唐宋斗栱設(shè)計(jì)研究

王強(qiáng)+張金威

摘要：文章以唐宋時(shí)期遺存建筑中斗栱為研究對(duì)象，運(yùn)用設(shè)計(jì)學(xué)、建筑學(xué)、力學(xué)等研究方法，依據(jù)其形態(tài)、結(jié)構(gòu)、比例的演變，探究唐宋斗栱在平衡性、承載力與建筑空間等方面的發(fā)展與演進(jìn)，分析起居方式的改變、文化與風(fēng)俗的變遷、模數(shù)理念的形成及建筑空間的擴(kuò)大等方面對(duì)斗栱設(shè)計(jì)所產(chǎn)生的影響。

關(guān)鍵詞：設(shè)計(jì)藝術(shù);建筑藝術(shù);唐宋斗栱;結(jié)構(gòu);材份;模數(shù)理念;文化影響;風(fēng)俗

中圖分類號(hào)：J50文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

宋《營造法式》（下文均稱《法式》）稱斗栱為鋪?zhàn)?，并按所處位置將其分為柱頭鋪?zhàn)鳌⑥D(zhuǎn)角鋪?zhàn)髋c補(bǔ)間鋪?zhàn)?，三者共同?gòu)成了建筑的鋪?zhàn)鲗印Ａ核汲蓪⒍窎矶x為：“為減少剪應(yīng)力，故遂有一種過渡部分之施用，以許多斗形木塊，與肘形曲木，層層墊托，向外伸張，在梁下可以增加梁身在同一凈跨的荷載力，在檐下可以使出檐加遠(yuǎn)”[1]（p.119）。斗形木塊是櫨斗、齊心斗、交互斗、散斗的統(tǒng)稱;肘形曲木是華栱、昂、泥道栱、慢栱、瓜子?xùn)?、令栱、耍頭、襯方頭的統(tǒng)稱，斗、栱、昂、耍頭、襯方頭等是構(gòu)成斗栱形態(tài)的基本構(gòu)件。如圖1所示，華栱與昂逐層出跳，其上加令栱、瓜子?xùn)砘蚰嗟罇斫M成計(jì)心造，再加慢栱組成重栱計(jì)心造，僅華栱出跳不加橫栱為偷心造;柱頭上加櫨斗，栱與昂上加齊心斗、交互斗、散斗;內(nèi)跳華栱或明乳栿斜切做華頭子;耍頭、襯方頭聯(lián)系并墊托散斗、令栱與橑檐枋;再由昂栓穿插

斗栱的發(fā)展主要經(jīng)歷三個(gè)階段：第一階段為西周至魏晉南北朝，漢代的斗栱已初具形態(tài)，是斗栱的成型期;第二階段為唐宋時(shí)期，是斗栱的發(fā)展期，模數(shù)理念出現(xiàn);第三階段為明清時(shí)期，是斗栱的成熟期，也是斗栱功能由承重逐漸轉(zhuǎn)向裝飾的演變期。在斗栱的發(fā)展演變歷程中，唐宋時(shí)期具有承上啟下的作用，逐漸形成對(duì)斗栱制作過程的規(guī)范化。唐代斗栱形態(tài)較大，粗獷雄偉，結(jié)構(gòu)上逐漸凸顯對(duì)承載力與穩(wěn)定性的要求，呈現(xiàn)合理的力學(xué)關(guān)系，初步定制斗栱各構(gòu)件的形態(tài)、結(jié)構(gòu)、所處位置等信息，形成規(guī)范。宋代

斗栱形態(tài)漸小，并在唐代斗栱發(fā)展的基礎(chǔ)上完善了斗栱的模數(shù)體系，改進(jìn)了以往建筑中斗栱的結(jié)構(gòu)缺陷，形成制度。

一、唐宋斗栱的發(fā)展與演進(jìn)

唐宋時(shí)期，由于體量較大的宮殿、寺廟等建筑形式大量出現(xiàn)，簡單的一斗三升、把頭絞項(xiàng)作等斗栱形式，已無法滿足建筑出檐、面闊與進(jìn)深逐漸加大的需求。因此，斗栱開始四方出跳，形成倒錐形，并逐漸發(fā)展華栱與昂為承重構(gòu)件，令栱、瓜子?xùn)淼葯M栱為平衡構(gòu)件，斗為墊托構(gòu)件，形成縱向逐層出跳，橫向?qū)訉訅|托的基本形態(tài)。其演進(jìn)主要體現(xiàn)在三個(gè)方面：一是計(jì)心造與補(bǔ)間鋪?zhàn)鳈M向穩(wěn)定性的不斷增強(qiáng);二是華栱與昂抗壓與抗彎能力的逐漸提升;三是斗栱平均每鋪高度（下文簡稱單鋪高）的持續(xù)縮小。在中國、日本及韓國等地還遺存有少量的唐宋時(shí)期的建筑，本文以其等級(jí)較高的殿堂式建筑為研究對(duì)象，探究其演進(jìn)規(guī)律（見表1）。

兩朵

（一）計(jì)心造與補(bǔ)間鋪?zhàn)鳈M向穩(wěn)定性的增強(qiáng)——枋的逐層施加

1.計(jì)心造偏心力的減弱——枋與橫栱的逐跳使用

唐宋時(shí)期建筑開間的差異導(dǎo)致枋兩側(cè)所受負(fù)荷不一致，引起斗栱的偏心受力，造成其出平面變形與錯(cuò)位。為解決這一問題，將柱頭枋、羅漢枋于斗栱之上逐層施加，并在枋下廣施重栱計(jì)心造。如圖2所示，簡化受力模型，將枋兩側(cè)所受壓力組成合力F，力作用點(diǎn)與斗栱中線距離為d;斗作用于枋上的力由F所在的直線分為兩部分，分別為F1、F2?！斗ㄊ健芬苑帧銥榛居?jì)量單位，通過各栱長與斗斜殺尺度計(jì)算得：偷心造使用散斗長16分°，計(jì)心造使用泥道栱加兩斗長66分°，重栱計(jì)心造使用慢栱加兩斗長96分°[2]（p.77-78）。偷心造時(shí)，F(xiàn)1、F2比值可表示為F1/F2=（8-d）/（8+d），d的取值范圍是0

2.補(bǔ)間鋪?zhàn)髫?fù)荷的分散——枋的逐間相連

補(bǔ)間鋪?zhàn)鞯淖饔檬禽o助柱頭鋪?zhàn)?，分散?fù)荷并維持平衡。表1顯示，招提寺金堂補(bǔ)間使用的斗栱采用心柱上架單斗的形式。此后的佛光寺大殿、獨(dú)樂寺觀音閣與應(yīng)縣木塔均采用完整形態(tài)的斗栱，但比柱頭鋪?zhàn)鳒p一跳，未承托橑檐枋。

《法式》規(guī)定：“當(dāng)心間需用補(bǔ)間鋪?zhàn)鲀啥洌伍g及梢間各用一朵，其鋪?zhàn)鞣植剂钸h(yuǎn)近皆勻”[2]（p.89）。并說明，具體分布可根據(jù)間廣進(jìn)深的不同逐間使用雙鋪?zhàn)?，并通過層層加枋密集相連。此后，隆興寺轉(zhuǎn)輪藏閣及晉祠圣母殿等建筑的補(bǔ)間鋪?zhàn)髋c柱頭鋪?zhàn)魍?，共同承托橑檐枋。不難看出，補(bǔ)間鋪?zhàn)鞯拿芏扰c形態(tài)逐漸加大。同計(jì)心造原理，斗栱橫栱方向的承載力得到加強(qiáng)，保障枋的平衡并減輕柱頭鋪?zhàn)鞯呢?fù)擔(dān)。

（二）華栱與昂抗壓與抗彎能力的提升——乳栿的緊密墊托

1.昂承載力的加強(qiáng)——草乳栿的壓槽墊昂

由表1可知，法隆寺金堂與招提寺金堂由昂通過蜀柱、枋直接受力，增加昂的負(fù)擔(dān)。建于晚唐的佛光寺大殿（圖3），在檐柱與金柱之間增加了草乳栿，使昂尾直接壓于其下。其對(duì)昂承載力的加強(qiáng)主要體現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：一方面是縮短昂長，圖3顯示，昂長僅達(dá)到L1的長度即可，省去L2的長度，從而提升昂的抗彎能力。至宋代，梢間進(jìn)深由佛光寺大殿的222分°增加到250-300分°[3]（p.167）。如果使用法隆寺金堂與招提寺金堂做法，進(jìn)深加大會(huì)使L2長度過分增大，造成彎矩變大。

另一方面，草乳栿壓槽墊昂利于分散昂尾壓力，《法式》規(guī)定：“造蜀柱之制……徑殿堂一材半（22.5分°），余屋量栿厚加減”[2]（p.105）。若使用法隆寺金堂與招提寺金堂做法，蜀柱與昂的接觸面至多不過22.5分°。如圖3所示，設(shè)草乳栿與昂尾接觸面長度為S，《法式》規(guī)定昂使用單材，即厚H為15分°，角度可根據(jù)舉架的需要進(jìn)行調(diào)整，但“證之唐、宋、遼、金一些實(shí)例，下昂的角度大致在20°到25°左右”[4]。若不考慮榫卯咬合等因素的影響，接觸面長S=H/sin（20°≤θ≤25°），算得S為35.5-43.9分°。由此，增大接觸面并縮短昂長，避免因局部受力過大引起的損壞，增強(qiáng)昂的承載力。

《法式》規(guī)定明乳栿“若四鋪?zhàn)魑邃佔(zhàn)鲝V兩材一栔（36分°）……六鋪?zhàn)饕陨蠌V兩材兩栔（42分°）”[2]（p.96）。截面高度比多數(shù)遺存建筑稍大，不難看出，《法式》加大了明乳栿的截面高度，將明乳栿斜切安于昂下并托于第二跳華栱之上。其對(duì)斗栱傳力的穩(wěn)定主要表現(xiàn)在以下兩點(diǎn)：一方面增強(qiáng)內(nèi)外槽斗栱的整體性，表1顯示，佛光寺大殿的內(nèi)外槽斗栱由三層構(gòu)件連接，第一層是兩頭做華栱出跳的明乳栿，第二層是伸長的內(nèi)外槽華栱，第三層是延伸至昂身的枋子。應(yīng)縣木塔使用兩層，即明乳栿與伸長的內(nèi)槽華栱。《法式》僅使用一層，即截面加大的明乳栿。繁復(fù)的連接構(gòu)件逐漸被明乳栿取代，增強(qiáng)剛度并穩(wěn)定傳力。

另一方面，明乳栿的墊斗托昂利于提高華栱與昂抗壓能力，其一分散昂身受力，如圖4所示，設(shè)接觸面長為S'，明乳栿高度H'為42分°，由S'=H'/sin（20°≤θ≤25°）求得S'大致為99.3-122.8分°;佛光寺大殿的明乳栿以斗托昂，S'僅為16.9-17.5分°。其二減弱華栱的偏心受力，使明乳栿與第二跳華栱接觸面長L'為132分°（華栱長72分°，每跳長30分°）;佛光寺大殿為第一跳華栱托明乳栿，即L'為72分°。不難看出，《法式》的做法加大了明乳栿與華栱、昂的接觸面，加之內(nèi)外槽整體性的提升，減弱偏心力的影響，增強(qiáng)穩(wěn)定性。

3.單鋪高度的縮小——檐柱的逐漸加大

檐柱加大改變了斗栱接觸點(diǎn)的強(qiáng)度，提升了柱與斗栱整體的承載力，但也改變了斗栱的結(jié)構(gòu)地位。為探明唐宋斗栱體量上的改變，本文選擇建筑等級(jí)高于廳堂的外檐柱頭鋪?zhàn)鬟M(jìn)行研究。為排除建筑等級(jí)與不同跳數(shù)的影響，將單位換算為分°，并將斗栱高比上鋪數(shù)得出斗栱的單鋪高。將單鋪高與柱高相比，可得出兩者的比例關(guān)系，反映建筑中斗栱比例的發(fā)展趨勢(shì)，如表2所示;將單鋪高與這一比值整理為線性分布圖，如圖5、圖6所示。

圖5顯示，唐宋斗栱單鋪高的材份演進(jìn)并無規(guī)律，且數(shù)值變動(dòng)較小。這與宋代建筑以《法式》為綱相關(guān)，使斗栱的尺度禁錮在一定范圍之內(nèi)。由圖6可知，從中晚唐時(shí)期的南禪寺大殿、佛光寺大殿至宋初的獨(dú)樂寺觀音閣，發(fā)現(xiàn)單鋪高與柱高的比值較大，表明斗栱與其他承重構(gòu)件相比，體量相對(duì)較大。至北宋中期建筑的單鋪高與柱高比值明顯下降，不難看出，斗栱在建筑中的比例呈下降趨勢(shì)，削弱其承載力，使斗栱逐漸由承載功能向裝飾功能演變。

二、促進(jìn)唐宋時(shí)期斗栱演進(jìn)的相關(guān)因素分析

斗栱作為建筑的承重構(gòu)件，其演變與柱、梁（明乳栿與草乳栿）、枋等部件的發(fā)展有一定的關(guān)聯(lián)。唐宋時(shí)期人們的起居方式、文化與風(fēng)俗等方面的變遷，提升了人們對(duì)空間的需求。加之營造技術(shù)的提高，使柱、梁、枋等構(gòu)件有了較大的轉(zhuǎn)變，促使斗栱結(jié)構(gòu)的適應(yīng)性轉(zhuǎn)變。

（一）建筑空間的擴(kuò)大——起居方式、文化與風(fēng)俗的變遷

論文提及的建筑空間為實(shí)際利用空間，具體體現(xiàn)為相鄰四柱的維合空間。建筑空間的擴(kuò)大一方面表現(xiàn)為建筑體量的增加，另一方面表現(xiàn)在柱的使用大量減少，形成更多的利用空間。

1.人們對(duì)于空間認(rèn)知的改變——席地而坐向垂足而坐的轉(zhuǎn)變

五代以后，人們起居逐漸由席地而坐演變?yōu)榇棺愣淖兞巳藗儗?duì)空間的認(rèn)知，使這一時(shí)期的家具尺度逐漸升高，并呈現(xiàn)成套的、系列化的發(fā)展態(tài)勢(shì)，家具的種類與數(shù)量不斷增多。至宋代，垂足而坐的起居方式完全普及，“高大家具廣泛運(yùn)用，建筑空間也隨之升高”[5]。此外，受這種起居方式影響的建筑形式不斷豐富，住宅、宮殿、寺廟等建筑空間全面增大。為滿足人們對(duì)于空間變化的需求，作為主要承重構(gòu)件的斗栱與建筑體都產(chǎn)生了相應(yīng)的演變，其功能逐漸得到加強(qiáng)，承載力與結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性得到了不斷的提升。

2.空間需求的增大——文化融合與風(fēng)俗變遷的影響

文化融合與社會(huì)風(fēng)俗變遷等因素極大地影響了建筑空間的改變。以佛寺建筑為例，佛教傳入之始，佛寺建筑效仿天竺，一般以佛塔為中心，四周為方形庭院，但由于佛塔空間較小，人們只能于塔外進(jìn)行佛教活動(dòng)。魏晉南北朝以后，塔外的活動(dòng)多有不便，佛寺建筑逐漸以佛殿為中心，佛教活動(dòng)大多在室內(nèi)進(jìn)行。至唐代，佛殿建筑已大量出現(xiàn)，成為佛寺院的主體。五代十國后，“佛教與上層的政治關(guān)系進(jìn)一步疏離，中國化的佛教開始比較實(shí)際地向民間發(fā)展，并逐步與儒家融合”[6]，因而受眾更加廣泛，加之唐中期逐漸興起的供奉高大佛像的風(fēng)俗，使這一時(shí)期建筑逐漸向多層發(fā)展。由此，佛寺院的中心建筑由佛塔演進(jìn)為佛殿，再由殿到閣，呈現(xiàn)空間增大的趨勢(shì)，促使建筑承重構(gòu)件承載力與穩(wěn)定性的逐漸增強(qiáng)。

（二）營造技術(shù)的提升——模數(shù)理念的形成

1.各構(gòu)件間高精度穿插的實(shí)現(xiàn)——尺度的標(biāo)準(zhǔn)化

《法式》規(guī)定一材為15分°，一栔為6分°，并以材栔分°為單位，規(guī)范建筑構(gòu)件的材份定制、拼合安裝等制作環(huán)節(jié)，從而簡化尺度計(jì)量，為許多高精度營造技術(shù)的出現(xiàn)奠定了基礎(chǔ)。由此，“對(duì)部件的全面分類和標(biāo)準(zhǔn)化，從簡單的斗栱到院落，加之尺寸和等級(jí)的統(tǒng)一規(guī)制，使得營造成為一種理性的活動(dòng)”[7]。

漢魏時(shí)期廣泛使用的一斗三升、一斗雙升等斗栱形式，結(jié)構(gòu)相對(duì)簡單，對(duì)榫卯咬合的精度要求較低，模數(shù)理念未完全形成。此后，“南北朝至隋唐時(shí)期的模數(shù)理念已漸趨成熟，宋代更是其發(fā)展的成熟與轉(zhuǎn)型期”[8]。這為建筑與斗栱結(jié)構(gòu)的優(yōu)化提供了技術(shù)前提，表3顯示，《法式》運(yùn)用模數(shù)理念，詳細(xì)規(guī)定了斗栱各構(gòu)件榫頭與卯口的位置、尺寸等信息。以泥道栱與華栱為例，泥道栱的上開口長8分°，深10分°;華栱總厚為10分°，兩邊子蔭厚共2分°，得其下榫頭厚為8分°，高為10分°?？梢姡嗟罇淼纳祥_口與華栱的下榫頭完全契合，華栱下開口留有櫨斗隔口包耳的厚度，并于兩邊各余2分°空隙，為木材的收縮留有余地。由此，簡化斗栱各構(gòu)件的制作與安裝過程，便于構(gòu)件間的相互穿插與咬合。

2.木材大小限制的減弱——大構(gòu)件拼合技術(shù)的完善

對(duì)尺度的標(biāo)準(zhǔn)化，省去了以往制作過程中的繁瑣環(huán)節(jié)，推進(jìn)了精度要求較高的大構(gòu)件拼合技術(shù)的形成。圖7是《法式》中記載的關(guān)于兩段合柱的制作方法，通過定制，契合各個(gè)榫頭與卯口的尺度，插暗鼓卯于暗鼓卯孔并上移至卡槽，接著插入儧楔以固定暗鼓卯，然后合柱，對(duì)齊后，于兩段柱的合縫處安明鼓卯固定，從內(nèi)到外將柱合實(shí)。這種技術(shù)廣泛用于建筑中斗栱與柱梁枋等構(gòu)件，減弱了木材截面大小與長度的不足對(duì)建筑部件承載力的影響，為空間的不斷加大提供了技術(shù)支持。

1.斗栱與柱梁枋墊托方式的改變——柱梁枋尺度的加大

唐宋時(shí)期，建筑中柱梁枋等承重構(gòu)件的尺度逐漸加大，以柱的尺度為例，為避免建筑等級(jí)與所用材等對(duì)數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確度產(chǎn)生影響，本文將單位換算為分°。如圖8、9所示，由唐到宋柱的直徑與高度逐漸增大。另據(jù)《法式》記載：“凡用柱之制，若殿間即徑兩材兩栔（42分°）至三材（45分°）;若廳堂即徑兩材一栔（36分°）……柱皆隨舉勢(shì)定其短長”[2]（p.102）。柱徑比圖8中佛殿略大，柱高則隨唐宋時(shí)期建筑舉勢(shì)的逐漸升高而不斷增大，可見《法式》加大了柱的尺度。

斗栱以柱為基，隨梁而立，托枋以定，形成相互穿插，協(xié)調(diào)承重的狀態(tài)，故柱梁枋等構(gòu)件的尺度變化，影響了斗栱與它們之間的墊托方式。為增強(qiáng)建筑承載力，將柱的尺度增大，加大斗栱底基的強(qiáng)度;為穩(wěn)定建筑進(jìn)深，將明乳栿的截面擴(kuò)大，并逐漸代替內(nèi)跳華栱出跳，承托昂身;為增強(qiáng)建筑內(nèi)外槽聯(lián)系，使草乳栿墊壓昂尾，通過昂的杠桿作用，以屋架重量平衡從橑檐枋傳下的力;為穩(wěn)定建筑橫向受力，將枋的密度加大，承托枋的栱也隨之出現(xiàn)。

2.斗栱向裝飾功能演變的開端——斗栱比例縮小

柱梁枋結(jié)構(gòu)的增大，為建筑提供了更穩(wěn)定的承載系統(tǒng)，逐漸削弱了斗栱承托出檐與架梁托枋的功能，斗栱比例也隨之不斷縮小。在以后的建筑發(fā)展中，“依靠巨大的斗栱鋪?zhàn)鲗釉龃笫覂?nèi)空間的作法， 也就逐漸變得不是那么十分必要了”[9]。宋以后，斗栱尺度漸小，排布密集，逐漸失去其承載功能。不難看出，唐宋時(shí)期營造技術(shù)的不斷發(fā)展與建筑空間的逐漸增大，成為這一現(xiàn)象的誘因。

三、結(jié)語

建筑作為人們?nèi)粘Ｉ钪胁豢苫蛉钡目臻g形態(tài)，其與生產(chǎn)、生活都息息相關(guān)。唐宋時(shí)期起居方式的變化、社會(huì)文化與風(fēng)俗的變遷、模數(shù)理念的形成以及斗栱結(jié)構(gòu)的不斷改良等方面，無不體現(xiàn)了中國傳統(tǒng)設(shè)計(jì)中以人為本的設(shè)計(jì)思想。從斗栱的單鋪比例上來分析，由唐至宋，其呈現(xiàn)出逐漸縮小的態(tài)勢(shì)，這似乎有悖于其承載功能，但斗栱體量的縮小，是建立在其與建筑結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化的前提之上，同時(shí)也為建筑空間的進(jìn)一步發(fā)展提供技術(shù)上的支撐。因此，斗栱結(jié)構(gòu)的演變，不僅提升了其承載力與穩(wěn)定性，同時(shí)也進(jìn)一步完善了建筑結(jié)構(gòu)，豐富了建筑的形態(tài)。

（責(zé)任編輯：徐智本）

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