中国木结构建筑与西方木结构建筑比较.docx

中国木结构建筑形成与西方木结构比较摘要：中国古代木结构形成的原因包括取材方便、适应性强、有较强的抗震能力、施工速度快、便于修缮、搬迁和与夯土技术的接合等。本文对中国古代木结构建筑的特点作了简要阐述，并且从中国古典思想上分析了木结构形成的深层原因。古代西方木结构在居住建筑上一直有着广泛的应用，与砖石结构建筑并行发展。由于砖石结构的教堂等公共建筑一直是西方建筑的主流，因此与砖石结构建筑相比，木结构建筑一直处于次席的位置。最后对比中西方古建筑选材，得出结论，不同的历史和社会条件产生不同的价值观念，由此产生不同的建筑态度、不同的对技术方案选择的标准。关键词：中国木结构建筑 西方木结构建筑 砖石 材料 框架结构 人本思想一、 中国木结构建筑的形成对中国建筑文化有所了解的人，都知道世界上没有一个国家建筑文化像中国那样热衷于土木结构，从史前穴居、巢居到清代的大木作、小木作，中国的建筑文化一直以土木及其结构技术为主旋律，从未大力发展砖石建筑，致使砖石建筑始终处在支流地位。木建筑如此长期、广泛地被作为一种主流建筑类型加以使用，必然有其内在优势。这些优势大致是：1、取材方便在古代，我国分布着大面积的森林，包括黄河流域也是林木森郁的地区。因地制宜、就地取材、因材致用是我国一个优良的传统。在古代中国大部分地区，森林面积很广，木料比砖石更容易获取，可迅速而经济地解决材料的供应问题，加之木材易于加工，利用石器即可以完成砍伐、开料、平整、作榫卯等工序。随着青铜工具以及后来的铁质斧、斤、锯、凿、钻、刨等工具的使用，木结构的技术水平得到迅速提高，并由此形成我国独特的、成熟的建筑技术和艺术体系。2、适应性强木架建筑是由柱、梁、檩、枋等构件形成框架来承受屋面、楼面的荷载以及风力、地震力的，墙并不承重，支起围蔽、分隔和稳定柱子的作业，因此民间有“墙倒屋不倒”之谚。房屋内部可较自由地分隔空间，门窗也可以任意开设。无论抬梁式或穿斗式木构件的房屋，只要在房屋高度、墙壁与屋面的材料和厚薄、窗的位置和大小等方面加以变化，就能广泛的适应各地区寒暖不同的气候。使用的灵活性大，适应性强，无论是水乡、山区、寒带、热带，都能满足使用要求。3、有较强的抗震性能木构架的组成采用榫卯结合，木材本身具有的柔性加上榫卯节点有一定程度的可活动性，而构架的结构所用斗栱和榫卯又都有若干伸缩余地，因此在一定限度内可减少由地震对这种构架所引起的危害，使整个木架构在消减地震力的破坏方面具备很大的潜力。4、施工速度快木材加工远比石料快，加上唐宋之后使用了类似今天的建筑模数制的方法，各种木构件的样式也已定型化，因此可对各种木构件同时加工，制成后再组合拼装。所以欧洲古代一些教堂往往要花上百余年才能建成，而明成祖兴建北京宫殿和十王府等大规模建筑群，从备料到竣工只有几十年。故虽然木材极易失火和损坏，但依然流传至广。5、便于修缮、搬迁榫卯节点有可卸性，替换某种构件或整座房屋拆卸搬迁，都比较容易做到。历史上也有宫殿、庙宇拆迁异地重建的例子，如山西永济县永乐宫，是一座有代表性的元代道观，整组建筑群已于20世纪50年代被拆卸迁移至芮城县境内。6、夯土技术的结合中国很早就掌握了夯土技术，利用黄土地区取之不尽的土材做夯土台基、夯土墙。夯土台基既避免了地下水经毛细作用蒸发到地表，又使木构免受雨水浸害，有效地保证了土和木的耐久性能，克服了土和木的重大缺陷，因此在很长时期里阻碍了石材和砖的大量应用。二、中国古代木构建筑的基本特点1、巧妙而科学的框架式结构木结构体系是中国古代建筑在建筑结构上最重图要的一个特征。中国古代建筑主要是木构架结构，即以立柱和纵横梁枋组合成各种形式的梁架，使建筑物上部荷载均经由梁架、立柱传递至基础。我国木构建筑的结构体系主要有穿斗式和抬梁式两种。除此之外还有不少变体和局部利用斜杆三角形稳定架构的做法。穿斗式（或称“串逗”式）木构架（如图0-1）的特点是：用穿枋把柱子串联起来，形成一榀榀的房架；檩条直接搁置在柱头上；在沿檩条的方向，再用斗枋把柱子串联起来。由此形成了一个整体框架。抬梁式木构（如图0-2）的特点是：柱头上搁置梁头，梁头上搁置檩条，梁上再用矮柱支起较短的梁，如此层叠而上，梁的总数可达35根。当柱头上采用斗栱时，则梁头搁置于斗栱上。相比之下，穿斗式木构架用料小，整体性强，但柱子排列密，只有当室内空间尺度不大时（如居室、杂屋）才能使用；而抬梁式木架构可采用跨度较大的梁，以减少竹子的数量，取得室内较大的空间，所以适用于宫殿、庙宇等建筑。墙壁只起围护、分隔的作用，而不是承担房屋重量的结构部分，所以门窗等的配置，不受墙壁承重能力的限制。这种结构，可以使房屋在不同气候条件下，满足生活和生产所提出的千变万化的功能要求。2、特有的斗栱结构（如图0-3）形式由框架式木结构形成了过去高级建筑才有的一种独特构件，即屋檐下的一束束“斗栱”。它是由水平放置的方形斗、生和矩形的拱以及斜置的昂组成。对屋之重载具有一定的承托作用，加强了柱子与梁、枋、檩的结合，使其木构接榫处不因过重的压力而受到损害，在物理力学上具有分力之效，同时还作为封建社会中森严等级制度的象征和重要建筑的尺度衡量标准。只是到了明清以后，由于结构简化，将梁直接放在柱上，致使斗栱的结构作用几乎完全消失，变成了几乎是纯粹的装饰品。3、灵活安排空间布局使简单规格的单座建筑富有不同的个性，在室内主要是依靠灵活多变的空间处理。而室内空间处理主要依靠灵活的空间分隔，即在整齐的柱网中间用板壁、帐幔和各种形式花罩、博古架等隔出大小不一的空间，这些活动构筑物便于安装、拆卸，使室内空间既能够满足屋主自己的生活习惯，又能够在特殊情况下迅速改变空间划分。4、 实行单体建筑标准化中国建筑以木结构为主，为便于构件的制作、安装和估工算料，必然走向构件规格化，也促使设计模数化。早在春秋时的考工记中，就有了规格化、模数化的萌芽，至唐代已经比较成熟。到宋的营造法式，模数化完全定型。建筑的规格化，促使建筑风格趋于统一，也保证了各座建筑可以达到一定的艺术水平。规格化并不过于限制序列构成，所以单体建筑的规格化与群体序列的多样化可以并行不悖，作为一种空间艺术，显然这是进步的成熟现象，但后继者“遵制法祖”，则妨碍了建筑的创新。5、 单体建筑形象优美单体建筑从整个形体到各个部分构件，利用木构架的组合、各构件的形状及材料本身的质感等进行艺术加工，达到建筑的功能、结构和艺术的统一，是中国古代建筑的卓越成就之一。屋顶在单座建筑中占的比例很大，一般可达到立面高度的一半左右。我国古代匠师充分运用古代木结构的梁架组合形式以及木材料的特点，创造了屋顶举折和屋面起翘、出翘，再和直线巧妙地组合，形成向上微翘的飞檐，不但扩大了采光面、有利于排泄雨水，而且增添了建筑物飞动轻快的美感，所以西方人称誉中国建筑的屋顶是中国建筑的冠冕。6、 规格化与多样化统一。单体形象融于群体序列单座建筑的规格化，到清代达到顶点，每一种的尺度、比例都有严格的规定，上自宫殿下至民居、园林，建筑的艺术效果主要依靠群体间的联系、过渡、转换从而构成丰富的空间序列来取得。就整体而言，重要建筑大都采用均衡对称的方式，以庭院为单元，沿着纵轴线与横轴线进行设计，借助于建筑群体的有机组合和烘托，使主体建筑显得格外宏伟壮丽，这也就弥补了单体建筑定型化的不足。7、 重视建筑组群平面布局中国最早的单座房屋，随着功能提高，已不能满足各种用途需要的空间，但木结构建筑扩大空间的主要方法是加大构架尺度和增加梁架数目或增加层数，而这些都受到材料、结构技术和使用要求的限制，因此，自然的发展了单个建筑物的群体组合的形式。虽然是一些不大的简单的单座建筑物，也可以构成庞大的复杂的整体，从而满足建筑的功能和思想性、艺术性的多方面的要求。它的布局原则是内向含蓄的，多层次的，力求均衡对称。而这种布局是和中国封建社会的宗法和礼教制度也是密切相关的，是尊卑、长幼、男女、主仆等封建的宗法和等级观念在住房上的体现。8、运用色彩装饰手段木结构建筑的梁柱框架，需要在木材表面涂漆和桐油等防腐措施，以保护木质和加固木构件用榫卯结合的关节，同时增加美观，达到实用、坚固与美观相结合的目的，由此发展成中国特有的建筑油饰、彩画。中国建筑注重建筑构件的色彩和装饰彩绘的表现性，用色大胆、强烈，并以此标示等级与功能的差异。绚丽的色彩和彩画，首先是建筑等级和内容的表现手段。屋顶的色彩最重要，黄色是帝王所专用，民居只能用灰色陶瓦；其次是对比寓于和谐。因为基调是统一的，所以虽然许多互补色、对比色同处一座建筑中，但总的效果是和谐的；最后是艺术表现寓于内容要求。例如宫殿地位最重要，色彩也最强烈，民居最普通，色彩也最简单。三、从中国传统思想看古代木结构建筑盛行原因1、中国的人本主义思想与木结构中国传统文化倡导“以人为本”，注重对人的研究，而非像西方那样执着于探索物质世界的奥秘。中国传统文化始终是把人作为主体的，从人的角度出发，以整合社会为目的，阐明人生的意义。春秋末年，百家争鸣，诸子百家中尤其是儒家，开始重视对人的研究，他们以人为中心，立足于人的伦理道德，全面地探讨了人在宇宙中的地位，摆脱了原始宗教的桎梏，走上了“以人为本”的人文主义道路。中国古代大多数思想家对宗教都缺少热情，他们所关心的是社会、人生等现实问题。中国传统“以人为本”的思想，对中国古代木结构建筑产生了深远的影响。“神”和“物”都具有永恒性，而“人”和“人生”却具有短暂性。因此，中国人自古以来就没有把建筑物看成永久的纪念物。建筑如同人生一样，是有寿命的，是随着人的生命节拍而存在的，因此使用可以腐朽的木材要比使用永恒的石头更有生命意义。木材源于向上生长的树木，代表着生命，而石材的冰冷则暗示着死亡。这也不难解释为何在中国的古代建筑中，石材多用于墓室或佛塔，而住宅则多用木材。2、中国古代木结构建筑的神韵中国古代建筑是一部“木头的史诗”，中国古代匠人将木头的价值予以充分的发挥，给木头注入了灵魂，使其充满了生命力，于是中国古代木结构建筑展现出的是礼理情的融合统一，是典章与艺术、理性与情感、伦理与心理的统一体。中国古代建筑广泛使用木质作为原料，以木为“骨”是中国古代建筑的基本特征。正是由于以木头作为骨架，中国古代建筑集坚忍不拔与婀娜多姿于一体。所谓以木为“骨”，即中国古代建筑主要采用木柱、木梁等构成房屋的框架。屋顶与房檐的重量可通过梁架传递到立柱上，墙壁只起隔断或划分内外空间的作用，而不是承担房屋的负重。“勾心斗角”这个成语含贬义，但它却形象地勾勒出了斗栱的组合方式。斗栱是中国独有的木结构元素，凡是抬梁式的建筑都缺少不了它。中国人讲求“方正”，在中国古代建筑中矩形构架也是一种基本的构架方式，而斗栱系统正是一种矩形的结构系统。因此，在中国人的价值判断里宁可用复杂的斗栱来取代省料的斜撑木，哪怕是耗时耗木也在所不惜。由于中国古代建筑无论内墙、外墙，都不承担结构荷载。因此，“间”和“架”的数量可随平面大小的要求而增减，在发展上可以做到不受限制，这就带来了一种灵活性，人们可以随着使用过程改变其形态、功能，可随意拆、移、挪。于是，“间”成为了建筑的一个细胞，“间”和“间”既相隔又相通，隔是为了便于使用，通是为了不感到局促，而又不会一览无遗。这就形成了房屋“隔而不隔”的设计特色，赋予平面无限延伸的可能。中国古代建筑的木结构体系灵活性很强，组合是其构图的基本观念。它以间为基本框架，间可以左右相连，也可以前后相接，又可以上下相叠。如果说中国古代木结构建筑是一种积木游戏，那么，这种积木游戏则遵循着“三位一体”的构造原则，使建筑极具韵律感。中国古代木结构建筑从来不会让建筑的“三位”（台基、屋身、屋顶）各自为政，即便是往高空发展的多层楼阁、佛塔等的屋身也仍然是一个“三位一体”的整体，有作为“屋顶”的飘檐，也有形似台基的栏杆，在立面上不断的重复，既有秩序感和统一性，又通过块面的分割，使其富有变化性。“模数”的应用，使得中国古代木结构建筑呈现出“以不变应万变”的灵活性，大大缩短了营建的时间，也正是因为这种统一的规范，使房屋的再生成为可能。中国古代木结构建筑是可以“搬家”的，只需要把组成房屋的标准构建柱、梁、枋、檩、门、窗、隔扇等拆卸下来，搬到另一个地方，重新进行装配，房屋的“搬家”即可完成。中国古代木结构建筑是具有“灵性”的建筑，以恒久的构件和几乎相似的院落，通过无限“衍生”便能演绎出无穷的变化，从而形成了中国古建群体独有的内涵。四、西方木结构建筑希腊早期的庙宇和其他建筑物，都是木构架的。由于木构架容易腐朽和失火，而古希腊制陶业发展早，技术高，于是就利用陶片来保护木构架。古罗马在木结构的应用中，维特鲁威描述了最早的木屋架形式：由两根相对的木料构成人字形，中间用水平的联系杆件连接。在大型的公共建筑上除了使用拱顶和穹顶之外，也使用木桁架（如图3-2）。当时的木桁架技术相当高，已经会分辩受拉构件和受压构件，并采用了相应的结点构造方法和形式。古罗马的城市居住建筑大体有两类，一类是沿袭希腊晚期的天井式独家住宅，另一类是公寓式的集合住宅，这类住宅通常采用木结构，但是极易失火。西欧在510世纪建筑极不发达，在闭关自守的狭小封建领地里，古罗马的大型公共建筑和宗教建筑都不需要了，西欧在大部分地区丢失了古罗马的拱券技术后，大量的采用了木屋架。10世纪起，拱券技术从意大利北部传到西欧各地。因为木屋架太容易失火，教堂重新使用拱券技术。在15世纪，英国对原有木桁架进行了一项很大的改革，即“托臂梁桁架”，与拱肋相结合，产生较大的跨度（如图3-7）。这时期市民的住宅和公共建筑按照北方日耳曼民族的传统，大多采用木构架，主要有梁、柱、墙龙骨以及为加强构架刚性而设的一些构件。木制狭板教堂是斯堪迪纳维亚国家的特色。如今，还可以见到中世纪建造的这种教堂，在世界上保存最完好的这种建筑主要分布在挪威（如图3-12）。西欧国家在这个时期的宗教建筑又重新以砖石为主。意大利经历了文艺复兴和巴洛克风格。西班牙则在意大利的影响下，发展了带有伊斯兰特点的建筑。在17世纪以法国为代表的古典主义建筑成为欧洲建筑发展的又一个主流，是法国绝对君权时期的宫廷建筑潮流。这个时期，木结构建筑仍然在民间广为流传，内容丰富，形式多样。在阿尔卑斯山脉盛产森林的地区，尤其是乡村，仍然保留并发展着木结构建筑的多种多样的形式，但处于比较次要的地位。16世纪德国中产阶级的住宅以木结构为主，英国民间木架构建筑也层出不穷。在民间，俄罗斯长久以来流行木结构建筑。由于结构技术差，跨度不大，因此把它升高，形成墩式体形，再做成攒尖式的顶子，称为“帐篷顶”。民间建筑在这个时候对宫廷建筑产生了重要的影响，产生了充满向上动势的“帐篷顶”教堂形式（如图3-22）。18世纪下半叶，在工业革命的推动下，产生了新的建筑技术和建筑材料。19世纪上半叶，欧洲各主要国家都经历了资本主义性质的改革，开始了大规模的城市建设。大型的公共建筑主要体现了罗马复兴、希腊复兴以及哥特复兴的风格，都以砖石结构为主。欧洲北部的城镇发展较晚。在工业化时代，芬兰的城镇地区的建设才开始，在19世纪基本完成的。在这个森林资源丰富的地区，木材成为重要的建筑材料。在建筑形式上，受俄罗斯古典主义影响较深。中国古代从上古时的居住建筑到封建社会的平民住宅都基本采用土木结构，同时代表古代建筑最高成就的封建帝王的宫殿及坛庙、宗教建筑的寺观等亦采用木结构建筑。这与西方古代建筑史有着显著的差别。西方古代建筑历史中，大量的是砖石结构的神庙、教堂、宫廷及皇家的公共性建筑，居住建筑只占有很少的一部分。因此西方建筑史的主线是以砖石结构为主的宗教建筑，但在民间以木结构为主的居住建筑一直没有间断过，成为与砖石结构建筑并行发展的另一条线索。五、中西方木结构建筑比较世界上所有已经发展成熟的建筑形式或者建筑体系，包括属于东方建筑的印度建筑和回教建筑在内，在现代建筑未产生之前，基本上是属于砖石结构为主的建筑系统。只有包括日本、朝鲜等邻近地区在内的中国系建筑才以木骨架结构为主。为什么中国古建筑主要发展木骨架结构而不像其他体系那样发展砖石承重墙式结构呢?中国古代是同时掌握砖石结构技术的，正如其他的建筑体系同样懂得用木头盖房屋一样。西方的砖石结构最重要的拱券技术，是大多数砖石结构建筑的核心部分。关于“拱券”构造的发明，中国要比西方早。而“拱”的构造正是砖石结构的最主要的技术焦点。大概，中国古建筑发展木结构的体系主要原因就是在技术上突破了木结构不足以构成重大建筑物要求的局限，在设计思想上确认这种建筑结构形式是最合理和最完善的形式。纯粹从建筑技术观点而论，我们没有理由认为中国式的木框架结构为主的混合构造所取得的效果是较为低劣的。“木”结构的优点正是“石”结构的缺点，“石”结构的优点也正是“木”结构的缺点，但是总的来说，木结构形式的建筑在节约材料、劳动力和施工时间方面，比起石头建筑就优越得多了。在达到同一要求和效果的前提下，中国建筑是世界上最节省的建筑，也就是说，是最经济的技术方案。尤其在施工时间上，同时代的、同规模