中國古代木構架建筑的結構體系從形成到發展,經歷了上千年的歷程。從史前穴居、巢居到清代的大木作、小木作,中國的建筑文化一直以土木及其結構技術為主旋律。木構架建筑能夠如此長久、廣泛地被使用,必然有其特殊之處。
1)材料來源廣泛
古代森林茂密,木材可再生,為建筑提供了豐富的資源。木材作為建筑材料,其歷史可以追溯到遠古時期。在中國,木結構的使用至少有7000年的歷史,最早的證據出現在河姆渡文化遺址中。木材的輕便和易于加工的特性,使其成為古人首選的建筑材料。
2)抗震性能優異
木結構的韌性大,對于瞬間沖擊荷載和周期性疲勞破壞有很強的抵抗能力,可以吸收并消散能量。磚石材料受壓強度較高,但砌體的抗拉、抗剪均有致命弱點。總體來說,木結構建筑的抗震能力較磚石結構建筑更強。木構架的組成采用榫卯結構,木材本身所具有的韌性加上榫卯節點有一定程度的可活動性,使整個木構架在消減地震力的破壞方面具備很大的潛力,許多經受過大地震的著名木構架建筑(如天津薊縣獨樂寺觀音閣、山西應縣佛宮寺釋迦塔)都能完好地保存至今,就是有力的證明。
3)適應性強
由于木構架建筑具有便于就地取材、材料供應和加工方便、施工快捷經濟并易于擴建、能夠靈活適用于不同地勢和氣候環境的優點,對需要建造房屋的農民、手工業者的經濟條件而言,有著比較廣泛的適應性。木構架建筑是由梁、柱、枋等構件形成框架來承受屋面、樓面的荷載及風力、地震力的,墻體并不承重,只起到圍護、分隔和穩定柱子的作用,因此民間有“墻倒屋不塌”的諺語。房屋內部空間比較自由,可以任意開間,門窗也可任意開設。使用的靈活性比較大,適應性也很強,不管是哪個地帶,都可以適應。
4)技術成熟
木構架建筑在技術上采用建筑模數制。中國建筑以木結構為主,為便于構件的制作、安裝和估工算料,必然走向構件規格化,也促使設計模數化。早在春秋時的《考工記》中,就有了規格化、模數化的萌芽,到唐代已經比較成熟。宋代的《營造法式》中,模數化已完全定型。建筑的規格化促使建筑風格趨于統一,也保證了各座建筑可以達到一定的藝術水平。規格化并不過于限制序列構成,所以單體建筑的規格化與群體序列的多樣化可以并行不悖,作為一種空間藝術,這顯然是進步的成熟現象。
5)靈活性強
木結構體系靈活性很強,組合是其構圖的基本觀念。它以間為基本框架,間可以左右相連,也可以前后相接,又可以上下相疊。如果說中國古代木結構建筑是一種積木游戲的話,那么這種積木游戲則遵循著“三位一體”的構造原則,使建筑極具韻律感。模數化的應用,使得中國古代木結構建筑呈現出“以不變應萬變”的靈活性,大大縮短了營造時間。
6)利于遷移和維修
中國古代木結構建筑是可以“搬家”的,只需要把組成房屋的標準構件——梁、柱、枋、檁、門、窗、隔扇等拆卸下來,搬到另一個地方,重新裝配,房屋的“搬家”即可完成。木構架建筑結構具有可卸性。榫卯節點有可卸性,替換某種構件或整座房屋拆卸搬遷和維修,都比較容易做到。歷史上也有宮殿、廟宇拆遷異地重建的例子,如山西永濟縣永樂宮,是一座有代表性的元代道觀,整座建筑群于20世紀50年代被拆卸遷移至芮城縣境內。
7)夯土技術的結合
中國很早就掌握了夯土技術,利用黃土地區取之不盡的土作為夯土臺基、夯土墻。夯土臺基既避免了地下水經毛細作用蒸發到地表,又使木構架建筑避免了雨水的侵蝕,有效地保證了土和木的耐久性能,克服了土和木的重大缺陷,因此在很長時期里阻礙了石材和磚的大量使用。