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中国古代木结构直榫应用研究

中国古代木结构直榫应用研究

打印 0条评论来源:中国营造学社纪念馆

摘要:榫接合是中国古代木构的主要连接方式,榫卯种类很多,形状各异,其中直榫是出现最早的榫卯类型之一,应用广泛,榫型方整。直榫根据榫端的不同又分为若干衍生亚型,以灵活适应不同的构造要求。


本文以直榫为研究对象,通过对建筑大木作、小木作、家具及墓葬中出现的各直榫实例的梳理,探讨直榫在木结构中的处理方式,初步分析直榫的类型分化与应用情况。


关键词:直榫;榫肩;丁材交接


概 / 述


中国古代建筑以木构为主流,木结构不仅出现在建筑构架中,墓葬中的棺椁、室内家具等同样以木料为原材。木作的结合主要采用榫卯技术,其中直榫是我国出现最早,使用范围最为广泛的榫卯类型之一。直榫是指与构件相连,各边角都呈直角,出头榫形为规整方体的榫卯,多用于丁材交接,在两根相接构件等截面时,还可以作为同向构件结合所需的暗榫。直榫制作方便,安装位置也没有特殊要求,但直榫最大的缺点就是没有抗拔的构造,一旦受弯容易脱榫。按榫肩形态直榫可分为无肩直榫、单肩直榫、双肩直榫、周肩直榫四种,根据榫端数量又有单榫和复榫两种。


无肩/ 直榫


无肩直榫


无肩直榫是一种原始形式,构件榫端不作砍削,榫头与构件没有截面大小的变化,在相接构件凿出相应大小卯口以纳入榫头。在两个结合构件尺寸悬殊过大的情况下可选用无肩直榫,如此可保证较小构件的强度。但是这种榫接密封差,在使用过程中容易侵蚀榫端而减小榫接强度1)。


河姆渡遗址中出土的栏杆与地栿的交接就是用的无肩直榫,地栿上的卯口为3.5*4cm,深 1.5cm2),战国时期的上村岭虢国墓地第1217号车马坑3号车车厢栏杆上下两端分别插入横木和底座中3),葛陂寺34号战国墓出土的虎座凤架鼓腿足直接纳入兽座卯口4)(图1)。


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在北方早期建筑大木构架中,柱是保持整体稳定性的主体构件,横向水平构件维持整体稳定的作用较弱,加大柱径、厚墙扶持是取得构架稳定的基本方法,从形象上来看,表现为粗柱细枋厚墙。横向构件相对细弱反映在榫卯节点上即作为柱间联系构件的阑额采用无肩直榫这种原始做法,力学作用几乎为零,只是搁置在柱头卯口,起到单纯固定柱头的作用,南禅寺大殿阑额与柱子的榫接形式即是如此5)。宋辽时期的晋祠圣母殿6)、正定隆兴寺摩尼殿7)、蓟县独乐寺观音阁8)在修缮过程中也发现了部分阑额入柱节点使用了无肩直榫的做法。宁波保国寺大殿的绰幕枋与柱子交接亦是无肩直榫,绰幕枋端部直接纳入到柱身卯口(图2)。


明清时期乃至当代的南方民居中,无肩直榫较为多见,尤其是穿斗式构架中的穿枋与立柱之间的连结。


单肩/ 直榫


单肩直榫


单肩榫卯的榫头在侧旁,只有一边留肩。榫肩除了可以掩盖接缝外,还可以通过肩部与相接构件的摩擦力抵消部分榫端的剪力,避免榫头左右摆动而受损,延长榫卯使用寿命。单肩直榫由于只有一侧有榫肩,容易导致构件受力偏心,这种榫型在汉代以前的墓葬考古中常能见到。河姆渡遗址中的木构件,可以看出明显的斧痕,是最原始的单肩直榫形式。战国时期的长沙五里牌406号墓A式椁9) 、长台关1号墓的木圆盘豆10) (图3-1)都有单肩直榫的使用。西汉前期的长沙象鼻嘴一号汉墓内椁门11) 的门柱管脚榫和柱头榫为单肩直榫(图3-2)。管脚榫和柱头榫在后世也大量使用,但多用周肩直榫,此墓中的管脚榫榫头只是考虑到固定在地栿上,可能是墓葬棺椁的受力性质与建筑构架不同所致。


由于易偏心的受力特征,单肩直榫在大木构架的应用较少,但也有特例。苏北地区金字屋架建筑区别于传统的抬梁和穿斗式,金字屋架类建筑由大斜梁和横梁构成的稳定三角结构承托屋顶,大斜梁下端为加大榫端面积开单肩直榫,将榫端和榫肩均嵌入横梁,防止斜撑的侧推力而使榫头受剪断裂。榫窝需位于墙或柱中心轴线上,以利于将屋顶压力直接传到墙身或柱身上(图4)。


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双肩/ 直榫


双肩直榫


双肩直榫是指榫端两侧均留肩的榫卯类型。根据榫肩形态又可分为平肩直榫、回肩直榫、抱肩直榫、格肩直榫四种。


平肩直榫是出现最早的,河姆渡建筑遗址的柱梁交接节点中就见有此种榫卯,榫头截面高22.5cm,宽5.5cm,比例近4:112) ,已相当科学(图5-1)。在河姆渡以后发现的平肩直榫是比较早期的做法,一般应用在两直材丁字相交的情况下,在小木作中平肩直榫称为“齐肩膀”,又名“齐头碰”13),但在小木作工匠看来,齐肩膀是一种制作简便但不受看的一种做法。扬州西汉“妾莫书”14) 木椁中椁板和方形角柱的连接使用了平肩直榫(图5-2)。中唐南禅寺大殿的叉手15) 上端开平肩直榫,嵌入到另一根大叉手的卯口中,还预留出相交的栱身和斗底的位置(图5-3)。在浙江南部传统建筑中,还存在一种特殊的平肩直榫,当地称为“雌雄榫”16) ,是左右两根相接的枋或梁在柱身内相接时用到的榫头(图5-4)。雌雄榫交叉时形成交错的咬合又增进了构件相连的紧密性。雌雄榫还存在形式上的变形,做成斜面的“凤凰叉”(图5-5)。


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回肩直榫榫肩卷杀形成圆滑曲线,是榫端到构件侧面部分过渡的装饰性处理。回肩直榫和后面即将提到的抱肩直榫一般都是用于额、枋、梁与柱子等圆材的丁字交接,但回肩直榫的应用比较早,在宋辽金至明中期以前多用。《营造法式》卷三十梁额卯口图样中的鼓卯做法17)中,阑额两肩已采用回肩榫的处理方式。隆兴寺摩尼殿阑额存在多种入柱节点18),回肩的榫接形式可能是晚宋时期修葺所添(图6)。在回肩装饰性的影响下,部分直材交接也作出榫肩装饰形式,肩部斜抹倒楞一道,如朔州崇福寺弥陀殿中乳栿与驼峰交接节点。


抱肩直榫的肩部是根据相接构件的曲率制作榫肩。抱肩榫明中期以后盛行,在建筑构架中广泛运用于柱梁、柱枋的搭接节点中,小木作则普遍用于圆材的丁字交接(图7-1)。抱肩榫较之回肩榫有所进步,榫肩不再是装饰性处理,而是利用榫肩与构件相接的承托力抵消部分位移对榫端的剪力。清光绪年间所建的陶林二公祠于2006年进行了迁建复原工程,柱与斗盘枋之间用到抱肩直榫,因平盘枋断面矮而宽,形成环抱之态,弥补了榫头短的劣势(图7-2)。


格肩直榫主要出现在小木作中的方材接合中,格肩榫又有“大格肩”(图8-1)和“小格肩”(图8-2)两种。“大格肩”即是宋《营造法式》中小木作制度提到的“撺尖入卯”19),“小格肩”则将尖端切去,形成梯形。“小格肩”可减少剔凿部分,从而提高坚固度。大格肩中又分为带夹皮和不带夹皮两种做法:带夹皮又称“虚肩”,榫头与格肩之间仍留有部分平直榫肩;不带夹皮的又称“实肩”,格肩与榫端切实贴在一起。虚肩做法加大了胶着面,比实肩更牢固一些,但如果用料较小,则反而因剔凿过多而破坏了坚实性。同为格肩直榫,入柱时尚有多种做法,有的两榫同长,尽端开格角相抵(图8-3);有的一长一短,短榫直抵长榫头上(图8-4)。


周肩/ 直榫


周肩直榫


周肩直榫是指榫头四周均有榫肩的榫卯。周肩直榫适用于构件榫端断面与榫头所需断面悬殊较大的情况,主要用在丁字搭接的竖向构件中,除此之外还可以作为暗榫,联结两根同向的构件。周肩直榫是一种成熟很早的基本榫型,河姆渡时期即发现了柱头榫的应用20)(图9-1)。战国时期信阳长台关2号墓出土的雕花木几中腿足与几面,腿足与底座21)都是以周肩直榫的形式榫接的(图9-2),榫肩宽为构件宽的1/4,与近世周肩直榫的比例相同。明式家具的圆材角接中为避免榫头外露,也是使用的周肩直榫22)(图9-3)。在建筑中的周肩直榫多用在柱头柱脚部位,柱头的周肩直榫称“柱头榫”,俗称“馒头榫”,宋代以前较短,入至栌斗卯口固定斗栱位置,宋代以后普拍枋出现,榫长也相应加大。清代《工程做法则例》中规定柱头榫长度为柱径的3/10,榫端收溜以便安装(图9-4)。柱脚的周肩直榫称为“管脚榫”,与柱础卯口相接。在一些缺少侧向支撑的牌楼建筑中,为承受巨大的檐部荷载力,管脚榫尺寸增加,其厚宽为柱径1/2-4/5, 长为柱身1/4-1/523),从石础伸至磉墩,又称为“套顶榫”。明代以前的柱头榫与管脚榫的榫形多样,有圆形、方形,在北齐库狄迴洛墓中出土的八角倚柱24) 中还发现了八角形管脚榫,明代以后以方形榫型为主流。


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复/ 榫


单榫


单榫到复榫的演化标志着榫卯的进一步发展,将原先较大的榫卯分化为若干较小榫卯,可以缓解榫端应力集中的现象,同时避免相接构件上剔凿过大卯口而损伤构件受力强度。复榫的接合强度要大于单榫。


复榫出现最早是在战国时代,用于棺椁的箱角接,这种箱式结合接合边较长,且强度要求也较高。固围村1号墓棺边板与挡板的结合25) 、长沙烈士公园3号墓外棺边板与底板角接26)(图10)、丝茅冲4号墓棺边板与底板交接27) 中均为直复榫,设两个以上的直榫头,以保证长距离接合边的牢固性。


用在建筑构架中的复榫主要出现部位是瓜柱28)和地栿。瓜柱中用复榫有地域性表现,以北方地区居多,复榫因角背的扶持而同步出现。南方建筑梁柁用材较小,瓜柱多直接骑坐在梁上,根据梁的截面开卯口,做“夹皮榫”。《营造法原》边贴各部榫头做法详图中,金童柱(图11-1)刻出与梁栿相同曲率的弧面双肩环抱梁栿,只开单榫与梁栿相交。而北方用料大,瓜柱一般墩坐于梁身。墩坐式的结合强度比骑栿式低,为增强稳定性,北方官式建筑中瓜柱常用角背29) 扶持,角背从瓜柱中部穿过,这时瓜柱根部榫头需做成双榫,以便与角背结合使用。叶茂台辽墓出土的棺床小帐30) 中平柱与鋜脚交接也用双直榫(图11-2),避开了鋜脚中央的帐身板槽缝。棺床小帐中的转角柱需固定两个方向的鋜脚,榫头为双榫呈对角线排列,现代木工称之为“迈步卯”。北宋隆兴寺摩尼殿的蜀柱与梁栿榫接有三种方式(图11-3):第一种是蜀柱开双榫,骑于合㭼,双榫入梁背;第二种是蜀柱只刻出与合㭼十字相交卯口,柱底不设榫,此种情形是蜀柱恰好落于梁栿同向相接的螳螂头榫上,不宜再开卯眼;第三种是蜀柱开单榫入梁背,不设合㭼。蜀柱与合㭼的结合只合㭼两侧剔去部分,使卯身与双榫间距一致,与明清时期的瓜柱与角背结合不同。明清时期角背两侧剔去部分,余下卯身还要凿去一半高并伸出凸直榫,瓜柱开双榫同时按角背的凸直榫深刻浅槽,为“剔袖”(图11-4),既有槽口卡位,又有直榫固定,避免了对瓜柱下端过多剔凿,又增加了节点的稳固性。时至今日,有些北方地区的大木工匠制作瓜柱时,不论施加角背与否,已默认为双榫作法。


地栿、槛框中出现双榫与安装次序有关。南方建筑地栿先装,柱子从上落扣于地栿榫头上。而北方是先立柱后安枋,如果地栿设单榫,则因不便挪动柱脚而无法入卯。在柱子位置固定的情况下归位地栿或横槛,传统手法是制作倒退榫,用讨退法安装(图12)。倒退榫必须做双榫,中剔夹子,夹子深度要超出柱外皮,超出尺寸要略大于另一端榫长。夹子两端的榫头一端长于另一端一倍以上,安装时,先将长端入至顶然后倒抽,将较短端入卯,再以木楔打入双榫间固定。


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小木作中复榫做法比较常见。复榫在小木作中出现原因既有上述的长边接合,避开槽口,三材相接,也有出于自身榫接合强度和精度的要求。需注意的是,小木作的木构件之间虽金属钉完全不用,但有时鳔胶粘合也作为一种辅助手段存在。单榫变复榫一方面可以增多榫卯接触面加大摩擦力,另一方面也可以扩大胶合面的数量,使构件之间的结合更牢固。


明式家具中面板与抹头拼合(图13)采用双榫,与战国棺椁中为保障长接合边结合的紧密性而设两个以上的直榫头作用相同。明式家具中出现的双榫更为精致,为使木材断面纹理不外露,多采用格角相交造法。有的实例中在双榫之间还设一道长条榫舌,加固连结。


因开槽口而需设双榫的操作逻辑和大木作中瓜柱下端设双榫是一致的。夹头榫是北宋时期出现的一种桌案结构。夹头榫是直接受到大木梁架影响的,当时的工匠仿造大木结构,把高桌腿足做出侧脚来增加稳定性,又把柱头开口中夹绰幕枋的造法运用到案几腿足中。在腿足上端开卯口,嵌夹牙条,腿足顶部开双直榫,与案面结合(图14)。


腿足与面板的结合中也可以见到双榫的用法。家具的腿足一般用于转角处,与腿足上榫头交接的面板往往是两个方向的木框,设双榫可以实现一根腿足与两个方向面板的固定连结(图15-1)。有一种四面平式的家具是用粽角榫连接的(图15-2),家具的每一个转角都是三根方材结合在一起,腿足上的双榫实现了三根构件的交接。


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有些小木作榫卯出于坚固性考虑,在单榫之外也常常应用分榫做法。例如方材卍字角结合(图16-1)、圆材闷榫角接(图16-2)、腿足与托子接合(图16-3)等。


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结/ 论


本文从建筑、墓葬、小木作直榫的应用案例出发,通过对资料的梳理整合,探讨了直榫的类型分化、应用规律,希望提供一个新角度去理解直榫的逻辑体系。经分析研究后,得到以下几点结论:


1.直榫是一种基本榫卯类型,根据不同的榫肩形式形成了多种亚型分化,但这个基本种类适用于丁材交接的前提是不变的。


2.榫肩对于直榫的重要性不言而喻,榫卯开肩是因为开设卯口构件只能根据一定比例剔凿,而榫端也必须削去部分才可入卯,榫肩的形成也就是榫卯开始形成。直榫不同亚型的发展也反映了人们逐步意识到榫肩重要性的过程。


3.直榫亚型的使用规律大部分是单一的,复榫则不然。复榫是针对多种原因而出现的榫卯灵活调整,因复榫力学强度大于单榫,在精度要求高的小木作中应用较多。


4.榫卯作为一个完整的系统,应用在大木作和小木作中存在相通的应用规律,而大木作和小木作又根据自身的特点存在榫卯的分化。


(责任编辑:何雯丽)



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