庑殿建筑又称四阿顶、四注顶、五脊殿、吴殿。其屋顶为四坡顶,两山做成斜坡面,与前后坡屋面成45°相交,形成四面排水的形式。庑殿建筑是中国古代建筑中形制最老、等级最高、做法最讲究、单体规模最为宏大的建筑。我国现存的几个早期木构架建筑包括五台山佛光寺大殿(唐,面阔7间,进深八架椽,34m×17.66m);山西大同华严寺大雄宝殿(辽金,面阔9间,进深5间,53.9m×27.5m)、辽宁义县奉国寺大雄宝殿(辽,面阔9间,进深5间,48.2m×25.13m)。现存最大的两座古代木构架建筑,北京长陵陵恩殿(明,面阔9间,进深5间,66.64m×29.3m)、北京故宫太和殿(清,面阔11间,进深5间,60.08m×33.33m)均为庑殿建筑。
一、庑殿建筑平面柱网布置
庑殿建筑在形式上有单檐与重檐之分,在功能上有门庑、宫殿以及祭祀性建筑之分。形式与功能不同,对平面柱网及木构架的要求也不同。
1.唐宋时期庑殿建筑平面柱网布置
在唐宋时期,庑殿建筑多采用殿堂型构架。根据宋《营造法式》的记述,殿堂型构架规定为四种平面模式,分别为分心槽、单槽、双槽、金箱斗底槽,其中后三种柱网平面还可加副阶周匝。分心槽平面多用于门庑建筑,副阶周匝平面多用于重檐建筑。
(1)分心槽 在殿内中部加一列纵向内柱,形成槽缝,将殿内空间等分为前后两部分,其柱网形状如日字形。
(2)单槽 自前(或后)檐柱柱列向内推进一间处(跨度为二椽平长)加一排纵向内柱,上承阑额,形成内槽槽缝,与山面檐柱交圈后,将殿内空间分成一宽一窄两个空间单元。其柱网形状也如日字形。
(3)双槽 自前后檐柱柱列各向内推进一间处(跨度为二椽平长)加二排纵向内柱,上承阑额,形成内槽槽缝,各与山面柱交圈,将殿内空间分成中间(内槽)宽、前后(外槽)窄的三个空间单元。其柱网形状如目字形。
(4)金箱斗底槽 在宽五间深四间以上的殿内,距正面、山面檐柱柱列各退入一间处分别加纵、横向柱列,形成一圈内柱和其上的内槽槽缝,将殿内空间划分为中心敞厅和四周回廊两大部分,其柱网形状如回字形。
唐宋时期庑殿建筑平面柱网布置详见图4-38。
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图4-38 唐宋时期庑殿建筑平面柱网布置图
注:副阶,即廊。副阶周匝就是在建筑主体构架周圈加廊的做法。在唐宋时期,副阶周匝常出现在重檐建筑中。
2.明清时期庑殿建筑平面柱网布置
明清时期庑殿常见的柱网排列形式有三排无廊中柱式柱网、四排多列柱网、六排多列柱网与减柱造式柱网。
(1)三排无廊中柱式柱网 常用于小型房屋和大门,面阔多三、五间。
(2)四排多列柱网 常用于单檐庑殿,面阔多七、九间。
(3)六排多列柱网 相当于在四排多列柱网的基础上加周围廊,常用于重檐庑殿,面阔多九、十一间。
(4)减柱造式柱网 为了增加室内空间,将室内一部分金柱去掉,加长横梁的跨度,但外围檐柱不变化。
明清时期庑殿建筑平面柱网布置图详见图4-39。
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图4-39 明清时期庑殿建筑平面柱网布置图
二、庑殿建筑木构架
庑殿建筑木构架由两部分组成:正身构架及山面转角构架。正身构架是构成和支承前后坡屋面的主要骨架,其构造与硬山、悬山建筑的正身构架基本相同。山面转角构架是形成庑殿建筑造型特征的主要部分,构造复杂,是设计与施工中考虑的重点。
1.正身构架构造
(1)宋《营造法式》中庑殿建筑正身构架 在《营造法式》中庑殿建筑多采用殿堂型构架,其正身构架构造沿高度划分为三层。
①柱网层。典型特征是殿身檐柱和内柱同高,若出现副阶,副阶柱高为殿身檐柱高度的1/2,用材比殿身檐柱降低一等。各柱通过上部的阑额和沿进深方向的顺栿串纵横联系成整体,在柱脚部位还采用地栿加强。
②铺作层。在柱网层之上为铺作层,外檐铺作之间通过柱头枋、罗汉枋等枋木联系成一环形箍,外檐铺作和内檐铺作之间通过明栿(乳栿、三椽栿、四椽栿)等构件联系成整体。明栿在殿堂型构架中还起着支撑上部天花(平棊)的作用。
③屋架层。以平棊天花为界限,在柱网层之上则为层层叠置的草栿屋架层,草栿因在视线内不可及,所以没有经过艺术加工,其断面为3∶2的长矩形。梁栿的数量与殿身的进深有关,若进深十架椽,则需用5根草栿,若进深为八架椽,则需用4根草栿。梁栿两端设槫,为了保证槫的稳定性,在槫一侧设置托脚。在正对正脊的部位,为了支撑脊槫,设置了蜀柱和叉手,也有少数建筑只设置了叉手,而没有蜀柱,如五台山佛光寺大殿。
殿堂型木构架构造详见图4-40和图4-41。
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图4-40 殿堂等七铺作(副阶五铺作)双槽草架侧样
注:1.该图选自宋《营造法式》大木作制度图样三十五。
2.殿身七间副阶周匝各两椽。
3.殿身用二等材,副阶用三等材。
4.殿身各间面阔相等,各用补间铺作两朵,每朵中—中为6.0尺。
5.殿身进深十架椽,每架水平距离=7.20尺,进深72尺等分为四。
6.副阶各间间广均随殿身,但转角间面阔同副阶,进深等于12尺。
7.副阶周匝用椽每架水平长6.0尺
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图4-41 殿堂等六铺作分心槽草架侧样
注:1.该图选自宋《营造法式》大木作制度图样四十一。
2.殿身九间,无副阶,殿身用一等材,每份为6分。
3.殿身各间面阔相等,各用补间铺作两朵,每朵中—中为6.0尺。
4.殿身进深十架椽,每架水平距离为7.20尺,进深四间,每间18.00尺。
5.当心间平柱高为20尺
(2)明清时期庑殿建筑正身构架
①明清时期常见的庑殿建筑横排架简图详见图4-42。
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图4-42 庑殿建筑横排架简图
庑殿建筑构架进深多在5架至11架之间,主要有五(七)檩中柱式、七(九)檩前后廊式和多檩横梁组合式等几种。五(七)檩中柱式用于门庑,由中柱将构架划分为对称的两部分,中柱两侧分别采用三步梁或双步梁。七(九)檩前后廊式多用于单檐庑殿建筑,是在五架梁或七架梁的基础上前后加檐廊形成。多檩横梁组合式多用于重檐庑殿建筑,由于房屋进深过大,采用七架梁和前后步梁形成的组合式构架。
在清式建筑中,进深梁最长只能做到七架,若房屋进深再增加则通过前后加步梁来解决,一般房屋进深最大不能超过11架。故宫太和殿为特例,做到了13架。
②九檩庑殿建筑正身构架,详见图4-43。
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图4-43 九檩庑殿建筑正身构架
屋顶荷载由桁木(脊桁、上金桁、中金桁、下金桁、正心桁)作为承托构件,通过瓜柱(脊瓜柱、金瓜柱、柁墩)将荷载传递到架梁(三架梁、五架梁、七架梁、桃尖梁)上,并落脚于檐柱和金柱承重。在面阔方向上由枋木(脊枋、上金枋、中金枋、下金枋、大额枋、小额枋等)连接成整体。
(3)江南《营造法原》中庑殿建筑正身构架 在江南《营造法原》中庑殿建筑称为“四合舍”。建筑的进深从六界到十二界,普通殿庭常作内四界,前后加廊川。较深的房屋,作内六界,前后或为双步,或为廊川。较大的建筑也有采用内六界,前后双步,在双步之外再加廊川。《营造法原》中四合舍建筑正身构架详见图4-44。
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图4-44 《营造法原》中四合舍建筑正身构架(苏州文庙大成殿)
2.山面与转角构架构造
山面与转角构架是形成庑殿建筑造型的关键。
庑殿建筑为四坡屋面,前后两坡屋面的檩桁是沿面宽方向排列的,搭置在进深方向的梁架上。山面的檩桁是沿进深方向排列的,它们与梁架平行不具备搭置在梁上的条件。为了解决山面檩桁的搭置问题,在古建筑中常采用在檩桁搭交位置下部设置顺梁或顺趴梁的方法。“顺梁”,是指与面阔方向相同,而做法与对应的梁架相同,其外端搭设在山面檐柱之上,里端插入金柱柱身。如果在山面梁头下没有柱子支承,就不能采用顺梁法,而改用“顺趴梁法”。趴梁法,主要是指其搭置位置,两端或一端趴搭在檩桁或梁上,由檩桁支撑而非搭在柱上由柱子支承。趴梁和顺梁的上下位置正好相反,顺梁在檩桁下,梁头做成桁椀承接檩桁。而趴梁是扣搭在檩桁上,在外端做出假梁头样式。
在庑殿建筑中,顺梁与趴梁常常是结合起来使用的,在庑殿建筑山面有檐柱承接的情况下,山面最下面第一层梁一般采用顺梁,在顺梁之上承接山面檐檩(正心桁)和下金檩(桁),在下金檩(桁)之上则采用趴梁法,趴梁之上承中金檩(桁)……如此逐架而上,直到脊部。
在转角处,从下金瓜柱起向下设老角梁和子角梁,向上逐架架设由戗,直到与脊檩(桁)相交为止。角梁和由戗起连接各层搭交檩桁和合缝的作用,也是屋面垂脊瓦作下的承力构件。
庑殿建筑山面与转角构架详见图4-45。
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图4-45 庑殿建筑山面与转角构架示意
上述形成庑殿建筑山面转角构架的方法称为顺(趴)梁法。此外还有递角梁和抹角梁做法。采用递角梁做法的条件是,有角金柱或脊檩端部支承有落地通柱。如果庑殿建筑采用递角梁法,在角檐柱和脊檩下部的落地通柱之间架设沿45°方向的水平斜梁,在梁上立瓜柱来支承山面金檩形成。此时的递角梁形式类似于半面排山梁架,但长度随角延伸,古人常运用“方五斜七”的口诀来估算它的长度。抹角梁是在正侧檐檩之上与正侧面各成45°、与角梁成90°的方向安置水平斜梁,其在屋架平面图中如斜抹屋角,故名。抹角梁的中轴线要通过搭交金檩的轴线交点,在其上安放交金瓜柱以承搭交金檩,这样向上反复叠架形成。庑殿建筑转角结构采用趴梁、抹角梁、递角梁的比较详见图4-46。
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图4-46 庑殿建筑转角结构采用趴梁、抹角梁、递角梁的比较
3.庑殿建筑的推山法则
如果庑殿山面与檐面各对应步架尺寸相等(坡度相同),那么屋面相交处的垂脊就是一条与两面檐口各成45°的直线。但实际建筑中,尤其是明清时期,庑殿建筑的垂脊投影线为一条弯曲线,这是因为在实际设计中庑殿建筑都做了推山处理。
所谓推山,就是指将庑殿建筑两山坡屋面向外推出,从而使得正脊加长、垂脊形状弯曲、两山坡面变陡的做法。
(1)清制推山做法
①当檐、金、脊各步架相同时。《营造算例》原文:“(庑殿推山)除檐步方角不推外,自金步至脊步,每步递减一成。如七檩每山三步,各五尺,除第一步方角不推外,第二步按一成推,计五寸,再按一成推,计四寸五分,净计四尺零五分。”
解释:庑殿推山、檐步要保证角梁所在的“方角”位置和两侧檐口的交圈,不进行推山,所以庑殿推山,第一步不推。第二步,在金步位置,按照一成推,即所推尺寸为该步架尺寸的1/10,金步长五尺,则推山尺寸为5寸,步架所余净尺寸为4.5尺。第三步,在脊步位置,再按照一成推,即推山尺寸仍为该步架尺寸1/10,但由于第一步的推出,该步架尺寸变为4.5尺,所以第三步推出尺寸为4寸五分。脊步架推山后的净尺寸剩余四尺五分。
推山的计算详见表4-5和表4-6及图4-47。
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表4-5 《营造算例》中庑殿推山计算(等步架)
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表4-6 庑殿推山公式推导
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图4-47 檐、金、脊各步架相同情况下的庑殿推山简图
②当檐、金、脊各步架不同时。《营造算例》原文:“如九檩,每山四步,第一步六尺,第二步五尺,第三步四尺,第四步三尺。除第一步方角不推外,第二步按一成推,计五寸,净四尺五寸,连第三步第四步亦各随五寸。再第三步,除随第二步推五寸,余三尺五寸外,再按一成推,计三寸五分,净计步架三尺一寸五分;第四步又随推三寸五分,余二尺一寸五分,再按一成推,计二寸一分五厘,净计步架一尺九寸三分五厘。”
原文解释详见表4-7。
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表4-7 《营造算例》中庑殿推山计算(不等步架)
当檐、金、脊各步架不同时,庑殿推山详见图4-48。
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图4-48 檐、金、脊各步架不同时庑殿推山
庑殿建筑推山与不推山的梁架平面比较详见图4-49。
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图4-49 庑殿建筑推山与不推山的梁架平面比较
(2)宋制推山做法 《营造法式》卷五造角梁之制中述:“凡造四阿殿阁……如八椽五间至十椽七间,并两头增出脊槫各三尺(随所加脊槫尽处,别施角梁一重,俗谓之吴殿,亦曰五脊殿)”。即指庑殿建筑在八椽五间至十椽七间,直接由脊槫两端向外推出3尺,如图4-50所示,随所增加的距离,去掉原续角梁位置,另施加一副续角梁,即形成吴殿(五脊殿)山面结构。
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图4-50 宋制吴殿(五脊殿)屋脊推山东
(3)清制庑殿建筑山面构造 清制庑殿建筑推山后由于正脊加长,脊檩(桁)从梁架向外出挑,在脊檩(桁)端部增设太平梁、雷公柱以承檩(桁)。
庑殿山面纵剖面图详见图4-51(a)。雷公柱与太平梁构造详见图4-51(b)。
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图4-51 庑殿建筑纵剖与雷公柱、太平梁构造
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