鑑頻器
[拼音]:damuzuo
[英文]:structural carpentry
中國古代木構架房屋建築中負擔結構構件的製造和木構架的組合、安裝、豎立等工作的專業。由於古代建築是以木結構為骨幹的,因此房屋的設計也歸屬大木作。
歷史淵源
由《考工記》所載“攻木之工七”,可知周代木工已分工很細,以後各代分工不同。宋代房屋的附屬物平棊、藻井、勾闌、博縫、垂魚等的製作,歸小木作,明清時則歸大木作。宋代大木作以外另有鋸作,明清也歸大木作。木構架房屋建築的設計、施工以大木作為主,則始終不變。
設計制度
中國古代建築在唐初就已經定型化、標準化,由此產生了與此相適應的設計和施工方法。宋《營造法式》中,已載有一套包括設計原則、標準規範並附有圖樣的材份制(即古代的模數制,見材份)。材份制一直沿用到元末。明初,大量營建都城宮室,已不再用材份制。清初頒佈的清工部《工程做法》基本上使用了鬥口制(見鬥口),仍可看出材份制的痕跡,但在力學上已不如材份制嚴謹,各種構件的標準規範也無一致的準則。實質上是舊的設計制度已被廢棄,而新的設計制度還不完善。
結構形式
從遠古到漢代的木結構的形式迄今未能完全瞭解,仍在探索中。從半坡遺址到商代盤龍城遺址、西周周原建築遺址、漢代禮制建築、石闕等,雖已有復原研究,但還都未能得出系統的結論,只能看出一些脈絡:
(1)殷商的墓室均用井幹式結構,後代雖不普遍使用,但在木結構發展史中卻有重要作用。
(2)自商代至戰國宮殿遺址中已發掘的平面柱網布置,均縱向成行列而橫向常不成行列。據此可推斷屋架構造,系以縱架為主,直至漢代仍有應用,故縱架應是早期普遍使用的構造形式。後來,遼金時期偶然也有使用縱架承託橫架的構造,那是經過改進提高的縱架。
(3)自西周開始已用櫨鬥作為結合柱、樑的構件,以後逐步發展成櫨鬥上用栱、昂等組合成鋪作(見斗栱)的複雜構造形式。
現在知道最早的關於具體的結構形式的記錄, 是宋代《營造法式》中的殿堂結構、廳堂結構、簇角樑結構三種。根據現存例項,可以推斷這三種結構至少在唐初即已普遍應用。它們的特點如下所述。
殿堂結構:全部結構按水平方向分為柱額、鋪作、屋頂三個整體構造層,自下至上逐層安裝,疊壘而成。如造樓房,只須增加柱額和鋪作層(平坐)即可。應用這種結構的房屋,平面均為長方形。有四種地盤分槽形式,即金箱鬥底槽、雙槽、單槽和分心鬥底槽(圖1)。
廳堂結構:用橫向的垂直屋架。每個屋架由若干長短不等的柱樑組合而成,只在外簷柱上使用鋪作。每兩個屋架間用、襻間等連線成間。每座房屋的間數不受限制,屋架只要椽數、相應步架的椽平長相等,各屋架所用樑柱數量、組合方式可以不同,因此不必規定平面形式。廳堂結構(圖2)施工較殿堂結構簡便,但不宜建造多層房屋。用廳堂結構建造小規模房屋,不用鋪作,稱為“柱樑作”,應用普遍。現存例項中,還有一種綜合殿堂和廳堂結構的形式,如奉國寺大殿,用縱、橫、豎三個方向的柱、樑、鋪作等構件,互相交錯,組成一個整體,施工繁難,遼金以後未見再用。
簇角樑結構:用於正圓或正多邊形平面的建築,每個柱頭上的角樑與中心的棖杆(雷公柱)相交(圖3),組成圓或方錐形屋頂。
在明清官式建築中,殿堂結構僅存表面形式,實際均為廳堂結構,稱“大木大式”。普遍應用的“柱樑作”,稱為“大木小式”。而簇角樑,則稱為“攢尖”,多用於小型亭榭。
此外,在長江流域和東南、西南地區,習慣用穿鬥式構架。它與廳堂結構同屬橫向垂直的屋架,但廳堂結構由逐層抬高而減短的樑承受檁和屋頂的重量,故稱抬樑式構架。穿鬥架用柱直接承檁,不用樑,柱間穿枋僅是連繫構件。
構件種類
大木作結構構件,按功能可分為 12類。其中栱、昂、爵頭、鬥4類屬鋪作構件。其餘8類如下:
(1)柱。直立承受上部重量的構件。按外形分為直柱、梭柱,截面多為圓形。按所在位置有不同名稱:在房屋最外圈的柱子為外簷柱,外簷柱以內的稱屋內柱(金柱),轉角處的稱角柱等。柱有側腳,即向中心傾斜;有生起,即自中間柱向角柱逐漸加高。
(2)額枋。包括闌額(大額枋)、由額(小額枋或由額墊板)、普拍枋(平板枋)、屋內額、地栿、綽幕(後演化為雀替)等,是連線柱頭或柱腳的水平構件。
(3)樑。是承受屋頂重量的主要水平構件;上一樑較下一樑短,層層相疊,構成屋架。最下一樑置於柱頭上或與鋪作組合。樑按長短命名:長一椽的(一步架)稱劄牽(單步樑),長兩椽的稱乳栿(雙步樑),長四椽的稱四椽栿(五架樑),乃至長八椽的稱八椽栿(九架樑)。最上一樑稱平梁(三架樑),樑上立蜀柱(脊瓜柱)承脊(脊桁)。顯露的或在平棊(天花)以下的樑,稱為明栿。明栿按外形分為直樑、月樑。直樑四面平直;月樑經過藝術加工,形彎如弓。隱蔽在平棊以上的樑,表面不必加工,稱為草栿。四阿(廡殿)屋頂和廈兩頭(歇山)屋頂兩側面所用垂直於主樑的樑稱丁栿(順樑或扒樑)。在最下一樑之下安於兩柱之間與梁平行的枋,稱順栿串(跨空隨樑枋)。明清時又有緊貼樑下的枋,稱隨樑枋。
(4)蜀柱、駝峰託腳、叉手等。是各架樑之間的構件。早期建築,樑上安矮柱、駝峰或敦,上安鬥、襻間,承託上一樑首,又在樑首斜安託腳,斜託上架(檁)。平梁上安蜀柱、叉手。蜀柱頭也安鬥,用襻間,承脊,柱腳用合(角背)。叉手原是立在平梁上,頂部相抵成人字形的一對斜撐,承託脊,通用於漢至唐。晚唐五代起改用蜀柱承,叉手成為託在兩側加強穩定的構件,作用近於託腳。明清官式建築樑上均用短柱,按所在位置稱上金瓜柱、下金瓜柱、脊瓜柱等。柱下各用角背,並不用託腳、叉手。當廡殿推山加長脊時,在頭下另加一道平梁,稱太平梁,樑上立一柱稱雷公柱。
(5)替木。與、枋平行,用於兩構件對接的介面之下,以增加連線的強度,併產生縮短跨距的作用。替木在唐宋是必用的,明清官式建築已不用。
(6)和襻間。是承載椽子並連線橫向樑架的縱向構件。截面圓形的稱(檁或桁),矩形的稱承椽枋。它的長度即是各間的間廣(另加出榫),如遇出際(山面挑出),另增挑出長度。至房角則於背上另加三角形生頭木,使屋面縱向微呈曲線,與柱子生起相對應。襻間用於下,是聯絡各樑架的重要構件,以加強結構的整體性,有單材、兩材、實拍等組合形式。明清時期檁下只用墊板、枋,合稱一檁三件,廢除替木、襻間。又蜀柱柱頭或內柱柱身間,用枋與平行,稱順脊串。明清只用於金柱間,名為中檻。
(7)陽馬(角樑)。用於四阿(廡殿)屋頂、廈兩頭(歇山)屋頂轉角45°線上,安在各架正側兩面交點上。最下用大角樑(老角樑)、子角樑承受翼角椽尾。子角樑上,逐架用隱角樑(由戧)接續。用於四阿(廡殿)的,至脊止;用於廈兩頭(歇山)的,至中平止。
(8)椽,飛子(飛簷椽)。椽子截面圓形,首尾釘在上下兩上。每一條水平長度即的間距,稱為一椽或一架、一步架,如用飛簷,即在簷椽上釘截面矩形的飛子。
以上各類構件中,柱、、椽多為圓形截面,餘為矩形截面。宋以後各代對構件截面,按結構形式(殿堂、廳堂、餘屋,或大木大式、大木小式)都詳盡地規定出高、厚尺度。其高厚比早期多為3∶2,間有2∶1的,至明清則多為10∶8。
屋頂形式
屋頂又稱屋蓋,是中國古代建築外形的最顯著的標誌。各種各樣的屋頂名稱,往往也就是單體建築的名稱,如廡殿、捲棚等。屋頂有兩類:一類是平的或近乎平的,另一類則作成鋪瓦的斜面。前一類有兩種形式:築成稍有傾斜的平面,稱為平頂;築成中部略高的弧面,能向兩面排水,稱為囤頂。
後一類斜坡屋頂,其傾斜度一般為50~66%,坡面呈略向下彎的弧線,決定坡度及弧線的法則即是舉折或舉架。斜坡屋頂的結構形式,主要有:
(1)一面坡屋頂:全屋面向一側傾斜排水。
(2)兩面坡屋頂:用人字形的抬樑或穿鬥架做屋頂構架,頂上壘屋脊,前後出簷排水。
硬山頂,左右兩端均封砌于山牆內的兩坡頂。
懸山頂,左右兩端延伸出山牆外成兩面坡。
捲棚頂,屋架四架樑上立兩個瓜柱,並列兩個脊檁,上加弧形羅鍋椽,兩坡相接處呈圓弧形;不用正脊,兩山可以做成硬山頂、懸山頂或歇山頂。
(3)四面坡屋頂:
廡殿頂,兩山用丁栿(順扒樑)做成斜坡屋頂,與前後屋面45°相交,上加角樑、隱角樑,直抵正脊,屋面四向排水。前後兩坡相接處,在脊上壘正脊,左右兩坡與前後兩坡相接處,在角樑上順斜坡壘垂脊。這種屋頂因共有五條脊,又稱為“五脊頂”。
歇山頂,在兩山用丁栿(順扒樑)承山面承椽枋(採步金),屋頂下部形成一至二椽深的四面斜坡屋頂。屋頂上半為前後兩坡,兩坡相接處壘正脊,兩坡左右各壘垂脊。下半四角壘脊(戧脊),以其有九條脊,又稱為九脊頂。
盝頂,屋架平梁以上不用蜀柱和脊, 屋頂上部做成平頂,下部做成四面坡四向排水。平頂四周與其下坡頂相接處壘屋脊。
廡殿頂、歇山頂、盝頂四角均可做成翼角。
(4)攢尖頂:宋式用簇角樑,清式多用抹角樑,構成平面正圓或正多邊形的屋頂構架,屋頂呈圓錐、方錐或多角錐體,頂上安寶頂或寶珠,多用於亭榭。屋角也可做成翼角。
榫卯構造
大木構造以用榫卯結合為原則,只有屋面椽子、連簷、望板、角樑等使用鐵釘。榫卯結合方式有六種。
(1)柱頭、柱腳出榫。下入礎卯,上入櫨鬥底卯。若叉柱造,柱腳開十字口。
(2)橫向構件如額、栿、串之類,與豎向構件如柱之類結合,均在豎向構件上開卯口,橫向構件出榫,或更加簫眼穿串(即用木銷釘)。
(3)構件對接,均一頭出榫,一頭開卯口。其榫卯有螳螂頭口(銀錠榫)、勾頭搭掌(巴掌榫)等。
(4)縱、橫向構件直角平接。凡與房屋正面平行的構件上開口,與側面平行的構件下開口,十字咬合。轉角有45°構件三向平接時,與正面平行的構件上開口,與側面平行的構件上下均開口,斜向45°構件下開口,三件依次咬合。
(5)兩構件上下疊合(如兩條足材枋,替木與),上下兩構件於相對位置開簫眼,受暗簫。
(6)鋪作上用鬥。鬥底、栱頭上開簫眼,受暗簫。鬥上橫開口或十字開口,受栱昂。鬥口內或更留隔口包耳。
施工程式
大木施工自唐宋至明清大體相同,約可分為五個程式:
(1)畫杖杆。自間廣、椽長、柱高,以至每一構件的長短、高厚、榫卯位置、大小,均逐一按設計用足尺畫在方木杆上,同時還應畫出與本構件相結合的其他構件的中線。杖杆實際上是為本工程特製的各種專用尺。每個工匠在分配到具體工作時,就給他杖杆,以便開始造作。畫杖杆的工匠,是全工程的主持者,他熟知全部設計及其細節,由唐至宋都稱為“都料匠”。
(2)造作構件。工匠據杖杆造作構件及其上的榫卯。凡圓形截面的構件與矩形截面構件相結合的榫卯(如柱與額),均應隨時為每個榫卯製出抽版或樣版,某些一定的形象,如駝峰、蟬肚綽幕(雀替),則可預先製作樣版,使形象一致。
抽版是出榫實樣尺寸。此類榫卯,一般是在圓構件上先開好卯口,然後將此卯口的具體尺寸及其與圓柱的位置關係等,移畫到抽版上,即以此製作出榫規範,務使榫卯結合嚴密。因此,每有一個卯口即須製作一塊抽版。榫卯做完,試裝無誤後,在構件上標明它所在位置的編號。構件製成後,必須經過仔細核對,並將所有中線重新清晰地畫在構件上。
(3)展拽(試安裝)。一般在鋪作構件全部製成後,在地面上試作一次總體安裝。
(4)卓立、安勘(安裝)。大木安裝須先搭架,並準備吊裝設施,再將柱子按位豎立,叫做“卓立”。然後再起吊額栿等大構件,隨即依次安裝。各項構件製成後已經過核對、榫卯試裝、鋪作試裝,每一構件均已標明位置編號,與有關構件的關係均已畫有明確的中線。因此總安裝要點僅在於保證各項垂直線和水平線的準確性。
(5)釘椽、結裹。依次釘鋪椽子、板棧(望板),是大木作最後一道工序。
用工用料
自宋迄清,大木作造作各種構件用工都規定有詳細的定額。用工總數,在宋代以造作工為基數,分別按下述規定計算:補間鋪作(包括安勘、絞割、展拽)按造作工加40%,轉角鋪作四、五鋪加80%,六鋪以上加倍。柱、樑等(包括安勘、絞割、卓立、搭架)按造作工加60%。釘椽結裹用小工數,按造作工數。清代規定總工數按造作工加10%,又按總工數加小工20%。
自宋迄清,大木作用料均以松木為主。宋代木料共有六種規格。圓料兩種:“樸柱”長30尺,徑3.5~2.5尺;“鬆柱”長28~23尺,徑2~1.5尺。方料四種:“大料模方”長80~60尺,廣3.5~2.5尺,厚2.5~2尺;“廣厚方”長60~50尺,廣3~2尺,厚2~1.8尺;“長方”長40~30尺,廣2~1.5尺,厚1.5~1.2尺;“鬆方”長28~23尺,廣2~1.4尺,厚1.2~0.9尺。又將各種較小原木,加工解割成長25~12尺,廣1.3~0.5尺,厚0.9~0.4尺等八種規格的方料,以備選用。所以宋代在大木作之外另有鋸作。
清代木料缺乏,方木只有一種,稱“橔木”,長1丈左右,高厚1尺左右。使用時須計算其價格,如價格超過用圓料解割,仍須用圓料解割。因此大木用料幾乎全按構件尺寸,折算成一定直徑的圓料,據以發料,在造作時隨時鋸解,故清代鋸作包括在大木作之內。
宋代鋸作實際是規定用料原則,主要是:“務在就材充用,勿令將可以充長大用者,截割成細小名件”;“斜尖名件,應顛倒交斜解割”,“兩就長用”;鋸下的餘料應儘量利用,或鋸成板料。鋸作用工,以面積計每一工:椆、檀、櫪木50尺(平方尺),榆、槐木55尺,白松木70尺,柟柏木75尺,梌、黃鬆、水鬆、黃心木80尺,杉桐木100尺。如料長2丈以上,用工加10%。