中国古建筑木质结构珍藏版.docx

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中国古建筑木质结构珍藏版

中国古建筑木质结构【珍藏版】

这座廡殿安装到这，七架梁出场了，总共四件。

七架梁是我们这座廡殿的大梁，下衬随梁，架在前后金柱之上。

在清式建筑中，几架梁称谓的通常解释是在它之上有几根檩，七架梁的意思是它的上面共有七根檩。

我们这个七架梁上方的七根檩是：

金檩两根（直接由七架梁承托），下金檩两根，上金檩两根，脊檩一根，加起来正好是七根檩。

七架梁上两头的榫卯形状有个特殊的叫法，半圆弧叫檩碗；中间不通的部分叫鼻子。

见下图：

这个鼻子不是为了出气用的，形状可能是名称的来源，强度可能为第一考虑。

七架梁底部和金柱的馒头榫结合。

上张七架梁的安装到位的视图：

七架梁安放到位后，拿进我们这座廡殿的老檐垫板-长短不一、位置不同的十六件。

檐面位置的十件老檐垫板，都有和七架梁配合的关系。

有的一边，有的两边，顺着檩碗底部的直槽滑下，落在老檐枋上。

檐面靠两边上的老檐垫板，除了和七架梁配合外，另一边和角上的金柱配合，受金柱上开槽的限位，坐落在老檐枋上。

山面上的老檐垫板，两头顺金柱上开槽滑下，坐落在山面的老檐枋上。

给个老檐垫板安装到位图：

老檐垫板之后，拿进金桁，共十四件。

随安装位置的不同，长短和榫卯形状也各异

金桁四角是十字卡腰榫，山面压檐面相配；山面的金桁坐落在金柱和老檐垫板之上，檐面角上的金桁一端担在角上金柱头，一边担在七架里昂的檩碗圆槽，落在老檐垫板上。

山面位置两金桁交接处燕尾榫相连，与金柱上馒头榫相配合，坐落在老檐垫板上。

檐面两个金桁相接用燕尾榫，和七架梁配合时，鼻子部分削去半圆，平面相接，圆柱面卧在檩碗中，落在老檐垫板之上。

给个金桁装好后的视图：

到这本来这回就该结束了，可当初读书建模时有些困惑。

就是装平这层金桁、老檐垫板，到底要和金柱、七架梁怎样的榫卯配合；金柱的高度是不是同样的？

几经周折，才找到现在的这种自认为是合理的解释。

因为没有实际拆装测量的经历，也没有看到实证和书证，只是一种个人的探解，多上几个视角的图，请行家指正了。

下图左为七架梁右位山面金桁，面对檐面内视：

下图为面对山面内视：

下图为面对一角内视：

下图中隐去了老角梁以便对比一下金柱的水平不等高。

七架梁和金桁上要安装的件是金顺扒梁，在我们这座廡殿结构中有四件。

金顺扒梁和金桁结合的一端为下圆弧；和七架梁结合的一端复杂一点，有和七架梁上凹槽结合的矩形柱面，有为和七架梁柁墩配合预留的燕尾榫；一侧还留有安放下金枋的燕尾榫。

下面给个金顺扒梁安装到位的透明视图：

一端的圆弧和金桁的配合服帖舒服，一端的矩形柱面落在七架梁的臼槽里多方位限位，这个结构不用销钉就完成了稳固的就位。

金顺扒梁就位后，拿进八件七架梁柁墩。

靠两边和金顺扒梁有交代的榫卯结构复杂点，有燕尾槽和凹槽面。

给个透明的视图看看结合情形。

噢，别忘了销子。

中间两个七架梁上的四个柁墩形状相同，左右两侧留和下金枋相配的燕尾槽，底部凿榫槽，用销子固定在梁上。

七架梁的八个柁墩安装到位后，拿进这座廡殿的八件下金枋。

山面的下金枋安放在两金顺扒梁上，与梁上的燕尾榫相配。

檐面的下金枋安在柁墩上，和柁墩的燕尾榫相配。

上图为柁墩与下金枋的榫卯结合透视图，下图为下金枋和金顺扒梁的榫卯结合透视图。

装好下金枋，拿进这座廡殿的五架梁，四件。

在这里，五架梁与七架梁的形状相同，有鼻子、有檩碗、有垫板槽，两边位置的五架梁同样为上一层的顺扒梁留配合凹槽。

五架梁落在柁墩上，馒头榫配合，装好后拿进四角交金墩。

四角交金墩落在金顺扒梁上，用销固定。

四角交金墩相邻两侧开槽以容纳下金垫板，山面到底，檐面开槽深度与五架梁上的两侧槽相同。

四角交金墩安放到位后，拿进下金垫板。

这座廡殿的下金垫板有十二块。

长短按各自所处位置的空挡。

山面的下金垫板安放在两个四角交金墩之间（高度尺寸略高于檐面的同名件），顺槽落在下金枋上；檐面靠两边上的下金垫板一头安在四角交金墩槽内，一头安放在五架梁槽内，落在槽底，不挨着金顺扒梁；檐面明间、次间位置的下金垫板，顺五架梁上的槽滑下，落在下金枋上。

给个正投影看看檐面的效果：

给个视图看看山面的效果：

下金垫板装好后，拿进下金桁，共十二件。

下金桁的形状、榫卯装配形式与金桁相同，不同的是尺寸的长短和装配位置。

下金桁落在四角交金墩、下金垫板和五架梁上，四角交金墩和五架梁的圆弧形成对下金桁的承托限位；下金垫板和下金枋起承托加强功能。

下金桁的榫卯结构四角为十字卡腰榫，相互间结合为燕尾榫，装好后形成封闭箍，对四角交金墩、五架梁同样形成限位。

上两个投影视图，看看装到下金桁位置的效果。

上图为山面投影，下图为檐面投影。

这回还是以顺扒梁开场，金桁和五架梁之上装配的大木件是上金顺扒梁，共四件。

上金顺扒梁的形状、榫卯开槽基本和金顺扒梁相似，只是少了一侧的矩形槽和燕尾槽，长度有所收短。

一端圆弧相配落在下金桁上，一端和五架梁上的矩形槽配合，落在五架梁上。

上金顺扒梁就位后，拿进五架梁柁墩和角背，八套。

五架梁柁墩的榫卯形状是上头馒头榫，下头开槽和角背相配；靠两边的一侧燕尾槽配上金顺扒梁。

一侧燕尾槽配上金枋。

靠中间的柁墩两侧都上开燕尾槽和上金枋相配。

角背用销固定在五架梁上。

装好柁墩和角背，拿进上金交金瓜柱，四件。

上金交金瓜柱上端开圆弧槽，相邻两侧开直槽，用销固定在上金顺扒梁上。

上金交金瓜柱装好后，拿进上金枋，八件。

山面的上金枋装在两上金瓜柱的燕尾槽里；檐面的上金枋装在五架梁柁墩的燕尾槽里。

上金枋安装到位后，与柁墩上平。

上金枋装好后，拿进三架梁，四件。

三架梁与七架梁和五架梁形状相似，长短有别。

两端的榫卯形状与前两者相同，上面的开槽不同，装在五架梁柁墩上，馒头榫结合。

三架梁就位后，拿进上金垫板，十二件。

山面的上金垫板顺上金瓜柱侧槽滑下，落在山面的上金枋上；檐面靠两边的上金垫板一边装在上金瓜柱的槽里，一边顺三架梁侧槽滑下，落在五架梁柁墩上；靠中间的三跨的上金垫板顺三架梁的侧槽滑下，落在五架梁柁墩和上金枋上。

上金垫板就位，拿进上金桁，八件。

上金桁与金桁、下金桁榫卯形式相同，只是长短有区别。

四角撘交处用十字卡腰榫，两桁之间燕尾榫相连，切半圆与三架梁鼻子相配。

整体落在由上金瓜柱、上金垫板、三架梁安装就位后所形成的安装平面上。

上金桁就位后，拿进脊瓜柱和角背，四套。

角背用销固定在三架梁上，脊瓜柱卡住角背双榫插入三架梁。

脊瓜柱和角背相配的侧面槽，学名叫‘剔袖’，也称‘包掩’。

脊瓜柱上面留有和脊枋、脊垫板、脊桁配合的榫卯槽面。

脊瓜柱装好后，拿进脊枋，五件。

中间三跨的脊枋两头燕尾榫和脊瓜柱相配，落在脊瓜柱上；两头短的脊枋一边燕尾榫和脊瓜柱相配，另一边直榫，和后面出场的雷公柱相配。

脊枋安装到位，拿进脊垫板，五件。

脊垫板顺脊瓜柱直槽滑下，落在脊枋上。

脊垫板就位，拿进太平梁，两件。

太平梁两端下面做半圆弧面，和上金桁相配。

先把太平梁落在上金桁上，不到位，拿进雷公柱，两件。

先把雷公柱用销固定在太平梁上，再把太平梁和雷公柱一起向三架梁移动，（见下图）使脊枋、脊垫板插入雷公柱的凹槽，完成榫卯配合。

下图为就位后的图形。

这期博文图够多的了，先装到这，上张雷公柱装好后的全景图。

忽然觉得从某个视角看雷公柱有点意思，上张彩图吧，作为这期博文的结尾。

雷公柱到位后，脊桁出场了，三件。

从这个图形中可看到，靠两边的脊桁与雷公柱是透榫套装，这样在工艺顺序上就排在雷公柱后了。

脊桁之间燕尾榫连接，上面还留有和脊椿配合的臼槽。

脊桁顺雷公柱滑下，落在脊垫板、脊瓜柱和雷公柱的圆弧槽面和平面上。

结合上期博文的倒数第三、四图看，雷公柱与太平梁也反过来被约束了。

脊桁安装到位后，拿进扶脊木，三件。

扶脊木为六棱形，两侧下面做圆不透榫眼，后面要和脊椽相配；上面做方形透榫，为和下一个出场的脊椿相配；两头做长方透眼配雷公柱，扶脊木之间的链接用燕尾榫。

在燕尾榫的连接部，脊椿的配合用半榫槽臼，个人觉得这样合理，没看到书证与实物证据，这里纯属探解（实际中可能错过结合部，这也是猜想）。

扶脊木到位后，拿进脊椿，共二十三件，长短不一。

长的是为以后配正吻；短的是用在结合部。

脊椿顺扶脊木的方槽滑下，除两根短的外，穿过扶脊木，落在脊桁的槽臼内，两根短的落在扶脊木结合部的槽臼内，上两张图：

到此，本座廡殿最高的大木件-脊椿已安装完毕，给个正面视图。

到这里，从下往上装了，拿进仔角梁，四件。

仔角梁安放在老角梁上，前边微翘，头上留出装琉璃件的位置。

后边上面做压掌榫，留着和下花架由戗配合；后下面做十字桁椀圆弧槽，与金桁相配；用销固定在老角梁上。

给个安装到位图：

仔角梁安装到位，拿进下花架由戗，四件。

下花架由戗两头做压掌榫，一头和仔角梁相配，一头准备和上花架由戗相配；后头下面做十字桁椀圆弧槽，和下金桁相配。

下花架由戗一头顶在仔角梁的压掌榫上，一头落在下金桁上。

由于明、清廡殿顶一般采取推山做法，所以我们看到的压掌榫做的锯口并不是和下花架由戗的侧面垂直的，只是以上一个件的切面为基准做的切面。

在这里用三维软件做设计还好成型和给出具体精确的尺寸，用两维软件或图版画图，在设计上还真得费点劲。

前人在宫殿的搭建中，大木匠只需在不同高度的两桁件搭接处实际测量比画就解决了。

看来要说清楚点，还真应该做一期推山与不推山的图形对比，来聊聊这事，再说吧。

上两张图，看看装好下花架由戗后的效果。

接着往上装，拿进上花架由戗，四件。

和下花架由戗一样，上花架由戗两头做压掌榫，一头和下花架由戗相配，一头准备和脊由戗相配；后头下面做十字桁椀圆弧槽，和上金桁相配。

上花架由戗一头顶着下花架由戗的压掌榫，一头落在上金桁的交叉处。

上两张装好后的视图。

现在该装由戗的最高一层了，拿进脊由戗，四件。

脊由戗的榫卯形状是一头做压掌榫，和上花架由戗相配；另一头要和脊桁、扶脊木相配，要出斜面和斜面圆弧槽，还要为脊椽留个圆弧的空挡。

复杂了点，看下两图：

脊由戗安装到位后，一头顶住上花架由戗的压掌榫，一头顶住脊桁和扶脊木。

给个透明的图，看的仔细点。

脊由戗装好后，推山廡殿顶的形状初显，给两张图看看，有点意思不？

在一般的教科书里，角科斗拱被单独介绍，往往少不了说要做连头合角拱。

所以读书看资料仔细的朋友把连头合角拱当作角科斗拱中的必须件，应出现在一切建筑斗拱的装配中。

本博主是用图形探解传统做法其中的一种可能性。

为什么要做连头合角拱，本博主认为是因为随着出跳的增多，角科斗拱的斜头件和相邻的平身科斗拱件产生了干涉，体会到这点，是做三科斗拱在廡殿中装配的时候。

在我开始做模型时，把单独做好的斗拱分件拿到廡殿的平板枋上装配，刚装了几层就发现了平身科和角科的干涉。

当时不知是哪出的问题，以为是斗拱两攒的间距弄错了，专门去了故宫，拍了神武门的角科回来一看，两攒间距十三斗口，挺高兴，认为把间距由十一斗口改成十三斗口问题就解决了。

变成十三斗口后再往上装，又碰上了，还是干涉。

这才踏实下来仔细看，这种干涉，是由斗拱出跳的增多而形成的。

如两攒斗拱的间距不变，随着斗拱出跳的增加，角科两旁的平身科斗拱是一定要碰上的，甚至要和平身科斗拱自身的山面纵向件相交。

这就是问题所在。

作为一个初学的外行，懵头懵脑的干过好多傻事。

博主认为，角科斗拱与平身科、柱头科斗拱有个不同的地方，就是里拽没有自己的横向拱件（和山面、檐面平行），有的是和平身科的结合件，一般叫连头合角。

实际上是平身科的拱件合角，而不是角科的拱件和平身科。

看上图朋友们可推测，角科以大斗为中心，自身的瓜拱、厢拱外拽出跳再多也可以，往里出一跳就要自相干涉。

这是博主认为合角拱不算角科自身拱件的原因之一。

在博主所做的模型中，可能上图中这个里拽厢拱最具书中合角拱的特色了，由昂后尾做半榫插入，一边一个。

不过换个角度看看，主承托与压制关系还在相邻的平身科上。

平身科对这个件的承托、压制的功能关系上是主要的。

平身科对这个件的几何形状影响也是主要的。

博主认为，如按图中模型，在实际中，工匠们可以用标准的平身科拱件稍加修改就可以完成合角装配，这是有实例证明的做法。

也是博主认为合角拱不算角科自身拱件的另一个原因。

博主在宫殿建造中，做了正反两攒角上的修改了个别拱件的平身科斗拱，用在四个角上正合适。

下边上几张图，看看它们与角科的关系。

下图为角科件装配后的结果：

下图为左平身科装配后的结果：

下图为右平身科装配后的结果：

下图为合角后的实际结果：

图形探解系列的博文有段时间时间没动笔了，这回接《图形探解清式廡殿之脊桁、扶脊木、脊椿、仔角梁与三种由戗》所完成的图形装配，开始椽子的安装。

拿进我们这座廡殿的第一根椽子之前，我们要把已装好的廡殿屋架模型处理修饰一下，为椽子和望板的安装做些准备。

先在这座廡殿的XZ平面上做个剖视图，看看椽子和桁件的接触安装关系。

我们首先要安放的椽子是檐椽，撘在挑檐桁和金桁上，中间要跨越正心桁。

上图中的红线就是檐椽和这三个桁的接触底线。

从上图中可发现三个问题，下面用详图说明。

从上图可看出其中的两个问题：

1、红线上要装檐椽的部分，山面正心桁的头部会和排到边上的檐椽、还有即将在边角上安装的翼角飞椽产生干涉。

2、图中红线与檐面正心桁的剖面切线可看出檐椽在这里也将产生干涉。

上图是问题三，山面金桁的头部要好排到边上的檐椽和即将出场的望板产生干涉.解决的办法是：

对问题一、三的办法是：

杀。

就是要锯掉部分正心桁和金桁的头部，使之适应后续件的装配；对问题二，我采取的办法是听之任之。

因为数据显示才差4.4毫米，根据大木制作的口头禅‘差一寸，不用问’。

一寸在这的概念是32毫米。

这也是用斗口为模数在形状上的第一次在相互件配合上不严丝合缝的地方，这种情形出现在现代设计中可能不太严谨，但在实际中应是很好处理的，多了锯锯，少了垫垫。

但从‘长木匠，短铁匠’的口头禅来看，这里多一点合理。

下面拿出处理后的图形。

从上图来看，正心桁的头部锯下去的少些，这是因为这个地方是和下面要出场的翼角飞椽配合；上面的金桁头部锯去的多些，这个地方和檐椽望板交代。

虽是这样，装到具体部位，还是有些要动锯的地方，我这是用木匠搭建的做法探求廡殿的大木结构工艺，有些东西没出处，做出一种可能，供网友参考。

在这里索性一就事把下金桁、上金桁的出头部分也一并处理了，下面开始安装。

拿进我们这座廡殿的第一根椽子——檐椽，上头搭在金桁上，跨过正心桁，下边搭在挑檐桁上；用椽钉钉在桁上，钉子就不细表了。

檐椽搭在金桁的一端，要和即将出场的下花架椽相配。

在传统的大木结构中，椽头的搭接方式有‘乱搭头’和‘斜搭掌’等方式。

‘乱搭头’方式是椽子相邻，椽头不搭，出一点头；‘斜搭掌’方式是搭接部分出斜面，下面椽头承托，上面椽头压制。

此模型的摹本图中就是斜搭掌的画法。

但有个问题，就是上面椽子实际和桁件没有接触，实际中如何？

在这博主有疑惑,等下面博文下花架椽出场时，再做图形探讨。

这里我先按一般的几何形状设计处理。

檐椽上端搭接部分作举折角度的二分之一。

把要装的檐椽向边上排开，直到山面的金桁头部。

我在这里把正身檐椽过金恒中线多排了一根，金桁头为装配做圆弧再处理。

在一般的图形介绍里，正身檐椽是不过金桁中线的。

有些书中甚至把金桁中线作为翼角檐椽的起始基准线。

即使同是以梁思成先生名义出版的书，也会有差异。

本博主做模型的摹本‘清工部《工程做法则例》图解’的步架平面图中，似乎就没受此约束。

这几行文字，是为下面要进行的装配做铺垫的，往后可能要装的相关件才能反映出这样做的苦衷。

其实也就是为了曲面、曲线过度的完美。

这样做是不是可以，在下一回博文的结尾给个交代。

好，下面拿进安装翼角的第一个大木件——枕头木（在马先生的书中叫‘衬头木’）。

把这个枕头木装在挑檐桁上，一头靠住老角梁。

枕头木在我们这座廡殿中有两种，这种是装在挑檐桁上的，另一种是装在正心桁上。

下面拿进装在正心桁上的枕头木。

两个枕头木位置不同，大小不一，作用相同。

上面的圆弧槽正式名称叫——椽碗，是为了配合翼角飞椽做的。

把圆弧槽的柱面中线加上，可清楚的看出圆弧柱面的一致性。

到了这步其实就可以往上装已经做好翼角檐椽了，相关的点和面已提前显示了出来。

要是这样做可能会使部分经常光顾本博客的网友失望，我想他们想看的是过程和方法，而不是简单的结论。

而翼角这块在一般的书籍里缺少很多细节。

这主要是从设计建模的角度讲，在实际的翼角装配中，匠人用工艺手段保证翼角曲线的完美（在装好的正身檐椽到老角梁上摽上小连檐，用小连檐的弹性形成翼角空间曲线，再用翼角檐椽上靠小连檐形成翼角飞椽曲线）。

博主当初在做翼角时，费了不少周折，计算机模拟仿真只认数据，无法用小连檐的弯曲弹力形成曲线。

只能采用软件认可的方法来做，愿把其中的一些做法叙述一下，让对设计建模感兴趣的网友做个参考。

下边要说说上图中的这些点、线、面是怎么来的。

好，先上张立面的正投影图：

上图中的蓝色线，翼角部分为圆弧，正身檐椽部分为直线，直线与圆弧相切连接，且都通过翼角檐椽椽头的理想中心点。

这是椽头中心位置的设计中线在主视图上的投影。

再上张俯视图：

从俯视图中依然看到的是：

翼角部分为圆弧，正身檐椽部分为直线，直线与圆弧相切连接，且都通过翼角檐椽椽头的理想中心点。

这是椽头中心位置的设计中线在俯视图上的投影。

好吧，我把模型转动一下，上张三维的立体图：

在主视图、俯视图中的两条直线切弧线还在，在两视图中重合的理想安装点还在（这是故意提前显示出来供说明用的），只不过离开了两条线。

两维图形要推导空间点不是不可以，而是麻烦，这可能是在一般书籍中很少看到翼角部分给出从现代设计角度的几何形状推导过程的原因。

三维设计软件的推导方式非常多，我只介绍其中之一。

在俯视图平面上以设计圆弧线的中心做同心圆，拉伸曲圆环高过飞檐椽最高点，见上图。

在主视图投影面上以设计圆弧中心为中点做同心圆，拉伸曲线圆环，使之与立面曲面圆环相切，并在进深方向超过檐椽头中心点，见上图。

两曲面圆环相切，形成上图中的绿色空间曲线。

加一视图，隐去两曲面圆环，编辑俯视图，做翼角檐椽中线的设计扇面射线，作为将要建立垂面的走向导引，见下图。

建立垂面，沿翼角檐椽中线的设计扇面射线走向，空间线穿越垂面的点，就是当前这个翼角檐椽的椽头中心点，见下图。

有几根翼角檐椽，就要做几次垂面，完成几次穿越。

形成不同高度、不同进深的翼角檐椽椽头中心点，这个过程就不重复了。

空间线上的翼角檐椽椽头部中心点与仔角梁上翼角檐椽尾部中心点连线，就形成了翼角檐椽的各个安装轴线，见下图。

仔角梁上翼角檐椽尾部中心点是附在仔角梁平面上的，是设计定位。

说到设计定位，在做完上述系列动作后，我们来个图形检验，把模型旋转一下，看看能否和俯视图设计投影线重合。

好了，也别全转到位。

再看看差一点到位的主视图，可以说做法成立了。

这回说了翼角部分的定位，下回再说翼角檐椽的形状与安装。

倒叙部分可能说的不太