以木構(gòu)架為支撐體系是中國傳統(tǒng)建筑的主要特點(diǎn),傳統(tǒng)四合院設(shè)計(jì)建筑也不例外。中國木架構(gòu)體系形成于漢代,成熟于唐代,宋代在成熟化的基礎(chǔ)上更加精致化,明清則達(dá)到高度成熟階段。以木架構(gòu)為主體的柱梁構(gòu)架貫穿中國古代建筑的始終。
在木構(gòu)架體系中,梁柱是承重構(gòu)件,墻為輔助,起分隔室內(nèi)外空間的作用,因此中國有句俗語,叫做“墻倒房不塌”。梁架結(jié)構(gòu)非常復(fù)雜,各時代的做法和尺寸也有一定的差別,并因等級、地域的不同而有多種形式,如抬梁式、穿斗式、干闌式、井干式等。古建中將柱、梁、枋、檀等木構(gòu)件稱為大木,清式大木做法可分為兩類,有斗拱的稱為大木大式,沒有斗拱的稱為大木小式。
大木大式一般用于宮殿、官署、廟宇、府邸中的主要殿堂。面闊可由5間多至11間,進(jìn)深可多至11檀??墒褂脟?、單檐或重檐的廡殿、歇山屋頂、筒瓦或琉璃瓦屋面、獸吻。大木小式建筑用于上述建筑的次要房屋和一般民居。面闊3-5間,進(jìn)深不超過7檀。只用單檀懸山和硬山及以下屋頂,而且只能出前后檐。建筑尺度依明間面闊及檐柱徑為標(biāo)準(zhǔn)。除了部分王府四合院之外,大部分老北京四合院設(shè)計(jì)都屬于大木小式建筑。
<老子>曰:“九層之臺,作于累土。”累土成基意為根基實(shí)在,建筑物才能堅(jiān)固。作為房屋頂部主要支撐物的柱子要立于地基之上,所用木材須粗實(shí)且抗腐力強(qiáng)。中國傳統(tǒng)建筑的結(jié)構(gòu)主要包括柱、梁、枋、檀、椽以及附屬構(gòu)件等。柱子是主要的承重構(gòu)件,支撐并把整個屋頂?shù)闹亓總鬟f至臺基,傳統(tǒng)的屋頂骨架分成梁、檀、椽、枋等部分。
梁是承負(fù)屋頂受力最大的橫向骨架,又叫“柁”,橫跨在兩柱之間,沿進(jìn)深架在柱頭上,上部承受由桁檀傳下的屋頂?shù)闹亓?,并將其下傳到柱上。主要的梁多支撐在前后檐柱、金柱上,另有次要的短梁,大式中叫挑尖梁、抱頭梁,小式中叫插金柁,這短梁承受屋檐上面的重量。并在金柱與檐柱之間起到聯(lián)結(jié)作用。
梁可以細(xì)分為七架梁、五架梁、三架梁、騎門梁、月梁、單步梁、雙步梁、抱頭梁、挑尖梁、趴梁、抹角梁、太平梁等30余種。如五架梁、即其上承負(fù)五根檀條,兩端架設(shè)與前后金柱上。梁的造材很重要,料需粗實(shí)、堅(jiān)硬、有韌性。講究的人家多采用上乘的針葉樹,如黃松、黃花松等木料,更有甚者采用金絲檀木這樣珍貴的木料,而平民四合院多用榆木和槐木。
為了適應(yīng)北方夏天多雨冬季寒冷的氣候條件,北京四合院設(shè)計(jì)的屋頂多為人字形,能達(dá)到快速排水,隔濕保暖的作用。屋頂部分梁架重疊,逐層縮短,逐級加高,柱上乘檀,檀上排椽,形成階梯型的屋頂骨架。 檀式沿面闊架跨在房梁上,用以托住椽子或屋面板的橫木,也稱為“桁”。架設(shè)在各梁頭上,上乘椽子。
在大式大木建筑中,屋脊上的是脊桁,設(shè)置在檐頭正心枋上的桁叫正心桁,在正心桁外邊挑檐枋上的桁叫挑檐桁。大木小式在正心桁部位上為檐檀,在屋脊上的是脊檀、在金柱或重檐童柱上,叫金檀,在脊檀與老檀金桁或正心桁之間的都是金檀,若有多數(shù)的金檀則以上、中、下分之。在每條檀下,與檀平行的,有墊板或枋。
正心桁與挑檐桁下有正心枋、挑檐枋、金桁檀下有金墊板和金枋。金枋是左右兩架梁頭下瓜柱間的取系材、其上皮與瓜柱上皮平。在桁檀下、枋子上的空檔就是墊板,既所謂平水,就是梁頭下皮至桁檀下皮之高度。脊桁檀下有墊板和脊枋是脊瓜柱之間的聯(lián)系材。 四合院的房屋建筑多為抬梁式構(gòu)架,又稱疊梁式。
抬梁式是將整個進(jìn)深長度的大梁架設(shè)在前后檐柱柱頭上,大梁上設(shè)置瓜柱,瓜柱頂端架設(shè)稍短的二梁,如此類推,將不同長度的幾根梁柱疊置起來,最后在最高的梁上設(shè)置脊瓜柱。各梁的端部上置檀條,檀主要分為脊檀、金檀、檐檀。脊檀對應(yīng)底下的脊墊板、脊枋,金檀對應(yīng)金墊板和金枋,檐檀對應(yīng)下方的檐墊板和檐枋。
檀間架椽,構(gòu)成雙坡頂房屋的空間骨架。房屋的屋面重量通過椽、檀、梁、柱傳到基礎(chǔ)。傳統(tǒng)木作對各位置的梁柱構(gòu)件皆有專用名稱,一般以每根梁上所承載的檀條數(shù)目命名,如:三架梁、五架梁、七架梁,另外還有四架梁、六架梁,這種雙數(shù)的梁架多沒有屋脊,而做成圓弧形的“過隴”,稱卷棚式、也叫元寶脊。
這種結(jié)構(gòu)在我國應(yīng)用很廣,多用于官式和北方民居建筑。它的優(yōu)點(diǎn)是室內(nèi)少柱或無柱,可獲得較大的使用空間。 梁架的單位是“榀”,也稱“縫”。在縱向上,各榀屋架除由檀條拉接以外,檀柱柱頭上有額枋連接,各檀條之下有枋木及墊板連接,共同構(gòu)成整體框架。
因?yàn)楸本┒竞?,為了保暖取暖,屋面芷背厚重,這種架構(gòu)方式的木構(gòu)件之間無受力榫卯,而是在厚重的屋面荷載重壓之下使各構(gòu)件緊密連接在一起,形成穩(wěn)定的整體,因此對梁柱斷面的大小提出了一定的要求,一般柱經(jīng)約8寸以上(一營造尺為32厘米,8寸為25.6厘米),五架梁高寬約為1尺2寸乘1尺(39厘米*32厘米),以承擔(dān)屋面荷重。
北京冬季寒冷多風(fēng),居住建筑為了防風(fēng)保暖而多做頂棚,將五架部分遮蓋起來,固抬梁式構(gòu)架為保證材料完整而較少雕飾和加工,甚至多用不加砍鑿的原木為材,別有一番天然的情趣。可見梁架的“澈上露明造”,一般只限于級別較高府宅的大門和廳堂等非居住房屋,構(gòu)架規(guī)整考究并做了進(jìn)一步精致的藝術(shù)加工,梁枋、檀、瓜柱的表面披麻捉灰,繪制彩畫,裝潢十分華美。
北京的住宅建筑受到嚴(yán)格的封建禮制限制,明清時期的宅制為:一品、二品官員的廳堂五間九架,三品至五品廳堂為五間七架,六品至九品廳堂三間五架,庶民居室則不過三間五架,即使加上前后廊步不過七架房屋。這樣的宅制限制一直延續(xù)到民國時期才被廢止。
所以排架形勢變化不多,系列比較簡單。在清代<工部工程做法>中用于民間的大木小式僅列有四檀至七檀等四種。作為北京四合院的平民房屋建筑一般為三間五檀布局,稍大規(guī)格為七檀,若按小式木構(gòu)每步架為3尺計(jì)算,七檀總進(jìn)深可達(dá)576厘米,這樣的房間進(jìn)深對于一般居民來說已足夠生活使用了。
大戶人家的正房作為四合院中規(guī)格最高,結(jié)構(gòu)最復(fù)雜的建筑,如果仍需要擴(kuò)大進(jìn)深,正廳平面的構(gòu)成除內(nèi)間外,還可在前后檐柱外再加外檐柱,形成廊步。這一結(jié)構(gòu)空間可以作為外廊使用,也可以擴(kuò)充進(jìn)室內(nèi),用以增加室內(nèi)空間。有前檐出廊的為三間六檁,又有些是前后檐都出廊的為三間七檁式,但通常情況不用四周出廊。
七檁前后殿的構(gòu)架形式平面的進(jìn)深方向列四排柱子,分別是前檐柱、前檐金柱、后檐金柱、后檐柱。前后金柱上面乘五架梁,檐柱和金柱之間施抱頭梁和穿插枋。這種七檁前后廊的構(gòu)架形式,它的明間寬度一般在3.9-4.2米,次間面寬3.3米左右,檐柱高度3.-3.5米。門窗安裝在前檐金柱一縫,后檐墻位于后檐柱一縫。
規(guī)格次要或形制略小的四合院房屋在此基礎(chǔ)上進(jìn)行了木構(gòu)架調(diào)整,將前后廊式改為前廊后無廊式,平面剩三排柱,即去掉了后檐柱及其相關(guān)的抱頭梁、穿插枋等構(gòu)件,但這樣的生硬減法容易使房屋在視覺上前低后高,缺乏平衡感。
通常調(diào)整的方法是將原來的后檐金柱改為檐柱,前檐金柱改為直通金檁的鉆金柱,將鉆金柱與后檐柱之間的梁改作插梁,使之處在與抱頭梁高度相同。通過重新分配步架,降低房屋高度,令屋脊居中,這樣就有效地解決了縮短房屋的建筑尺度時出現(xiàn)的不協(xié)調(diào)。