浅谈穿斗式木结构的分类

01抬梁式

      抬梁式木结构 (如图1) 的定义说法众多，《中国建筑史》[3]中对其的描述为:“柱上搁置梁头，梁头上搁置檩条，梁上再用矮柱支起较短的梁，如此层叠而上，梁的总数可达3~5根。当柱上采用斗栱时，则梁头搁置于斗栱上”。刘敦桢[4]先生认为对抬梁式木结构是:“柱上架梁，再在梁上重叠数层瓜柱和梁，最上层梁上立脊瓜柱，构成一组木构架，并在各层梁头和脊瓜柱[5]上安置若干与构架成直角的檩”。潘谷西[3]先生提出了抬梁式木结构的核心定义，也就是抬梁式中檩条、梁和柱之间的连接关系必须为“柱头搁置梁头，梁头上搁置檩条”。当代学者大多认同:“柱头搁置梁头，梁头上搁置檩条”这句话是判断一个木结构是否为抬梁式木结构的必要条件，同时这句话也充分地反映了抬梁式木结构的檩条、梁和柱之间的关系。具体来说，就是各层梁之间通过垫短柱或木块来连接上下两层梁，在每层梁的两端架檩，在垂直方向上梁逐层缩短。在最上面一层的梁中间同样在短柱之上架上脊檩。在檩条直接架椽条，椽条之上铺望板、保温层、防水层等或者直接铺瓦形成屋面系统。这样一来，房屋屋面的荷载通过椽条传递至檩条，檩条传递给梁，梁传递给柱，柱传递给基础。因此，抬梁结构必须满足“柱承梁、梁承檩”这一必要条件，否则不能称之为抬梁。

图1 抬梁式木构架

      抬梁式相对穿斗式来说有室内柱子的数量少或者无柱的优点，使得室内空间大，这样的结构一般多用于古代宫殿、庙宇等的建造。对于抬梁式的分类来说，按柱头是否做斗拱可以细分为大木大式和大木小式，大木大式用于官式建筑中，柱头上做斗栱，大木小式用于民居建筑。

02穿斗式

      穿斗式木构架 (如图2) 的定义，刘致平[6]认为:“它的特点即是每檩下立柱一颗落地，所以不用梁，每架均是在柱头上或瓜柱头上安檩子”。刘敦桢[5]表示:“穿斗式木构架也是沿着房屋进深方向立柱，但柱的间距较密，柱直接承受檩的重量。”从而可以看出穿斗结构就是在房屋进深方向上的每个柱子之上搁置檩条，柱与柱之间通过穿枋将柱子连接在一起，从而构成了一榀榀的框架。同理将纵向的柱子用斗枋连接在一起，将整个房屋的柱子在横向和纵向都连接了起来，形成了一个整体框架。屋面的荷载传递给檩条，檩条直接传递给柱子和基础，一般情况下穿枋只起到了横向的连接作用，但个别受瓜柱作用的穿枋在竖直方向受到瓜柱传递的竖向荷载作用。

图2 穿斗式木构架

       由此穿斗结构的特点为: (1) 穿斗结构不论有没有瓜柱，其柱距和抬梁式相比要小，用材方面来说要求更低，比较适合民居的建造; (2) 有些穿斗结构没有建造围护结构，大多数情况下围护结构也是不承受竖向荷载的，因而可以自由的设置房间的布局; (3) 由于有瓜柱的存在，使得穿斗结构可以灵活的对其结构空间进行分割，体现了其在建造方面的灵活性; (4) 由于木材的材性限制，有些木材的尺寸不能达到建造很高的穿斗结构的要求，因而穿斗结构有层高上的局限性。

03井干式

      这类结构在商朝之前就己经出现，井干式木结构的墙体是将经过加工的木材或者原木一层一层地堆积起来而形成的，另一方面可以来承受屋顶传递下来的荷载，另一方面又可以当做围护结构来遮风挡雨，这类结构建造简易，通常是直接建在地面和建在木构架之上两种形式，建在木构架之上也就是相当于一个架空的巢居式建筑，这样不仅能够适应南方水多、非常潮湿的环境，还能防止虫的侵害 (见图3) 。但是这类结构的耗材量大，因而井干式结构主要分布在林业资源富足的少数民族居住区。

图3 井干式结构

04穿斗结构的分类

       在前面所提到的穿斗结构中，“柱承檩，枋连柱”是穿斗结构的基本特点。这样使得穿斗结构的柱网密集，很明显这使结构的使用空间受到限制，为了改善这样的状况，民间的匠师们通过将部分的柱子搁置在穿枋之上，成为与地面不接触的不落地柱 (也称为瓜柱) ，然后将荷载通过枋传递给相邻的落地柱，这样使得结构的使用空间可以得到很大的提高，有瓜柱的穿斗结构由于瓜柱之上传递下来的荷载使得穿枋受力，而无瓜柱的穿斗结构在无水平荷载作用的情况下穿枋仅为横纵向的连接构件，并不受力，因而在有无瓜柱的穿斗结构中两种结构受力是有差别的。由此可以按穿斗结构受力形式的不同可以将其可以分为两类，无瓜柱的穿斗结构 (如图4 (a) ) 和有瓜柱的穿斗结构 (如图4 (b) ) 。无瓜柱的穿斗结构即为传统意义上的穿斗结构，这类结构在柱头上直接承檩，每根檩的下方必须有柱来支撑，因而这类穿斗结构必然使得各个柱子之间间距太小致使柱网较密，但同时由于多柱的情况使得每根柱子的用材要小，对木材的材性要求要低，建造起来比较容易。各个柱直接也可以用穿枋斗枋来连接，从而加强整个结构的整体性。正是由于这样在建造方面的灵活性，可以对有瓜柱的穿斗结构可以通过减柱增加穿枋尺寸从而可以灵活的划分穿斗结构房屋的空间，根据实际情况来决定柱是否落地，这跟我国南方居民多雨潮湿的生活条件很匹配，所以成为南方建筑普遍应用的一种结构形式，其中四川的穿斗结构多为不落地柱的穿斗结构。

图4 穿斗结构按受力不同的分类

      穿斗结构的分类还可以按有无围护结构分为有围护结构的穿斗结构和无围护的穿斗结构 (如图5) 。在房屋适用性上来说，无围护结构的穿斗结构便于空气流通适用于气候炎热的南方地区，反之，有围护结构的穿斗结构在我国北方比较常见。无围护结构的穿斗结构在小震作用下，不易发生损坏，在大震作用下，柱顶和柱与穿枋连接的榫卯节点位移都比较大，结构易于发生破坏可能会发生榫卯拔出或者整体垮塌的现象[7]。这是因为围护结构是穿斗式木构架民居抗侧刚度的主要来源[8]。而有围护的穿斗结构由于围护结构增加了整个结构的抗侧移刚度和竖向的承载力，显著减小结构的基本周期，同时可显著地增大结构的阻尼，因而较无围护的穿斗结构而言其抗震性能要更好一些。

图5 穿斗结构按围护结构的分类

05总结

      穿斗结构可以按有无瓜柱分为有瓜柱和无瓜柱的穿斗结构，按有无围护结构分为有围护的穿斗结构和无围护的穿斗结构。至于穿斗结构的衍生穿斗插额和穿斗插梁等衍生类型，其本质也就是有无瓜柱致使穿斗结构房屋的柱距增大或减小导致的结果。