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中國古建筑的構造特點和損毀規律
中國古建筑是以木結構為主體的建筑,是由柱、梁、枋、檁等木構件組成木構架體系。屋面有木基層,木基層由椽子、望板等構件組成(圖1)。以木結構為主體的中國古建筑,承重構件是柱和梁,墻體不起承重作用,只起圍護作用和防寒保暖作用。建筑的屋面由灰、泥、瓦等建筑材料構成,主要起防雨和保溫隔熱作用(圖2)。
圖1 古建筑木構架體系示意
圖2 古建筑屋面構成示意
中國古建筑分為大式建筑和小式建筑兩類,這個分類主要是以建筑的服務對象來劃分的。為封建帝王、貴胄服務的宮殿、壇廟、陵寢、府邸、衙署等等是大式建筑,大式建筑的最高形式是宮殿式建筑。這些建筑有規模大、體量大、用料考究、裝飾華麗的特點,宮殿建筑還采用斗栱、琉璃瓦等等。為一般平民百姓服務的建筑為小式建筑,小式建筑一般都規模小、體量小、用材小、裝飾簡樸、等級低、不帶斗栱、不施琉璃瓦,常見的有民居、商埠以及小型寺廟等等(圖3)。不論大式建筑還是小式建筑,只要是以木結構為主體的古建筑,都有其共同特點,這就是木構件承重,特別是柱子承重,墻體起圍護保溫作用、屋面起防雨保溫作用等等(圖4、圖5)。木構建筑有許多優點,比如加工容易、組裝方便、建造快捷、抗震性能好等等;同時,也有與生俱來的缺點,就是易腐朽、易蟲蛀、易失火。尤其腐朽,是木構建筑的大患。
圖3 大式建筑與小式建筑舉例
圖4 宮殿式建筑構造舉例
圖5 一般小式建筑構造舉例
木構件腐朽,主要有以下部位:
柱子
古建筑的柱子,有些是露明的,有些是包砌在墻體里面的。露明的柱子由于通風比較好,不太容易糟朽,包砌在墻里面的柱子情況就不同了。由于古代建筑工程缺乏有效的防潮措施,加上土坯、磚這些墻體砌筑材料自身又有吸附空氣中或地表水分的特點,所以,墻體往往是潮濕的,包砌在墻體內的木柱,長期處在潮濕的環境中,很容易糟朽。木柱糟朽,一般是從柱根和外表開始,然后逐漸由外向內、由下而上,由輕而重,逐步發展。當柱子糟朽還不嚴重的時候,不會對建筑整體造成什么影響;當柱子糟朽很嚴重時,就會對整體構架帶來嚴重影響。下面的圖片,是一些古建筑木柱糟朽的情況(圖6)。
圖6 柱子糟朽情況舉例
從以上例子可以看出,包砌在墻體內的木柱,糟朽是非常普遍和嚴重的問題,是木構建筑的一大病害。木柱糟朽會造成構架下沉,屋面變型漏雨;屋面漏雨又會造成屋面木基層——望板、椽子等構件糟朽,嚴重者還會波及木構架,造成大木構件的損壞(圖7)。
圖7 屋面漏雨嚴重影響到木構件舉例
木柱糟朽并不是均勻的,有的嚴重,有的較輕。木柱糟朽還往往受朝向的影響,經常受雨水侵蝕的墻體(如東墻、南墻)潮濕比較厲害,墻內的柱子更容易糟朽,這些柱子糟朽會引起一側的柱子下沉,從而導致建筑物傾斜。建筑的西、北兩面又易受西北風的影響,強大的風力作用,會加劇建筑物的傾斜,如果年久失修,最終會造成房屋倒塌。足見,柱子糟朽給木構建筑帶來的損失是難以估量的。
屋面
屋面的功能是防雨、保溫及隔熱,最主要的功能是防雨。中國古建筑的屋面是由泥背、灰背、瓦泥和瓦件構成的。以北方官式建筑為例,屋面的構成自下而上依次為望板、護板灰(找平層)、泥背(由白灰和黃土按3:7的比例摻和而成,起屋面保溫和墊層作用,通過苫泥背可以將屋面的折線變成曲線,為結瓦打基礎、灰背(附在泥背最上層,由青灰、白灰、麻刀等材料調制而成,它是古建筑屋面的主要防水系統之一)、瓦泥(結瓦用的墊層,與泥背用料相同)、瓦面(屋面最上層的防水系統。中國古建筑中不同等級的屋面采用不同的瓦種,如宮殿建筑多用琉璃瓦,等級稍低的建筑用青筒(板)瓦,民居多用合瓦(陰陽瓦),南方多用小青瓦,簡易屋面還采用仰瓦灰梗、干槎瓦等)。
不管哪個等級的建筑,不管采用哪種瓦面,他們都有一個共同的特點,即屋面是由一塊一塊的瓦組合而成的,瓦與瓦之間搭接是憑灰泥粘接及勾縫相結合的,除去瓦自身的因素,所有瓦的結瓦工作都是由人工操作的。這里就存在一個操作質量問題。認真負責的、技術水平高的工匠,的瓦可能很結實,不會漏雨;不負責的、技術水平低的工匠出的瓦面很可能就會漏雨。除去瓦的質量外,還有苫背(包括泥背、灰背)等都存在一個質量問題。很難保證每個工匠都那么認真負責,都那么技術高超,都那么嚴格地按操作規程辦事。所以,因瓦、苫背的質量不高而出現的屋面漏雨,是比較普遍的,只是程度不同而已。
屋面漏雨的表現有多種。前面講到,古建筑屋面的防水系統有兩道,一是瓦面,二是灰背。瓦面是第一道關口、灰背是第二道關口。一般來說,灰背這道關比較容易把持——只要按操作規程去做,要使灰背做到不漏雨不太困難。瓦面這道關口不容易把持——由于屋面是由千百萬塊瓦件結合在一起,稍有不慎,結合不嚴就會出現漏雨問題。
新做屋面嚴重漏雨——即瓦面和灰背都漏雨的情況很少見,但新做屋面的瓦面部分出現漏雨的問題卻很普遍。屋面任何部位的雨水,通過縫隙流到瓦面之下,沿灰背繼續下流,最后都要匯集到檐頭部分,從瓦下面流出來,這種情況即我們通常聽說的“尿檐”,其表現是帶有灰泥的雨水流到瓦口、連檐乃至飛椽頭上,造成檐口部分油飾彩畫的污染。這種“尿檐”現象會造成瓦口、連檐、飛檐頭及檐頭望板的糟朽。所以屋面漏雨是木構建筑的又一大病害。
造成屋面漏雨的原因除上面談到的施工質量原因之外,還有以下幾種。一種是因柱子糟朽、下沉引起構件和屋面變形,導致瓦面、灰背開裂,造成漏雨。另一種是木構件使用不合理,如檁子過細,梁架斷面過小,天長日久出現木構件彎曲變形,帶來屋面變形,瓦面灰背開裂,造成漏雨。再一種是檐頭椽子翼角下垂變形。古建筑的檐子挑出深遠。少者在一米左右,多者能達到兩、三米,三、四米;這么長的出檐,憑椽子挑出,而屋面泥背、灰背又很重,時間一長,椽子很容易變曲變形,出現檐頭下垂、屋面裂縫現象。古建筑的翼角部分挑出更遠,翼角椽后尾很薄弱,更容易出現這種現象(圖8)。
圖8 屋面變形,檐頭漏雨情況舉例
以上談到造成屋面漏雨的四種情況。不論出現哪種情況,雨水都要流向檐頭部分。所以,屋面漏雨,大部分情況表現為檐頭漏雨,而檐頭漏雨帶來的病患就是檐頭構件糟朽腐爛(圖9)。
圖9 歷代帝王廟檐頭漏雨及構件腐爛情況舉例
當然,屋面漏雨部分還不僅僅是檐頭,如屋頂的正脊,因木件下垂、脊件松動、缺失,也會造成漏雨,導致脊部木件糟朽;角梁上面的角脊、岔脊也是容易漏雨的地方。屋面的其它部分也會因為工程質量原因或年久失修,出現漏雨和望板糟朽等現象(圖10)。
圖10 屋面其他部位漏雨造成的木件糟朽
木結構的損壞,除因漏雨、潮濕而造成的構件糟朽外,還有蟲蛀(如白蟻危害)、火災(如人為失火、縱火、雷擊)等。
木構建筑的構成,除木構架和屋頂外,還有臺基、墻體、木構表面的油飾彩畫等。這些部分也都有它們的構造特點和損毀規律。
臺基
臺基,是建筑物的基座。中國古建筑是建在基座上的,梁思成先生把中國古建筑的立面構成稱為“三段式”,即臺基、構架和屋頂。臺基因建筑等級的不同分為多種,最高檔次的臺基是故宮太和殿的三重漢白玉須彌座臺基。一般宮殿建筑的臺基為一層,有須彌座臺基,也有城磚砌筑的直方臺基,較高的臺基周圍都有石欄桿,是為保證安全用的。小式建筑的臺基一般是一尺至二尺高的臺子(圖11)。
圖11 臺基形制舉例
一般臺基的構造,邊緣為階條石,轉角為角柱石或埋頭石,下腳為土襯石。臺基的墻外皮部分稱為陡板,陡板有磚制的,稱為磚陡板;有石制的,稱為石陡板(圖12)。
垂帶踏跺的組成
(a)踏跺分件名稱;(b)踏跺剖面;(c)磚砌象眼;(d)用于須彌座時的象眼做法
垂帶與燕窩石的組合
(a)常見形式;(b)與如意石的組合;(c)垂帶與土襯的聯做
圖12 臺基的一般構造
臺基的損毀規律,通常表現為階條石松動,移位;雨水滲漏導致陡板鼓閃、與主砌墻體剝離;長期潮濕還會造成陡板磚酥堿、松動。階條石、埋頭石等年長日久也會殘破、風化。有些石材因材質原因,還會起層剝皮等等(圖13)。
圖13 臺基損毀狀況舉例
與臺基相連帶的還有欄板、望柱、踏跺、垂帶以及象眼等部位。這些部位的損毀情況,多表現為風化、殘缺、松動、移位、歪閃、酥堿等等(圖14)。
圖14 踏跺、垂帶、欄板、望柱等損毀舉例
墻體
墻體是古建筑重要的組成部分。墻體分獨立于建筑之外的墻體,如圍墻、院墻、卡子墻、影壁墻等等;還有附屬于建筑的墻體,如山墻、后檐墻、檻墻、廊心墻等等。
中國古建筑的墻體形式多樣,做法多樣,如宮殿寺廟的圍墻,往往是下堿砌清水磚,上身砌糙磚,外表抹灰,墻帽施琉璃瓦或青瓦,墻體較厚,一般達60—120cm左右。一些小式建筑,如民居的圍墻,有的講究,有的簡陋,不盡相同。附屬于建筑物的墻體如山墻、檐墻、檻墻等,一般都比較講究,墻面砌法有干擺、絲縫。也有不太講究的淌白墻面和簡陋的抹灰墻面(稱為混水墻)。古建筑有些墻體是很講究的,如影壁、廊心墻、看面墻等,都非常注重裝飾效果。這些墻體一般都用于十分惹眼的顯赫部位,如大門內外、垂花門兩側、回廊通道等等,講究的墻體通常與細致的磚雕結合在一起,有非常高的藝術價值(圖15)。
圖15 各種不同墻體舉例
以木結構為主要承重構架的古建筑,墻體一般不起承重作用,它只承擔本體的自重。它的主要功能是保溫、隔熱和分隔空間。人稱中國古建筑“墻倒屋不塌”就是這個原因。由于墻體不起承重作用,所以中國古建筑的墻體材料一般都不是很講究,除去刻意追求美觀考究的那些裝飾墻面用很優質的磚料砌筑外,在看不到的地方,如墻體內部,常采用一些拆舊房下來的舊磚、碎磚砌筑,叫做碎磚墻。有些墻體用磚非常碎,稱為“核桃磚墻”。用來砌筑墻體的粘接材料也有很大反差,對于干擺、絲縫部分用的是白灰漿、桃花漿,而作為襯里的碎磚墻,則用摻灰泥砌筑。一道墻內外就有不同的砌法。古建筑的墻體,有的很堅固,如有防御功能的城墻、宮墻和講究墻體的干擺、絲縫部分,也有的很不結實,如糙磚墻、襯里墻等。
古建筑墻體的損壞規律一般是潮濕、酥堿——這主要是由于磚砌體吸水造成的;而那些砌筑不講究的碎磚墻,年長日久很容易松散,有些墻體還因為墻帽滲水、砌體凍融而空洞鼓閃。同一墻體砌筑工藝截然不同的還容易出現兩張皮現象(圖16)。
圖16 不同墻體的構造舉例
油飾彩畫
油飾彩畫是古建筑的重要組成部分。在木構建筑的外表涂刷油飾、繪制彩畫,是中國古建筑的傳統和特色。
油飾彩畫的作用概括起來主要有三點,第一,保護木骨;第二,美化建筑;第三,彰顯建筑等級,昭示建筑功能。第一、二兩條不用解釋,大家都很理解。第三條涉及到封建社會的等級制度和古建筑的服務對象。前面談到古建筑分為大式建筑和小式建筑。大式建筑,尤其是為帝王服務的宮殿、壇廟、陵寢等建筑與為平民百姓服務的小式建筑不僅形式不同,體量不同,所用瓦件顏色不同,外表油飾彩畫的裝飾也不同。明清古建筑中,帝王建筑的彩畫多采用龍的圖案,表面大量貼金,彩畫形式為和璽彩畫,是古建筑彩畫中的最高等級。為親王、郡王、貝子、貝勒等貴族服務的建筑只能用旋子彩畫,比和璽彩畫低一個等級。而一般的民居、商埠則只能作油飾,或飾以簡單的彩畫,絕對不能使用和璽、旋子之類彩畫。這種等級制度在中國古建筑中十分嚴格。不同等級的建筑用不同等級的彩畫,絕對不能濫用。現在,有些新建的四合院或其它仿古商業建筑盲目追求華麗,居然采用和璽彩畫,大面積貼金,到處畫龍畫鳳,這在封建社會是逾制,是犯法,要滿門抄斬。現在雖不犯法了,但違背了傳統,違反了彩畫彰顯等級的本意,也是不對的。
彩畫還有昭示建筑功能的作用。最突出的例子是倉房、庫房、書庫。古代的倉房所用彩畫多為“雄黃玉”彩畫,顏色中有大量雄黃,為的是防蟲蛀,顏色以黃色為主調。書庫的內檐彩畫除有防蟲蛀的功能外,在外檐還畫書卷及文房四寶、古董器皿以昭示建筑的功能。可見,在古代,彩畫自身有明確的顯示等級、功能的作用。
油飾彩畫是統稱,實際上二者是區分開的,油飾包括地仗和表層的油皮;彩畫是在地仗上面畫的裝飾紋樣或繪畫。地仗有單披灰地仗和麻灰地仗,做地仗是為填補木構件表面微小的缺陷、找平、找圓、找直,并保護木構件,其作用類似于現在的膩子,但成分不同。麻灰地仗是將地仗灰和麻、布結合起來,在木構件表面做一層較厚的保護層。麻灰地仗做法有一麻五灰、二麻六灰、一布四灰等多種,工序比單披灰要復雜的多。麻灰地仗除了有保護木骨、填補木構件表面微小瑕疵的作用外,還有塑造構件外形的作用。麻灰地仗多用于修繕工程當中,或用于攢包鑲構件的表面。優質干燥的木材表面可以不用麻灰地仗。
彩畫的損壞方式主要是陳舊褪色、殘破。彩畫是做在地仗的表層,風吹、日曬、大氣中的粉塵污染都會造成彩畫褪色或彩畫的線條(瀝粉)與表層剝離。地仗的剝落更會直接導致彩畫的損壞。
地仗油飾的損壞方式主要是油皮褪色、老化、剝落、地仗龜裂,地仗與木骨剝離會造成油飾地仗的根本性破壞。一般來說,嚴格按照傳統工藝技術進行認真施工做出的地仗,完好保留幾十年是不成問題的。明清建筑中,有些地仗已經歷經一、二百年,仍很結實。但如果施工質量不能保證的話,地仗在幾年之內就龜裂剝落的實例也不在少數。除地仗本身的質量外,木材(或鋼筋混凝土構件)含水嚴重超標,也是造成地仗破壞的主要原因。由于地仗是附著在木構件表層,如果木材不干就在上面做地仗,一旦木材干燥縮水,就會與地仗分離,成為兩層皮,地仗就會整片脫落。構件內的水分蒸發時,水蒸氣對表層地仗有非常嚴重的破壞作用。
油飾地仗和彩畫一旦破壞,就失去了它固有的作用,也就失去了它的“原真”狀態(圖17)。
圖17 油飾地仗、彩畫殘壞狀態舉例
以上我們扼要分析了以木結構為主體的中國古建筑的構造特點和損毀規律,這非常重要。只有了解了這些,才能有針對性地找到科學正確的保護修繕方法。
未完待續
作者:馬炳堅
文章來源:古建園林技術,2006年03期
圖片來源;原刊文、圖3圖4來源于湯崇平《中國傳統建筑木作知識入門(上)——傳統建筑基本知識及北京地區清官式建筑木結構、斗栱知識》
圖文版權歸原作者或機構所有,僅供學習參考,如有出入,請以原刊原文為準
特別鳴謝:馬炳堅老師
(圖文來源于“哲匠之家”,侵刪)
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