中国古代木构架建筑的结构体系从形成到发展,经历了上千年的历程。从史前穴居、巢居到清代的大木作、小木作,中国的建筑文化一直以土木及其结构技术为主旋律。木构架建筑能够如此长久、广泛地被使用,必然有其特殊之处。
1)材料来源广泛
古代森林茂密,木材可再生,为建筑提供了丰富的资源。木材作为建筑材料,其历史可以追溯到远古时期。在中国,木结构的使用至少有7000年的历史,最早的证据出现在河姆渡文化遗址中。木材的轻便和易于加工的特性,使其成为古人首选的建筑材料。
2)抗震性能优异
木结构的韧性大,对于瞬间冲击荷载和周期性疲劳破坏有很强的抵抗能力,可以吸收并消散能量。砖石材料受压强度较高,但砌体的抗拉、抗剪均有致命弱点。总体来说,木结构建筑的抗震能力较砖石结构建筑更强。木构架的组成采用榫卯结构,木材本身所具有的韧性加上榫卯节点有一定程度的可活动性,使整个木构架在消减地震力的破坏方面具备很大的潜力,许多经受过大地震的著名木构架建筑(如天津蓟县独乐寺观音阁、山西应县佛宫寺释迦塔)都能完好地保存至今,就是有力的证明。
3)适应性强
由于木构架建筑具有便于就地取材、材料供应和加工方便、施工快捷经济并易于扩建、能够灵活适用于不同地势和气候环境的优点,对需要建造房屋的农民、手工业者的经济条件而言,有着比较广泛的适应性。木构架建筑是由梁、柱、枋等构件形成框架来承受屋面、楼面的荷载及风力、地震力的,墙体并不承重,只起到围护、分隔和稳定柱子的作用,因此民间有“墙倒屋不塌”的谚语。房屋内部空间比较自由,可以任意开间,门窗也可任意开设。使用的灵活性比较大,适应性也很强,不管是哪个地带,都可以适应。
4)技术成熟
木构架建筑在技术上采用建筑模数制。中国建筑以木结构为主,为便于构件的制作、安装和估工算料,必然走向构件规格化,也促使设计模数化。早在春秋时的《考工记》中,就有了规格化、模数化的萌芽,到唐代已经比较成熟。宋代的《营造法式》中,模数化已完全定型。建筑的规格化促使建筑风格趋于统一,也保证了各座建筑可以达到一定的艺术水平。规格化并不过于限制序列构成,所以单体建筑的规格化与群体序列的多样化可以并行不悖,作为一种空间艺术,这显然是进步的成熟现象。
5)灵活性强
木结构体系灵活性很强,组合是其构图的基本观念。它以间为基本框架,间可以左右相连,也可以前后相接,又可以上下相叠。如果说中国古代木结构建筑是一种积木游戏的话,那么这种积木游戏则遵循着“三位一体”的构造原则,使建筑极具韵律感。模数化的应用,使得中国古代木结构建筑呈现出“以不变应万变”的灵活性,大大缩短了营造时间。
6)利于迁移和维修
中国古代木结构建筑是可以“搬家”的,只需要把组成房屋的标准构件——梁、柱、枋、檩、门、窗、隔扇等拆卸下来,搬到另一个地方,重新装配,房屋的“搬家”即可完成。木构架建筑结构具有可卸性。榫卯节点有可卸性,替换某种构件或整座房屋拆卸搬迁和维修,都比较容易做到。历史上也有宫殿、庙宇拆迁异地重建的例子,如山西永济县永乐宫,是一座有代表性的元代道观,整座建筑群于20世纪50年代被拆卸迁移至芮城县境内。
7)夯土技术的结合
中国很早就掌握了夯土技术,利用黄土地区取之不尽的土作为夯土台基、夯土墙。夯土台基既避免了地下水经毛细作用蒸发到地表,又使木构架建筑避免了雨水的侵蚀,有效地保证了土和木的耐久性能,克服了土和木的重大缺陷,因此在很长时期里阻碍了石材和砖的大量使用。