩垫
桁檩是古建大木四种最基本的构件之一(柱、梁、枋、檩)。《中国古建筑木作营造技术》称:“桁与檩名词不同而功能一样,带斗拱的大式建筑中,檩称为桁,无斗拱大式或小式建筑则称檩”。在苏北各地,对檩的称谓不一,南通称“梁”,从上至下称正梁(脊檩)、上架梁、(上、下)中架梁、下架梁(檐檩);也称“桁”,从上至下为正桁、二桁、三桁、步桁、檐桁。楚州、盐城、泰州一带通称“桁条”,但“桁”读若“行”。扬州、泰兴、徐州等地也称“檩”。
1.檩断面和檩径
在苏北绝大多数地区的传统建筑中,檩一般断面均为圆形,但在檩下有垫枋搭接往往会在下皮刨出一个平面。苏北传统民居的檩径(直径),一般草房用10~12厘米,瓦房用16~20厘米。总体而言,房间面阔即檩条的跨度越大,檩径越大。南通木匠中流传口诀“寸对豁”,即檩条围径的寸数相当于椽子的豁数(一豁即一档椽距,也即近似于一块望砖的长度,约200~220毫米不等,一般豁数为17~23的奇数,保证底瓦坐中),以19豁椽为例,面阔19×200毫米=3800毫米,檩的围径即19寸,直径为6.25寸即19.4厘米。
民间营造受用材和工限限制,檩一般以自然木料为基础稍加砍刨,所以两端直径粗细不一,有时差距甚大。用檩的尺寸权衡均以细端(即自然树木的上端)为准,明间用檩较讲究,一般两端直径差应控制在三分(约1厘米)以内,而房间(次间)则可稍大。挑檐檩扬州称“挑檐枋”,在淮安及其以南地区断面绝大多数为方形,考究的在底面上作出琴面,甚至刻海棠线;但自宿迁以北直到徐州等地则断面多为圆形,连云港则二者兼有。
2.檩的排列规律
由于檩两端直径不一,或者说由于木料有本末之分(即树根和树梢),所以在苏北各地安檩的方向均有讲究。多数地区讲究明间檩条大头(即根部)必须朝东(一般称上手位),而两侧房间檩条大头则一律朝向明间,即向内,厢房的檩条大头一律朝向正房(一般均朝北)。在南通地区,除了上述排列方法外,还有一种特殊的“鱼吃水”做法,即各架正桁(脊檩)根部都朝东,而二桁(上金檩)朝西,三桁又朝东,依此交替排列。从结构上看,“鱼吃水”的做法避免了檩条较小的断面集中在一个方向,受力更加合理,应是工匠总结经验后的改进。
传统民居一般每间用一根檩条,但在大丰、东台一带,当房间面阔较小和木料长度够长时,也有两间(必须是明间和西房)共用一根檩条,称“连二桁条”,甚至三间共用一根檩条,称“连三桁条”。
3.檩下连机和短机
苏北传统建筑中,一般在檩条下皮用通长的木枋辅助檩条受力,木枋两端插入檩下柱内。此木枋即《营造法原》所称的“连机”,在苏北南通称为“子梁”(即小梁之意)、海安称“替枋”,扬州称“垫枋”,淮安称“垫牵”,东台称“替梁枋”。檩下常用的构件还有不通长的短替木,即《营造法原》所称“短机”,南通称“替木”,海安称“短替”,楚州称“羊尾子”或“替木”,东台称梁托。
连机和短机分布的位置和数量呈现出一定的规律,如淮安地区习用“满梁满牵”,即每根檩(梁)下均用连机(垫牵)(图2.16~图2.18),少数简陋民居为节约材料,也有短垫枋的(当地称羊尾子)(图2.19),但特点是每根檩下均有连机或短机,淮阴苏皖边区纪念馆同志介绍,这是淮安地区一大特点,原因是桁条用料较小,加垫牵可以增加荷载能力,应是正确的解释。一般七檩枋金檩下的垫牵下设挂灯笼用的铜或铁钩,故又称“亮牵”。
图2.16 淮安府衙大堂室内梁架
图2.17 楚州秦焕故居梁架
图2.18 楚州河下镇周恩来故居梁架
图2.19 楚州县东街某民居梁架
扬州地区则习用“七梁五垫三道花”的做法,即七檩房屋用五道连机(垫枋)、三道椽花板(详见第三章第二节)。一般规律是脊檩、前后步檩和檐檩下用连机,金檩下一般不用连机。如汪氏小苑树德堂后一进、个园住宅某进、南门明清街某宅。扬州这一做法影响范围甚广,向北一直到淮安为止(图2.20~图2.22)。
图2.20 扬州汪氏小苑住宅檩架
图2.21 扬州个园住宅檩架(www.xing528.com)
图2.22 高邮南门明清街某宅檩架
南通民居主要建筑的明间一般檩下全用连机(子梁),若不全用,则一般于檐檩和步檩下用连机,脊檩和金檩下用短机。而房间通常均用短机(图2.23~图2.25)。
海安民居也通常明间用连机(替枋),而房间用短机(短替),但脊檩下一定要用连机。
图2.23 南通冯旗杆巷26号第二进明间梁架
图2.24 南通冯旗杆巷26号第二进次间梁架
图2.25 南通冯旗杆巷21号第二进明间梁架
一般而言,连机虽是考究的做法,但通常素面不施雕花,只偶尔雕二龙戏珠。而短机则有素面及雕刻线脚的繁简程度不同,考究的七架梁还在短替木下施挂“鱼斗”(即丁头插栱,可能因常雕刻成鱼形而得名)(图2.26~图2.32)。
图2.26 南通南关帝庙巷22号花机
图2.27 东台富安贲氏明代住宅第一进花机
图2.28 扬州个园住宅花机
图2.29 兴化刘熙载故居花机
图2.30 楚州秦焕故居檐下花机
图2.31 徐州云龙山兴化寺某殿花机
图2.32 南通冯旗杆巷21号门屋花机
总体说来,苏北传统民居建筑在经济合理的前提下十分注重明间装饰效果。所以,通长连机虽然结构作用最大,但用料较多,所以一般多用在明间重要部位如脊檩、步檩,而短机多用在明间次要部位和次间,其中明间短机多雕刻成花机,而次间短机多素面。从实际调研的结果看,往往用料越大、时代越早建筑用连机的数量越少,可以反证连机的作用是辅助脊檩承受屋面荷载。
4.檩和檩、连机、替木间的榫卯做法
檩和檩的搭接有三种做法,淮安、盐城、南通一带多用“燕尾榫”(东台、大丰、响水一带称“鱼尾”),也有更简单的“巴掌搭”(淮安称“抓斗搭”),此外海安还有更复杂的“下巴榫”。但三种搭接榫卯(工匠习称“公母”)都必须是明间檩条两端出榫(工匠习称“公”)在下,而房间檩条靠明间一端开卯(工匠习称“母”)盖于明间檩条之上。
连机插入柱中可不作榫,亦可作燕尾榫。山间短机直接插入柱头内,而明间短机一般是两侧连作,即柱两侧明间和房间的短机是一根通长木料架于柱头开口之上。若明间用连机而房间用短机,则往往也是一根木料连作。素面短机一般用料断面约4厘米×6厘米,长约二尺四寸;雕花短机用料稍大,断面约6厘米×10厘米,长约三尺二寸。连机、短机和檩下皮之间均用替木桩(直榫,断面约1.5厘米×4厘米)拉结。
第六节 金字(三角)梁架作法及研究
“三角梁架”是作者对徐州、连云港一带习称的“金字梁”作法的规范化命名,以强调其相对于抬梁和穿斗的“正交梁架”的体系上的差别。三角梁架在苏北的分布范围大致相当于清代徐州府、海州直隶厅和淮安府东北一带,所以作者称之为“徐海三角梁架区”,在本节关于三角梁架的专门论述中,作者仍沿用徐海地区居民的惯用称呼“金字梁架”。
一、金字梁体系基本形式及其变化
金字梁得名于其屋架部分的轮廓和形式类似于汉字的“金”字,是徐海地区居民对本地常用屋架的最常见的俗称,与此相对应,抬梁、穿斗屋架一般俗称“立字梁”或“工字梁”。在形式上,金字梁区别于立字梁的主要特征是使用两根成“人”字形交叉的大斜梁,并由此而带来了包括柱、檩在内的整个木构体系在结构和构造上与抬梁、穿斗体系的巨大差异。为叙述方便,我们把屋架部分称为金字梁、抬梁、穿斗,而将包括柱、檩、屋架在内的整个木构体系称为金字梁体系、抬梁体系、穿斗体系。
徐海地区使用范围最广、数量最多的金字梁形式如图2.33所示,由于其普遍用于大户人家住宅以及普通住宅的明间,所以作者称之为“标准金字梁”。标准金字梁架由四种构件组成,由于苏北各地对其称呼差别较大(表2.3),为便于理解,作者根据古建筑习用的命名规律分别名之为大斜梁、大横梁、小横梁、上童柱、下童柱。
图2.33 海州南城东大街某宅明间剖面
表2.3 金字梁架通用名称与地方名称对照表
各地常用的还有一种简单的金字梁,只用大斜梁、大横梁和一根童柱(图2.34)。由于该形式主要用于普通民宅以及重要建筑的山面缝,所以作者称之为“简单金字梁”。
图2.34 灌云板浦大寺巷
某宅门屋剖面
“标准金字梁”和“简单金字梁”通用于苏北各地的传统建筑,在数量上占绝对优势,是金字梁架的两种主要形式。此外,在部分地区的一些建筑中,还可以看到上述二者的四种变化形式。
1.增加前后梁步
实例主要见于新沂市窑湾镇。窑湾曾为运河沿岸的重要码头和砖瓦产地,其传统建筑以“标准金字梁”为主,部分重要建筑增加前廊以满足实用和美观的需要。如主要商业街道中大街两侧的传统沿街店铺,为利客商挡雨遮阴,而在“标准金字梁”之外普遍增加前廊,表现为两种方式:一种最普遍的做法是增加廊柱承托双步梁(图2.35之a),另一种更巧妙的做法是用悬挑的双步梁承托出檐,梁后尾穿过柱子伸入室内,以吊柱压在大横梁之下,再辅以斜撑加固(图2.35之b)。大型建筑如窑湾西大街某庙宇,则前后各加一檐柱承双步梁,以扩大使用面积并增壮丽(图2.35之c)。
图2.35 新沂市窑湾镇加前后廊步的金字梁建筑三例
2.增加挑檐
实例主要见于徐州户部山民居。徐州户部山民居常在明间的门窗洞口使用宽阔的挑檐,其主体结构方式也是“标准金字梁”,而在明间两檐柱外增加插枋和颇具古风的多层插拱以承托挑檐檩(图2.36)。
图2.36 徐州户部山民居剖面一
3.使用落地中柱
实例主要见于宿迁民居的山缝梁架,而明间梁架均为“标准金字梁”。其做法是在承托脊檩的大斜梁下使用中柱落地,而大横梁一分为二插在中柱上,与穿斗和抬梁体系中的山面“中柱造”做法极其类似(图2.37)。中柱造在淮安称“排山”,是淮安、宿迁正交梁架建筑的山柱缝普遍使用的形式之一。金字梁架的使用地域以宿迁为南界,其南淮安为完全的抬梁、穿斗体系,其北窑湾、徐州的普通民居则明显以金字梁架为主,而宿迁本地在传统建筑中三种构架方式并存,数量上难分伯仲,表现出明显的过渡性。使用中柱的金字梁架可以看成是“简单金字梁”和“中柱造”正交梁架的结合,也是宿迁传统建筑的过渡性的一种明证。
图2.37 宿迁新盛街某宅山架
二、金字梁体系各部做法分析
苏北金字梁体系包括檩、柱、金字梁屋架三大部分,其中檩直接承受屋面椽望的均布荷载,并将其转化为各檩位的集中荷载,向下传递给屋架;柱是梁架的支座,将屋面荷载最后传递到地面而完成受力过程。金字梁屋架是金字梁体系的结构核心,也是其区别于抬梁体系和穿斗体系的主要特征,其独特的形式决定了柱和檩不同于抬梁、穿斗的常规做法。分析这三部分,尤其是金字梁屋架的技艺做法和受力特性是我们理解金字梁与抬梁、穿斗的区别,探求其起源和发展,并进一步揭示其文化意义的前提。
1.柱、檩技艺研究
徐海地区金字梁建筑多为三间,正统的做法每缝均使用梁架和前后两檐柱构成木框架结构,俗称“四梁八柱”,具有“墙倒屋不塌”的优点。也有部分传统建筑在山墙缝不使用梁架和柱,檩条直接搁置在砖石山墙上,称“硬山搁檩”。极少数建筑即使在明间也不用柱,在夯土墙体顶端的垫梁板或砖石墙体上直接搁置金字梁架。徐州户部山民居砖石墙体厚50~60厘米,木柱包砌在墙内称“擎梁柱”,故在室内外完全看不到柱子(图2.38)。由于大横梁端头插入墙内,即墙体也承担部分屋面重量,所以擎梁柱的结构作用削弱,断面直径小至12~15厘米。户部山民居的山墙内早期也有擎梁柱,稍晚出现断面半圆的半柱,后期虽也有硬山搁檩,但考究的硬山搁檩做法还是会在山墙上贴很薄的假梁柱。
图2.38 徐州户部山民居室内梁架
形成上述不同用柱作法的决定因素是经济条件。硬山搁檩在唐代以前的北方建筑中极为普遍,到宋以后全木构房屋逐渐增多,硬山搁檩的做法逐渐从官式建筑中消失。但在徐海等北方地区,由于墙体材料砖和土较木材价廉易得,部分普通民居限于经济条件必须就地取材,所以直到清末还在自发地沿用硬山搁檩的古制[2]。而户部山民居多是财力雄厚的官宦富商宅邸,可以不受材料限制而尽量模仿官式建筑,所以用全木构的金字梁,且构件硕大、加工精细以示正统和体面。这种经济实力影响建造技艺的现象同样体现在檩和其他梁架构件上。
金字梁架中的檩搁置于大斜梁之上,所以除脊檩和檐檩外,没有如抬梁和穿斗梁架那样檩条和柱绝对一一对应的关系,一般分布均匀,檩距较小而檩数较多。如响水等地金字梁的进深用桁条数(即檩数)来确定,普通民居一般从五路桁条(即五根桁条)至十一路桁条都有,以七路、九路居多,桁条的间距通长很小,约30~50厘米。计算路数时前后檐墙正上方(称墙口)无论是否用桁条(有封檐墙可不用桁条)均不计算在内,如以七路桁条、桁间距50厘米计算,即进深为8×0.5米=4米(图2.39)。而如图2.38所示的徐州户部山民居的金字梁架,檩距较大且和童柱成对位关系,亦可视为官宦住宅追求正统化的表现之一。
图2.39 响水某宅剖面及进深计算方法
多数金字梁架的檩条均为经刨光髹漆的直身圆料,檩径约15~25厘米,在架檩时明间檩条讲究直径较大的檩料根部朝东,两侧房间的檩条讲究根部朝向明间。但若材料所限没有直径或跨度合适的单根檩条时,也用并置的数根小料甚至不加工的细弯木棍充当檩条,这是斜梁架檩使用有木垫块的节点做法带来的自由度。
为斜梁架檩容易下滑的问题,金字梁架普遍在檩条下方的斜梁上使用木垫块(徐州称“麻子”、连云港称“蛤蟆”、响水称“梁节子”)。木垫块用铁钉(传统上为手工打制的方钉,称“梢子钉”,稍晚使用上下两头尖的枣核钉)钉于斜梁之上,其作用一方面是防止檩条下滑,同时通过调节垫高以适应粗细不同的檩条(图2.40)。
图2.40 斜梁搁檩节点做法三种
2.金字梁屋架节点做法及其受力特点研究
金字屋架的各种形式与穿斗和抬梁的区别,带来了节点做法,尤其是大斜梁和大横梁构成的三角形稳定结构的节点做法,在总体上区别于抬梁和穿斗,在内部又有地域的差别。
大斜梁是金字屋架不可或缺的特征构件,也是承受屋面荷载的主要构件。大斜梁的下端开榫嵌入大横梁梁端,这是各地一致的做法,仅有少数建筑在开榫嵌固的同时用铁扒钉拉结二者。在做法上,榫窝一定要位于墙或柱的中心轴线上,以利斜梁的压力直接传到墙或柱上(图2.41)。
图2.41 斜梁入横梁节点
大斜梁的上端和脊檩、童柱交接,其节点构造方式按地区分为两种,相应地也影响到金字梁架的受力方式分为两种。
第一种构造方式是两根大斜梁以或简或繁的榫卯交叉拉结并出头(图2.42之a、b),脊檩搁置于梁头构成的凹槽内,而上童柱插入斜梁下方。这种做法使用的地域包括徐州、赣榆、滨海、响水、阜宁、射阳、宿迁等地,作者暂称之为“斜梁承脊檩”。
图2.42 斜梁、脊、童柱交接节点做法二种
当采用“斜梁承脊檩”做法时,大斜梁是屋架唯一的承重构件,承受所有檩条的荷载,并产生侧推力。由于大斜梁入大横梁的榫窝位于柱、墙的中心线上,大斜梁侧推力中的竖向分力直接作用于大横梁的支点即柱顶或墙顶上,对大横梁的力矩为零;其横向分力的方向和大横梁的轴线方向重合,力矩亦为零。所以大横梁实际不受压弯,而只受轴向拉力,其地位和所需的用料均逊于大斜梁。传统工匠虽然没有结构计算理论,但在长期的实践中总结出了这一规律。如徐州有“穷梁富叉手”之说,意即大斜梁(徐州称叉手)的断面要大于大横梁的断面,而该地晚期的简陋房屋甚至只用一根铁条代替大横梁。由于大斜梁和大横梁已经构成了承受屋面荷载的稳定三角结构,其间的小横梁、上童柱、下童柱等可基本认为是零杆,其结构作用甚微,主要是起到增加结构稳定性的拉结作用,所以在许多讲究实用的民宅中,这三种构件的断面均很小(图2.43),在赣榆县黑林镇大树村的刘少奇故居中甚至完全不用(图2.44)。
图2.43 响水某宅梁架
图2.44 赣榆黑林镇刘少奇故居梁架
另一种是以上童柱承脊檩,而大斜梁插入上童柱上端柱身内(图2.42之c)。这种做法使用的地域仅为连云港、灌云之板浦(宿迁亦见一例),作者暂称之为“童柱承脊檩”。
当采用“童柱承脊檩”做法时,童柱承受脊檩的集中荷载,而小横梁也因此承受中柱的部分集中压力,再传至下童柱,最后落于大横梁上。尽管其主要的结构构件仍然是大斜梁和大横梁,但童柱等单纯的稳定构件过渡为结构构件之一,不再是可有可无的。大横梁除了受拉外也开始受到轻微的由下童柱产生的压弯。所以在连云港的金字屋架中,童柱、小横梁的断面相对滨海、响水一带要略大(图2.45)。
图2.45 连云港南城镇某宅梁架
综上,我们可以看出金字梁屋架的结构原理类似于近现代的三角桁架结构,拉杆的出现使其具有很高的力学合理性,从而明显不同于穿斗、抬梁结构以受压和受弯为主的受力特点。
三、金字梁架的文化意义初探
1.金字梁架起源于中华民族的独立创造——“大叉手”结构
金字梁架的外形和受力方式与西方三角木屋架有着诸多相似之处,但并非是受到后者的影响,而是起源于古老的大叉手结构,其历史比西方三角木屋架要早数千年。三角屋架因其良好的结构稳定性,成为东西方建筑在漫长历史发展中的共同选择之一。
西方1570年代,意大利文艺复兴时期的著名建筑师帕拉第奥在其著作《建筑四书》最早提出了三角木屋架的简单形式,这种屋架后来因其中央立柱名为“King post”而得名为“King post truss”,恰巧也可音译为中文“金式屋架”。此后,又出现了使用两根稳定柱的三角屋架,被相对应的称为“Queen post truss”。在上述两种屋架的基础上,美国人William Howe于1840年代发明了首先运用于桥梁的“豪式桁架”(Howe truss),后来运用于屋架而成为对现代建筑影响巨大的“豪式屋架”(图2.46)。豪式屋架在19世纪末和20世纪初开始传入中国,但早期主要是运用在北京、上海、广州等大城市和对外口岸城市的重要建筑中,其真正对中国大量性建筑产生影响是在新中国成立以后。
King post truss
图片来源:http://www.vermont timberworks.com/truss.html
Queen post truss
图片来源:http://www.tex astim berframeofhouston.com/ TimberTrusses.htm
Howe truss
图片来源:http://ysa.engr.wisc.
edu/pdfs/CommonTrusses.pdf
图2.46 西方早期三角梁架形式
苏北金字梁架现存最早的实例是始建于明嘉靖十六年(1538年)的徐州户部山崔焘故居,古建筑难免经多次修葺,木构亦在其中,但该金字梁虽不能确定为明构,至少应不晚于清乾隆末年(1795年)。而在苏北以及山东部分地区使用金字梁架的百年以上的传统建筑更是数量众多且分布广泛。对照上文西方三角屋架的发展历史及受力分析,苏北金字梁架分布并不与运河交通线重合,又不在口岸城市,缺少斜腹杆,缺少豪氏屋架的锯齿形节点,从这几方面分析可以推测金字梁架是中国本土上另有传承的一种合理的结构体系。
2.从金字梁架推测“大叉手结构”演变的可能性
如果再将金字梁架和早期的地下遗址和文物上反映的建筑形象相比较,我们可以推断金字梁架的源头是一种得到学界公认的、中国古建筑早期的结构形式——“大叉手”结构。徐州地区称金柱梁的斜梁为“大叉手”,即可作为这一推断的证据之一。受金字梁架的启发,作者在借鉴前人研究成果的基础上,大致可以推演出大叉手结构出现及其向抬梁结构演变的一种可能的过程。
根据前人研究,我国原始社会的穴居、半穴居建筑,是以天然树枝交叉架立并绑扎成屋面骨架的(图2.47)。至今,我们从金字梁斜梁梁头节点的做法仍然可以联想到绑扎屋面的形象。随着建筑由地面发展到地上,厚重土墙逐渐代替地面作为交叉树枝下部的支点以抵挡侧推力。此后,为了在结构跨度允许的范围内尽量扩大建筑面积以满足人口增长的需要,长方形平面的建筑形式逐渐确立了其主导地位,原始的叉手梁架相应地发展为多缝平行梁架、大叉手结构,至此梁架基本形成。由于大叉手构造简单、施工方便,所以在原始社会是“主要屋架方式,直至商、周的宫殿,仍然沿用”。夏商时,大叉手摆脱了绑扎节点而使用榫卯节点,所以屋架本身的坚实性大大提高。至周代,建筑屋面由“茅草变为陶瓦,使荷载增加,这对沿袭已久的斜梁式屋架带来了新的问题,并促使它……向正规的抬梁式木屋架转化”[3]。苏北金字梁架斜梁、脊檩和童柱的两种构造方式“斜梁承脊檩”和“童柱承脊檩”为我们认识这一转化过程提供了一种假设的可能。
图2.47 原始社会半穴居复原剖图
转引自刘叙杰.中国古代建筑史(第一卷).北京:中国建筑工业出版社,2003
从构造方式上看,“斜梁承脊檩”似还残留着绑扎屋面的遗痕,更接近于大叉手屋架。而“童柱承脊檩”则更接近于抬梁和穿斗的脊檩承托方式,在受力方式上,斜梁的侧推力大为削弱,而横梁除了作为受拉构件也开始承担一部分屋面荷载,大大增强了结构的整体刚度。如果我们假设“斜梁承脊檩”早于“童柱承脊檩”,那么童柱由斜梁之下上升到脊檩之下的过程就是增加屋面刚度,以抵抗瓦屋面荷载增加带来的大叉手侧推力的激增。如果将此过程推广,将苏北金字梁架的每个童柱均升至檩条之下(图2.48),那么其结果就和现存唐代遗构的梁架形式十分接近,大斜梁断裂为各檩之间的叉手和托脚(图2.49)。需要指出的是,由于大叉手结构本身的合理性,其向抬梁构架转变的过程十分漫长,而且在官式建筑中大叉手仍以大斜梁、斜昂、叉手、托脚等不同形式一直延续到元末(图2.50),而在诸如金字梁等在北方民居和西南少数民族民居构架中则一直沿用到现在。
图2.48 童柱上升、叉手断裂的演变假想
图2.49 山西平顺唐天台庵大殿横剖面
转引自傅熹年.中国古代建筑史(第二卷).北京:中国建筑工业出版社,2001
图2.50 四川芦山青龙寺元代大殿横剖面
转引自潘谷西.中国古代建筑史(第四卷).北京:中国建筑工业出版社,2001
3.其他值得研究的文化课题
金字梁架是中国早期建筑特征及其演变过程的“活化石”,我们目前的研究目的主要是抢救传统建筑技艺,对其文化意义的研究还仅限于疑问和猜测,比如:
反映古老的“大叉手”遗制的金字梁架在江苏仅存于苏北徐海地区,而徐海地区以史前遗址和汉代墓葬为代表的早期文物遗存的数量也远多于江苏其他地区。这究竟是巧合还是必然,其历史原因如何解释?徐淮夷的势力范围曾经覆盖江苏长江以北的整个地区,如果假设大叉手是徐淮夷普遍的结构做法,那么为何在宿迁、盐城以南的广大苏北地区却无一例金字梁架的出现?
徐海地区尤其是徐州的传统建筑除了使用大叉手外,斗拱、生起、屋脊等的技艺做法也表现出强烈的古风汉韵。尤其表现在斗拱的形式,除了民居中惯用的重拱挑檐外,即便是明徐州府文庙、清徐海道署这样的大型官式建筑上的斗拱也极大地区别于同时期的官式做法,而和汉代明器上所见的斗拱造型十分神似(图2.51、图2.52)。徐州地区屡遭黄河泛滥之灾,但为何一直保持着强烈的地方风格,而且这种风格带有明显的汉代特征?
图2.51 徐州府文庙檐下斗拱
图2.52 徐州户部山民居承托挑檐的插拱
诸如此类的问题,远不是我们这个科研课题所能给出答案的,唯愿能从我们的专业领域为关注和研究相关问题的专家学者提供一些素材和线索。
【注释】
[1]“步柱造”、“金柱造”、“中柱造”为扬州匠师称谓,由潘德华先生提供。“五(七)排柱”是南通匠师称谓,由陆惠银等提供。“秤钩梁”是海安、黄桥等地称谓,由陆良甫提供。“金童落地”称谓借用自《营造法原》,“檐柱造”为作者根据扬州匠师称谓自行命名。用于山面的金柱造和中柱造被淮安匠师黄世勋等分别称“龙门山”和“排山”。
[2]傅熹年.中国古代建筑史(第二卷).北京:中国建筑工业出版社,2001
[3]刘叙杰.中国古代建筑史(第一卷).北京:中国建筑工业出版社,2003
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