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郭帆(GuoFan)

北京山合水易機(jī)構(gòu) 董事長(zhǎng)兼總裁

北京山合水易規(guī)劃設(shè)計(jì)院 院長(zhǎng)

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《中國(guó)旅游報(bào)》、《農(nóng)民日?qǐng)?bào)》專欄作家

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淺析中國(guó)古建筑大木結(jié)構(gòu)的榫卯形式

作者:山合水易研究中心 | 來(lái)源:原創(chuàng) | 時(shí)間:2014-05-06 | 關(guān)鍵詞:木結(jié)構(gòu) 木結(jié)構(gòu)景觀

  摘要:榫卯的功能,在于使千百件獨(dú)立、松散的構(gòu)件緊密結(jié)合為一個(gè)符合設(shè)計(jì)要求和使用要求的,具有承受各種荷載能力的完整的結(jié)構(gòu)體。

  我國(guó)古代建筑學(xué)是一門(mén)綜合性的科學(xué),是通過(guò)一定的建筑藝術(shù)形式和一定的工藝技術(shù)表現(xiàn)出來(lái)的。有人說(shuō)“中國(guó)古代建筑的大木結(jié)構(gòu)不用一根釘子”,這個(gè)說(shuō)法實(shí)際上是一種夸大的說(shuō)法,但如果單指大木結(jié)構(gòu)的榫卯則是完全正確的。中國(guó)古代建筑的結(jié)構(gòu),以木材、磚瓦為主要建筑材料,又以木構(gòu)架結(jié)構(gòu)為主要的結(jié)構(gòu)方式。中國(guó)古建筑是一門(mén)獨(dú)具風(fēng)格的建筑科學(xué),中國(guó)古建筑又以木結(jié)構(gòu)為主,木構(gòu)件間的聯(lián)接又以榫卯組合為主。

  而今國(guó)內(nèi)現(xiàn)存的古建筑以清代(明代)居多。通過(guò)近幾年施工和設(shè)計(jì)的仿古建筑,剖析其結(jié)構(gòu)形式與工藝技術(shù),得悉其構(gòu)件聯(lián)接以榫卯組合為主。通過(guò)對(duì)馬炳堅(jiān)先生所著的《中國(guó)古建筑木作營(yíng)造技術(shù)》,井慶升先生所著的《清式大木作操作工藝》,及清工部《工程做法則例》的學(xué)習(xí),了解了中國(guó)古建筑的榫卯技術(shù)的形式和多樣化以及其功能。

  1、榫卯的功能

  1.1榫卯是相輔相成,相互對(duì)應(yīng)的。榫:就是小于構(gòu)件斷面凸出的部分,俗稱公榫,卯:就是指與榫相結(jié)合的另一構(gòu)件凹下去的部分,俗稱母榫。

  1.2榫卯的功能,在于使千百件獨(dú)立、松散的構(gòu)件緊密結(jié)合為一個(gè)符合設(shè)計(jì)要求和使用要求的,具有承受各種荷載能力的完整的結(jié)構(gòu)體。木結(jié)構(gòu)榫卯技術(shù)早在春秋戰(zhàn)國(guó)時(shí)期,就得以應(yīng)用并逐漸發(fā)展,到唐宋時(shí)期榫卯技術(shù)的應(yīng)用以達(dá)到如火純清的程度,應(yīng)用的更加純熟和講究。到明、清時(shí)期古代的工匠們將其形式簡(jiǎn)化,但仍保留其固有的功能,從中充分體現(xiàn)榫卯結(jié)構(gòu)的可靠性。

  如一座大型的宮殿式木構(gòu)建筑要由成千上萬(wàn)個(gè)單件組合而成,一座小式的構(gòu)造簡(jiǎn)單的古建筑,也要由數(shù)以百計(jì)的木構(gòu)件組成。在這些建筑的木構(gòu)件中,除椽子和望板外,其余構(gòu)件幾乎全部是用榫卯結(jié)合在一起的。木結(jié)構(gòu)的形式和榫卯結(jié)合的方法,是中國(guó)古建筑的一個(gè)主要結(jié)構(gòu)特點(diǎn)。

  2、榫卯的分類

  木構(gòu)件榫卯種類很多,形態(tài)各異,這些種類和形狀的形成,不僅與榫卯的功能有直接關(guān)系,而且還與木構(gòu)件所處的位置,構(gòu)件之間的組合角度,結(jié)合方式以及木構(gòu)件的安裝順序和安裝方法等均有直接關(guān)系。根據(jù)榫卯的功能大致可分為六類:固定垂直構(gòu)件的榫卯;水平構(gòu)件與垂直構(gòu)件的拉結(jié)相交使用的榫卯;水平構(gòu)件互交部位的榫卯;水平或傾斜構(gòu)件重疊穩(wěn)固所用的榫卯;用于水平或傾斜構(gòu)件疊交或半疊交的榫卯;用于板縫拼接的幾種榫卯。下面詳細(xì)介紹一下木構(gòu)件榫卯的種類、形式及使用部位。

  2.1、固定垂直構(gòu)件的榫卯;

  在古建筑中垂直構(gòu)件主要柱子,柱子又分為落地柱和懸空柱兩類。落地柱即柱腳直接落在柱頂石上的柱子,如檐柱、金柱、中柱、山柱都屬此類。懸空柱即落腳在梁架上或被其它構(gòu)件懸空挑起、捧起的柱子,如童柱、瓜柱、雷公柱等都是懸空柱。這些垂直構(gòu)件不管用在什么部位,都要用榫卯來(lái)固定它的位置,如管腳榫、套頂榫、瓜柱柱腳半榫。

  2.1.1、管腳榫用于固定各種落地的柱根部,童柱與梁架或墩斗相交處,它的作用是防止柱腳位移。在實(shí)際施工中,通常根據(jù)柱徑大小適當(dāng)調(diào)整管腳榫的尺寸,一般控制在2/10~3/10之間?,管腳榫截面通常為方形,榫的端部適當(dāng)收留(即頭部略小),外端倒楞,以方便安裝(如圖1—1--2)。有些較大規(guī)模的建筑,由于柱徑粗大,且有檻墻圍護(hù),穩(wěn)定性好,并為制作安裝方便,常常不作榫頭,柱根部做成平面,柱頂石也不鑿海眼,平對(duì)平安裝(如圖1—1--1)。

  2.1.2、套頂榫是管腳榫的一種特殊形式,這是一種長(zhǎng)短徑寸都遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)管腳榫,并穿透柱頂石直接落腳于磉墩(基礎(chǔ))上的長(zhǎng)榫,其長(zhǎng)短一般為柱子露明部分的1/3~1/5,榫徑約為柱徑的1/2~4/5不等(如圖1—1--3)。多用于長(zhǎng)廊的柱子(一般每隔2~3根用一根套頂柱),也常用于地勢(shì)高,受荷載較大的建筑物,它的作用在于加強(qiáng)建筑物的穩(wěn)定性,但由于深埋地下,易于腐朽,所以埋入地下部分應(yīng)作防腐處理。

管腳榫、饅頭榫、套頂榫
管腳榫、饅頭榫、套頂榫

  2.1.3、瓜柱柱腳半榫與梁架垂直相交的瓜柱(金、脊瓜柱,交金瓜柱等)柱腳也用管腳榫,但這種管腳榫常采用半榫做法。為增強(qiáng)穩(wěn)定性,瓜柱又常與脊背結(jié)合起來(lái)使用。瓜柱柱角半榫的長(zhǎng)度,可根據(jù)瓜柱本身的大小適當(dāng)調(diào)整,一般控制在6~8㎝。

  2.2、水平構(gòu)件與垂直構(gòu)件的拉結(jié)相交使用的榫卯;

  在古建木構(gòu)件中水平構(gòu)件與垂直構(gòu)件相交的節(jié)點(diǎn)很多,最常見(jiàn)的有柱與梁,柱與枋,山柱與排山梁架,抱頭梁,穿插枋及單、雙步梁與金柱、中柱相交部位等。由于構(gòu)件相交部位的方式不同,榫卯的形狀也有很大的區(qū)別。如饅頭榫、燕尾榫、箍頭榫、透榫、半榫。

  2.2.1、饅頭榫是柱頭與梁頭垂直相交進(jìn)所使用的榫,與之相對(duì)應(yīng)的是梁底面的海眼。饅頭榫用于各種直接與梁相交的柱頭頂部,其長(zhǎng)短徑寸與管腳榫相同。它的作用在于使柱與梁垂直結(jié)合,避免水平位移。(如圖1—1)

  2.2.2、燕尾榫用途極為廣泛,多用于拉扯聯(lián)系構(gòu)件,如檐枋、額枋、隨梁枋、金枋、脊枋等水平構(gòu)件與柱頭相交的部位。燕尾榫又稱大頭榫和銀錠榫。它的端部寬,根部窄與之相應(yīng)的卯口則里面大,外面小,安裝之后,構(gòu)件不會(huì)出現(xiàn)拔榫現(xiàn)象,是一種很好的結(jié)構(gòu)榫卯。為增強(qiáng)木構(gòu)件的穩(wěn)固性凡需拉結(jié)或需用上起下落和方法安裝的部位,都應(yīng)使用此種形式進(jìn)行卯固。燕尾榫的長(zhǎng)度清工部《工程做法則例》中規(guī)定為1/4柱徑。(如圖1—1)

  2.2.3、箍頭榫是枋與柱在盡端或轉(zhuǎn)角部相結(jié)合時(shí)采用的一種特殊結(jié)構(gòu)的榫卯。它的做法是將枋子由柱中位置向外加出一柱徑長(zhǎng),將枋與柱頭相交的部位做出榫或套碗,以箍住柱頭。箍頭常做成霸王拳或三岔頭形狀。一般帶斗栱的宮殿式大木作采用霸王拳作法,而無(wú)斗栱的園林建筑或處于次要地位的配房常采用三岔頭形式。箍頭的高低薄厚均為枋子正身尺寸的4/5。使用箍頭枋,對(duì)于邊柱或角柱既有很強(qiáng)的拉結(jié)力,又有箍鎖保護(hù)柱頭的作用,而且箍頭還是很好的裝飾構(gòu)件。(如圖1—2)

  2.2.4、透榫用于大木作構(gòu)件,常做成大進(jìn)小出的形狀。所謂大進(jìn)小出是指榫的穿入部分,高按梁或枋本身高,而穿出部分則按穿入部分減半。這樣做既美觀又減小榫頭對(duì)柱子的傷害面。透榫穿出部分的長(zhǎng)度清工部《工程做法則例》中規(guī)定由柱外皮向外出半柱徑或構(gòu)件自身高度的1/2。榫的厚度一般等于或略小于柱徑的1/4或等于枋(或梁)厚的1/3,透榫穿出部分,一般做成方頭,也有做三岔頭或麻葉頭形狀的。透榫適用于需要拉結(jié),但無(wú)法用上起下落的方法進(jìn)行安裝的部位,如穿插枋兩端,抱頭梁與金柱相交部位等。

箍頭榫與柱頭卯合
箍頭榫與柱頭卯合

  2.2.5、半榫與透榫的使用部位和做法基本相同,榫長(zhǎng)至柱中兩端同時(shí)插入的半榫,則要分別做出等掌和壓掌,以增加榫卯的截面積。半榫是在無(wú)法使用透榫的情況下才使用半榫如排山梁架后尾與山柱相交處。半榫的通常做法是將培訓(xùn)班徑均分三份,榫高均分兩份,如一端的榫上部長(zhǎng)占1/3柱徑,下半部占2/3,則另一端的榫上半部占2/3,下半部占1/3。半榫易出現(xiàn)拔榫現(xiàn)象,從而使結(jié)構(gòu)松散,為解決這個(gè)問(wèn)題古人采取在下面安裝雀替或替木的方法,增大梁架與柱子的搭接面,并在雀替或替木的上面與梁迭交的地方安裝銷子榫或釘鐵釘,以防止梁架向前后脫出。

  2.3、水平構(gòu)件互交部位常用的榫卯

  水平構(gòu)件互交,在古建大木作中常見(jiàn)于檁與檁、扶脊木與扶脊木、平板枋與平板枋之間的順接延續(xù)或十字搭交。如大頭榫、十字刻半榫、十字卡腰榫。

  2.3.1、大頭榫的做法與燕尾榫基本相同,也是采用上起下落的方法安裝,它常用于正身部位檐、金、脊檁以及扶脊木等的順延相交部位,起拉結(jié)作用。

  2.3.2、十字刻半榫主要用于方形構(gòu)件的十字搭接,多見(jiàn)于平板枋的十字相交。制作要求是在相交處各在枋上、下面刻去薄厚的一半,刻掉上面一半的為等口,下面的為蓋口,制作時(shí)應(yīng)為山面壓檐面,刻口外側(cè)要按仿寬的1/10做包掩。

  2.3.3、十字卡腰榫主要用于圓形或帶有線條的構(gòu)件的十字相交,用于搭交桁檁。制作時(shí)將桁檁沿寬窄面均分四份,沿高低兩面分二份,根據(jù)所需角度刻去兩邊二份,按山面壓檐面的原則各刻去上面和下面的一半,然后扣接。

  2.4、水平或傾斜構(gòu)件重疊穩(wěn)固所用的榫卯

  水平(或傾斜)構(gòu)件疊交有兩種情況,一種是兩層或兩層以上構(gòu)件疊合,再一種就是兩層或兩層以上構(gòu)件垂直(交角成90度)或按一定角度半疊交。在這時(shí)古代工匠們采取了栽銷和穿銷的方法不解決這些問(wèn)題。

  2.4.1、栽銷就是在兩層構(gòu)件疊交面的對(duì)應(yīng)位置鑿眼,然后把木銷栽入下層構(gòu)件的銷子眼內(nèi),安裝時(shí)將上層構(gòu)件的銷子眼與栽好的銷子榫對(duì)應(yīng)入卯。銷子的大小長(zhǎng)短可根據(jù)構(gòu)件的尺寸靈活控制,但應(yīng)保證上下兩層構(gòu)件的穩(wěn)固度。

  2.4.2、穿銷與栽銷的方法類似,不同之處是栽銷法銷子不穿透構(gòu)件,而穿銷法則穿透兩層或多層構(gòu)件。

  2.5、用于水平或傾斜構(gòu)件疊交或半疊交的榫卯

  水平或傾斜構(gòu)件重疊穩(wěn)固需用銷子,而當(dāng)構(gòu)件按一定角度疊交或半疊交時(shí),則需采用桁碗,刻榫或壓掌等榫卯來(lái)穩(wěn)固。如桁碗、趴梁階梯榫之類來(lái)穩(wěn)固防止位移,以增強(qiáng)其安全性。

  2.5.1、桁碗即放置桁檁的碗口,在柁梁頭或脊瓜柱頂部。在古建大木作中用處很多,凡桁檁與柁墩、脊瓜柱相交處都須使用桁碗。桁碗的大小根據(jù)桁檁的直徑來(lái)確定,深不大于1/2檁徑,淺不小于1/3檁徑。

  2.5.2、趴梁階梯榫多用于趴梁、抹角梁與桁檁半疊交以及短趴梁與長(zhǎng)趴梁相交的部位。階梯榫一般做成三層,底下一層深入檁半徑的1/4,為趴梁榫袖入檁內(nèi)部分;第二層尺寸與第一層相同,第三層有的做成燕尾榫狀,起拉接作用,也可以做直榫,榫長(zhǎng)不得超過(guò)檁中。

  2.6、用于板縫接的幾種榫卯

  在古建大木作和部分裝修構(gòu)件常需用很寬的木板,如博縫板、山花板、掛落板以及榻板、實(shí)榻大門(mén)等,這就需要用板材拼接,如何拼接,這時(shí)就需用榫卯來(lái)拼合,如銀錠扣、穿帶、抄手帶、裁口、龍鳳榫之類來(lái)將小板拼接成大板。

  2.6.1、銀錠扣又叫銀錠榫,是兩頭大,中腰細(xì)的榫(如圖1—3--1)。將其嵌入兩板縫之間,可發(fā)防止膠水年久失效后拼板松散開(kāi)裂。常用于榻板,博縫板等處。

  2.6.2、穿帶是將拼粘好的板的反面刻剔出燕尾槽(如圖1—3--2)。槽的一端略寬,另一端略窄,深約為板厚的1/3。然后交將做好的燕尾帶(一頭略寬,一頭略窄)打入槽內(nèi)。這種做法可以防止開(kāi)裂,還可以防止板面凸凹變形。每塊板一般穿三道或三道以上,帶應(yīng)對(duì)頭穿,以便將板縫擠嚴(yán)。

  2.6.3、抄手帶是穿帶的另一種形式,但不同于穿帶(如圖1—3--3)。抄手帶必須在木板的小面居中打透眼,將要拼粘的木板配好,拼好縫,然后在需要穿入抄手帶處彈出線,在小面打透眼,再把板粘合起來(lái),將準(zhǔn)備好的抄手帶抹好膠水對(duì)頭打入。抄手帶本身必須是強(qiáng)度很高的硬木,做成楔形,多用于實(shí)榻大門(mén)。

板縫拼接榫卯

  2.6.4、裁口是將木板小面用裁刨裁掉一半,裁去的寬與厚近似,木板兩邊交錯(cuò)裁去,然后搭接使用,這種作法常用于山花板(如圖1—3--4)。

  2.6.5、龍鳳榫也稱企口,將木板小面居中開(kāi)凹槽,另一塊與之結(jié)合的板面居中裁作凸榫,將兩板互相咬合(如圖1—3--5)。

  以上我們所看到的榫卯形式是工匠們幾千年來(lái)創(chuàng)造實(shí)踐的成果,是他們辛勞和智慧的結(jié)晶。但是,由于木材本身的特點(diǎn),在榫卯處理方面,也不可避免地存在一些弱點(diǎn),如榫卯結(jié)合處的受剪面偏小,燕尾榫較短有些節(jié)點(diǎn)只能使用半榫拉結(jié)等等,為了克服這些不足之處,通常在節(jié)點(diǎn)部位設(shè)置鐵件加固,從而克服木制榫卯的一些弱點(diǎn),以增強(qiáng)木構(gòu)架的結(jié)構(gòu)功能。

  參考文獻(xiàn)

  清工部,《工程做法則例》

  《清式大木作操作工藝》文物出版社 1985.11

  《中國(guó)古建筑木作營(yíng)造技術(shù)》科學(xué)出版社 1991.8

  2009年1月9日

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