古建木作基础篇

木作基础篇——百家合本,百家争鸣

1、古建筑的柱子的高度与直径是有一定比例关系的,柱高与面阔也有一定比例。
(1)小式建筑,如七檩或六檩小式,明间面阔与柱高的比例为10:8。柱高与柱径的比例为11:1。五檩、四檩小式建筑,面阔与柱高之比为10:7。
另一种说法是柱高与柱径的比例为10:1,想想很多地方是变通的,是活的,没有完全的定式,因此都可。

2、收分:
中国古代的圆柱子上下两端直径是不相等的,除去瓜柱一类短柱外,任何柱子都不是上下等径的圆柱体,而是根部略粗,顶部略细,这种作法,称为“收溜”又称“收分”。柱子做出收分,即稳定又轻巧。小式建筑收分的大小一般为柱高的1/100,(柱高为3米,收分为3厘米,假定柱根直径为27厘米,柱头收分后直径为24厘米)。
大式建筑柱子的收分规定为1/1000。

3、侧角:
为了加强建筑的整体稳定性,古建筑最外一圈的柱子的下脚通常要向外侧移出一定的尺寸,使外檐柱子的上端略向内侧倾斜,这种作法称为“侧脚”或“掰升”。清代建筑柱子的侧脚尺寸与收分尺寸基本相同,即“溜多少,升多少”。(外檐的柱脚中线按原设计尺寸向外侧移出柱高的1/100(或7/1000)并将移出后的位置作为柱子下脚的中轴线,而柱头的位置仍保持原位不动,这样就出现了柱根、柱头两个平面位置)
柱子侧脚是在原设计尺寸的基础上将柱根向外侧移动。

3、榫卯:
榫卯连接是中国古建木结构的一大特点,中华匠人在对木、石等器具的架构中运用了榫卯。榫卯的种类很多,应用在不同的位置叫法和作法也不同:
(1)、固定垂直构件的管脚榫、套顶榫;
(2)、垂直构件与水平构件连接的馒头榫、燕尾榫、箍头榫、透榫、半透榫、大进小出榫;
(3)、水平构件相交时用的:燕尾榫、刻半榫、卡腰榫、正交桁碗;
(4)、水平与倾斜构件重叠做稳固作用的:栽销榫、穿销榫;
(5)、水平与倾斜构件半叠时用的斜交桁碗、扒梁刻榫、刻半压掌榫;
(6)、门扇用:银锭扣、穿带、抄手带、裁口、龙凤榫;
(7)、斜交支撑构件的搭掌榫;
……
榫卯的应用是古人在使用木材的过程中逐步优化发展起来的,今天的梁架结构更是千年的优化中脱颖而出的,榫卯的优点是拉结、稳固、防震抗震。
缺点(相对与现建):某些榫卯形式伤及木理,消弱了构件的良好应变和应力,因此木材的选料要精致,这点在封建统治下的官式建筑中尤为重要。但是今天的仿建中就没有那么的约束力了。这就是仿建的缺失吧!

4、上出:
无斗拱大式或小式建筑上檐出尺寸定为檐柱高的3/10。其中2份为檐椽出头,一份为飞椽出头。

5、步架、举架:
相邻两檩中到中的水平距离称为步架。
举架为两檩中到中的垂直距离除以相应的步架长度所得的系数。
一般小式五檩房:檐步五举,脊步七举。(举高:一般为相邻两檩的底面(平水)之间垂直距离来计算)

5.1举架(补):
举架是中国建筑带坡屋顶的房屋用之屋顶坡度的定法是有一定制度的。相邻两桁檩中至中协垂直距离称为举的高度。举的高度与步架的长度之比即为举架(即屋面坡度)。工程做法中有五、六、六五、七五、九举等名称,是指举架高与步架长度之比为十分之五、六、六五、七五、九等的意思。一般的屋面坡度其比例为一常数,整个屋面轮廓形成具有一定坡度的直线,而古建工程的举架,在每个步架内均不相同。由檐步至脊步逐步增加,使整个屋面轮廊形成一下缓,上急的曲线。举架的缓急以房屋进深的大小和檩数多少而定。一般檐步为五举(即五举拿头)。飞檐为三五举。以上各步,如为五檩则脊步为六五、七举,如为七檩则金步六五举、脊步八举。如为九檩则下金为六五举,上金步为七五举,脊步为九举。如为十一檩则下金为六举,中金为六五举,上金为七五举,脊步为九举。或由设计人根据具体情况而定,(但必须隔举)。最上一举有时在九举之上还加一平水。平水高度即各桁檩下的垫板高度,有斗拱的大式大木平水为四斗口、无斗拱者按檩径或檩径的十分之八,如建筑物较高举架太小或檩数少,在建筑物近处不易看见屋脊,也可将平水加大。

6、上檐出:
檐头挑出由飞椽前端至檐柱中的水平距离称上檐出。大式带斗拱上檐出由挑檐桁中至飞椽前端为21斗口,再加斗拱拽架即为总平出。无斗拱小式大木的上檐出按柱高的十分之三定。其檐椽出挑为上檐出的三分之二、飞椽为三分之一,如重檐大式的上檐出为在下檐出的尺寸上再加两斗口为“吐水(出水)”。

7、梁:
梁的功能是承受由上面桁檩传下的屋顶的重量,再向下传到柱上,主要的梁多支承在前后檐柱、金柱上,廓步在金柱与檐柱之间,另有次要的短梁,大式中叫挑尖梁、抱头梁,小式中叫插金柁,这短梁承受屋檐上面的重量。并在金柱与檐柱之间起联结作用。廊深加大时,挑尖梁上还可以再加一根瓜柱,即童柱,一架梁和一根檩,组成一组梁架,下梁叫双步梁,上梁叫单步梁。双步梁除起联结作用之外,也承受荷载。
挑尖梁和抱头梁的下边,还有一条较小的只起联结作用的梁,与挑尖梁及抱头梁上下垂直,在挑尖梁下的叫挑尖随梁或穿插枋,在角檐柱和角交金柱间的叫做斜穿插枋。
主要的梁架两端放在前后檐柱上,若带有廊子就放在前后金柱上。梁的长短及架梁随着进深定。几架梁即几步架在这根梁的步架位上,栽两根短柱(即瓜柱)或用柁墩支上一根较短的梁或在再往上支成梁架。小式做法中最下一根最长的梁称为大柁,较短的一根称二柁,最短一根称三柁。大式做法则按梁架所负桁或檩子的总数目或柁梁步架的多少称七架梁、五架梁或三架梁。每层梁的两端均做出桁檩椀以承托桁或檩。另外还有四架梁、六架梁,这种双数的梁架多没有屋脊,脊部而多用过陇,做成园弧形叫卷棚式、也叫元宝脊。卷棚式顶部的梁叫月梁(即顶梁)月梁上的瓜柱为荷叶墩瓜柱。

8、桁檩、枋、垫板、角梁的构造权衡尺度:
桁檩放在各梁头上、上承椽子,大式大木在檐头正心枋上的桁叫正心桁,在正心桁外边挑檐枋上的桁叫挑檐桁。小式大木在正心桁部位上为檐檩,没有挑檐桁在屋脊上的是脊桁(或脊檩)、在金柱(老檐)或重檐童柱,叫金桁或叫金檩,在脊桁(檩)与老檐金桁或正心桁之间的都是金桁(檩),若有多数的金桁(檩)则以上、中、下别之。
在每条桁(檩)下,与桁(檩)平行的,有垫板或枋。正心桁与挑檐桁下有正心枋、挑檐枋、金桁檩下有金垫板和金枋。金枋是左右两架梁头下瓜柱间的联系材、其上皮与瓜柱上皮平。在桁檩下、枋子上的空当就是垫板,即所谓平水,就是梁头下皮至桁檩下皮之高度。脊桁檩下有脊垫板和脊枋是脊瓜柱之间的联系材。
一、垫板:长按桁檩长,高按平水高,厚按高的1/3。
二、挑檐桁:长按面阔一头加榫。如作搭角外加一桁径再加拽架若干为长。径3个斗口。“径”是上金盘至下桁 底为径,在放八卦线时必须注意加径。
三、正心桁:长同挑檐桁。径为四个半斗口。径的尺寸要求同上。
四、金(檩)脊桁:长按面阔。如有推山,外加出稍。径按檐柱径或按柱径的十一分之十,径同上要求。
五、扶脊木:长、径同脊桁檩。
六、脊桩:是用在脊上,安装正吻、正脊筒用。每一件脊筒用一根脊桩。长按扶脊木径一径、脊桁檩径的1/4,再加正脊高8/10定长、宽按脊桁檩的1/3,厚按宽的2/3。
注:正脊筒高按檐柱高的2/10。
七、老角梁:长按檐步架,并加平出檐的2/3再加冲即二椽径,后加一个半檩径,如有斗拱再加拽架,用1.414加斜,再用一一二加斜定长。高按三椽径或四个半斗口,厚二椽径或三个斗口。
八、仔角梁:重叠在老角梁上的梁为仔角梁,长按老角梁长,前加(平出檐的1/3,再加冲一椽径用一O六加斜,再用1.414加斜)再加套兽榫定长,高厚同老角梁。
九、由戗:长按金步架计算,按步架用1.414加斜再加举架高加斜定长,高厚同角梁。
注:举架高加斜按举架加斜法计算。


9、椽望及其他权衡尺度:
椽子有圆的方的两种,安放再桁檩与桁檩之间,方向与桁檩成正角。以承受屋顶的望板、泥灰背和瓦面。安在最上一排与脊檩扶脊木相交的叫脑椽,如卷棚式顶部是双脊桁檩时称为罗锅椽或顶椽。在各金桁檩上的椽子都称花架椽。因步架有九架、七架而步架有上、中、下金之分,椽子亦因地位而称下、中、上花架椽之别,最下一步(即檐头)的椽子称为檐椽,该椽一端放在金桁檩上(如重檐下层檐椽放在承椽枋上)一端伸出檐桁檩以外,檐椽的外上端,多有一排飞头。檐桁以外挑出的檐椽和飞头称为平出。
在檐桁檩上与桁檩平行,紧放在桁檩上面(即金盘)设有椽椀,椽椀是一块木板按着椽子排列的疏密、在上面做成一排圆洞,使椽子穿过,以免左右移动。在带廊子的金檩上做闯中板,在脊桁檩上用一断面成六角形的扶脊木,扶脊木前后向下两斜面上也做成一排圆洞(即椽窝)以承受脑椽用。檐椽的下端即檐椽头的上面用小连檐将各椽头连住。从小连檐往里钉望板,顺着檐椽的位置弹上墨线为飞头椽线,钉飞檐椽位,(即飞头)。在飞檐椽上面钉上大连檐。在每两根飞椽之间,并在小连檐上用一块小木板把飞椽空当封住,叫做闸当板,如果小连檐与闸当板连做时,而叫里口木,在大连檐上钉瓦口。


10、补其他尺寸:
翼角:建筑物四个转角处的檐头翘起部位称为翼角,是由老角梁、仔角梁、翼角檐椽、翼角翘飞椽等构件组成。
檐椽:长按檐步架2/3平出檐,按五举一一二加斜,再加半椽径即长,径按檩径的1/3或一个半斗口。
飞椽(即飞头):长按檐平出的1/3为飞头头部,按三五举一零六加斜,再加三尾(尾按头部尺寸,一头为一尾)即长,方按椽径或椽径的十分之九五。
踏脚木:用在歇山的山面檐椽上,踏着檐椽的上面。长按前后金桁中至中,加三个檩径即长。高为檩径一份,厚为高的8/10。
草架柱:安在踏脚木上面承托山花板及博缝板。长按踏脚木上皮至檩中为长。高厚按踏脚木高厚各一半。
穿梁:安在草架柱上。长按前坡与后坡步架的檩与檩中,外加两檩径为长,高厚同草架柱。
棋枋板:高按棋枋上皮至承椽枋下皮。宽按面阔,厚按高的1/10。
承椽枋:长按面阔、高按斜椽径三点三径,厚按高的8/10。(又法:高按金柱径,厚按高的8/l0。)
围脊板:高按承椽枋上皮至大额枋下皮,宽按面阔,厚按高的1/l0。(又法:高按琉璃瓦件定高(七样瓦件高一尺,每大一样即加高四寸)。宽按建筑物周长计。厚按高的1/10。)
连檐:大连檐、长按通面阔。高厚同椽径,为了看檐头雄伟,可将大连檐加高(按高的1/10)。
小连檐:长按大连檐,高按望板厚的1.2倍为高,宽按一椽径。
瓦口:长同大连檐、高按下件定高,宽按高的3/10。
闯中板:长按面阔、高按椽径斜面,厚按高的1/10。
椽椀:长按面阔,高按椽径一份半,厚按高的2/10。
博缝板:长按椽长,外加榫即长。宽按檩径二份,厚按椽径一份或一斗口。

11、举架加斜法:
二五举一○;三举一○四:三五举一○六;四举一○八;四五举一一;五举一一二;五五举一一四;六举一一七;六五举一一九;七举一二二;七五举一二五;八举一二八;八五举一三一;九举一三五;九五举一三八;十举一四一。

12、大木结构的四种基本形式:庑殿、硬山、悬山、歇山
(1)庑殿:庑殿是屋顶前后左右四面都有斜坡的建筑物,它共有五脊。因为面阔长于进深,所以前后两坡相交而成一条正脊,左右两山坡同前后坡相交而成四条垂脊;故庑殿又可称为五脊殿、四阿坡。庑殿的构架,其正身梁架和桁檩枋与一般梁架构造相同,在左右两坡上与前后坡各金桁檩的相应部位设有两山金桁檩,以承托两山的椽子。这两山桁檩与前后坡相应各步架的桁檩,在四条垂脊分位下,做成搭角榫成正角相交。在两山各层桁檩处,在前后坡每层金桁檩中线的垂直面内,在其下面并与之平行的设有各层顺扒梁。顺扒梁分为上中下层,每层都是一头放在山面桁檩上,一头放在正身梁架上,在顺扒梁上,承托山面径桁檩与前后坡金桁檩相交点的柁墩称交金墩,如为瓜柱则称交金瓜柱,各层桁檩搭角相交处是放由戗的位置,由戗是从角梁后尾做刻半榫相交,继续往上如不推山则相交在脊瓜柱上,由戗是四垂脊的骨架。但为了使垂脊在立面投影上形成曲线,一般在庑殿顶上多采用推山法,推山的做法是除檐步架为方角不推外,自金步架至脊步架按进探步架每步尺寸递减一成。如七檩屋架每山面为三个步架(即檐步架、金步、脊步)各步按四尺一步架、除第一步(檐步架)是方角不推山外,从第二步(金步)开始推,第二步按檐步尺寸(四尺)减1/10推四寸的山;,第二步架净尺寸为三尺六寸,第三步按第二步推的尺寸三尺六寸的1/10推山,第三步(脊步架)净尺寸为三尺二寸四分,即七檩推山应向外推的总尺寸为一尺一寸六分,山面经过推山通步架(即三个步架和)共净尺为十尺零八寸四分。如九檩、山面坡是四步架,各步架为四尺;第一步不推山外,第二步架推四尺的1/10(四寸)净三尺六寸;第三乡按第二步架的三尺六寸推1/10,净三尺二寸四分;第四步架按第三步架三尺二寸四分推1/10,净二尺九寸一分六厘,即脊步架(太平梁位置)为二尺九寸一分六厘。即九檩推山向外推出的总尺寸为二尺二寸四分四厘,即太平梁位置采用推山法以后,金脊檩桁檩都相应加长,使脊桁檩悬出脊瓜柱以搭在雷公柱上,因此须加太平梁。太平梁长是前后坡两脊步架位放在前后坡金桁檩上,再在太平梁上加作雷公柱以支承脊檩
(2)硬山:硬山只有前后两坡,左右两尽端是砖砌山墙,山墙内部有前后檐柱,金柱正中有山柱,山柱上端托脊檩,在缝里的大柁同水平高的位置,有插柁由檐柱直插到山柱上,构成梁架,称为排山柁架,排山各梁架有单步梁、双步梁乃至三步梁,其构造方法与单步梁,双步梁相同。

13.1大木的制作:
一、斩砍:古建工程均为木结构,所有的木构件的用料都较大,一般的用料要比设计实用尺寸都要加大(约大5—6厘米)称为荒料。为了安全起见制作时一般说不用锯锯开。而多用奔斧砍荒,必经过奔斧砍凿这道工序。从砍凿的声响中即可发现木材的疵病(如新料髓心腐朽,以及采伐时出现的摔伤,从表面都不易看出)。这就是对木料的审验的主要一种方法。
二、打截法:任何一件大木,必须先打截,也就是根据丈杆的尺寸在两端留出榫,划出实用线将两端锯齐,才能进行放线,划线和砍刨等工序。
三、大木划线的标记:每一件大木上的划线,弹线截线等线是比较多的。为了避免把线认错,各种线都有一定的标记来代表,说明此线的用处,常用的线有以下几种:
(一)中线:中线在大木上是主要的线,所有的一切大木都离不开中线。在中线上写一个“中”字或中字符号代表中线。
(二)升线:(即侧脚线)在升线上划四个横线代表它是升线。
(三)截线:就是去长短的线,在线上划三个斜线代表截线。
(四)用用的线:就是这条线是正确的线,在线上划上一个叉子,代表这条线正确的线。
(五)不用的线或是错线:就在线上划一个圆圈,代表这条线是不要的线。

14、柱类的制作
檐柱:
(1)、打截料:首先选料,看直顺和园径大小,但要以寸木不可倒立的要求来确定柱子的上下头,根据丈杆的尺寸(包括上下榫)并适当留出荒料。进行“打截料”。所谓“打截料”就是把毛料两端锯齐平整,以便划线。
(2)、划线:划线的次序及作法如下:首先看根部立木不可倒立,哪头作上,哪头作下,根据打截好的园木,用垫木垫稳。
接着园毛料的直径尺寸分出中点。放十字中线。先按点出的中点吊垂直线,在垂直中线分中再用弯尺划出十字中线。园木两端同样作法。但在放线时柱上头(柱头)放出柳(收分)线。
(3)、放八卦线:凡是园柱体在现场操作均用放八卦线。八卦线有“四一四”分八方,和“四方套四方十字坐中央”等做法。一般比较简单的都用“四一四”分八方法来放线较快。在放线时,根据十字中线,如柱径一尺(指柱脚,即柱根径)。那就在中线两边各分零点二零七寸。并把各点连成八角,即为八卦线。
注:实用直径尺寸乘以四一四系数等于八方的一方尺寸。
(4)、砍八卦线:根据两端放出的八卦线。顺着弹出直线,先砍出一面,糙刨刨出光面来,再弹上另一面再砍刨。直至把八面砍刨完。再在每面平分为四份。靠角边上一份,与另角边上的一份,连接弹上线为十六辫线(俗说砍十六方线)。十六方砍完,改为三十二方,直到基本砍园为止。
(5)、柳(收分):柱子有柳(收分)就是柱子上小、下大,柳的尺寸按柱高的百分之一,即柱高一丈收分一寸。在放八卦线时,柱脚是根据设计尺寸,而柱头根据收分比例尺寸放出八卦线。
(6)、中线和升线:这两种线是在园柱径刨光以后进行。根据端点十字中线,弹出“中”线,同时标记该柱子的位置及方向。一般说,在柱子里面即向室内标记,将标记号写在柱子下端。按着柱子的方向弹出升线(即侧脚线)。侧脚线尺寸,按柱高的百分之一,即柱高一丈侧脚一寸。弹线时要注意,柱头上部对准中线,柱脚下部按记算出的侧脚线尺寸(侧脚线向里返)弹一顺线,这条线就是“升”线。
角柱“升”线:角柱按前后檐来说,它应往里,侧面按山面来说它也应往里侧,它是两面都有“升”线。所以角柱的四面都弹侧脚线,弹线法同前。
(7)、榫眼划线:柱子本身的榫眼都按柱中线来划,决不能按升线划。因为枋子等都随柱子侧脚往里侧。所有的榫眼位置都按丈杆的尺寸进行划线。
柱脖和柱脚:柱脖和柱脚划线都按升线划,因它随柱子侧脚有倾斜。柱脚在四面划出撬眼,以备安装时拨正之用。划线时必须按丈杆,将丈杆放在柱子上,将各榫、眼、长短尺寸用划签点好(划签最好为竹子制作的),用弯尺比着中线划齐交圈。(如大式)做法,就不在柱头上做馒头榫。(因为它有平板枋,而是用木销相交)。
(8)、榫眼规格:柱子的馒头榫和柱脚的管脚榫,尺寸为柱径的十分之三见方(一般为两寸,6-8厘米)长同方。枋子榫一般都用银锭榫(燕尾榫)。如大式额枋榫,有两种作法,一种是银锭榫,一种是带有袖的银锭榫,榫高按枋子高,宽等于柱径的3/10,长为柱径的1/4。带袖肩的榫,高同枋子,宽为柱径的3/10,长为柱径的1/4(包括袖肩在内),袖肩是方形长为柱径的1/8。注:以上所说的榫眼尺寸,都按榫眼所在柱子位置的柱径
尺寸计算。
插金枋及穿插枋榫,均为大进小出的作法。榫高同枋子高,宽(厚)按柱径的1/3,长一个半柱径。柱子的看面(即前面)出半榫,露出柱外部榫长等于半柱径。