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图文并茂是该书的一大特点。它用6卷的篇幅绘出详图,共有房屋仰视平面图、横剖面图、局部构件组合图、部件图、构件构造图、彩画、雕饰图、施工仪器图等多种,具备了丰富的形象画图,让使用者一目了然,便于施工的顺利进行。
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该书将“材分八等”,标明了我国传统的“以材为祖”的木结构的各种比例数据,揭示出我国传统的木工特点。从《营造法式》能体现出宋代人们对建筑力学有关问题的认识水平。当时已能分辨受力和非受力构件,对于梁的受弯情况也有所认识;对于受剪情况,在当时条件下,认识尚不足。《营造法式》的大木作制度,充分表现出我国传统的木结构体系的特点:对于构架的侧向稳定性、纵向稳定性,以及结构的整体性的增强,都予以极大的重视和认真的讨论,并采取必要的措施。如屋顶的做法有利于抗震。这些特点具体地说明了我国古代木构建筑的构架体系,到宋代已经达到纯熟的程度。其中的小木作制度,则表明了木装修也已进步到新的水平。
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该书是宋代建筑技术向标准和定型方向发展的标志,表明这时的建筑工程更加严密、完善化了。
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砖塔建筑技术的进展
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宋代在全国各地建筑了数量众多的砖塔,形成了我国砖塔发展的第二次高潮。宋代砖塔平面多采用八角形,个别的为六角形,极少数仍然沿用方形。外观式样以楼阁式为主;它的内部结构进一步改革。形制丰富多样,计有壁内折梯式,这是宋代砖塔极为普遍的作法,包括回廊式(以苏州大报恩寺塔为代表)、穿壁式(以九江能仁寺塔为代表)、穿心式(以定县开元寺塔为代表)、旋梯式(以开封祐国寺塔为代表)。砖木混合结构,江浙一带的都是这种式样;江西湖南一带的塔则多以砖石混合结构为主。这些结构形式的变化均是宋代的新创造。
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唐代砖塔都采用空筒式结构,用木梁板做楼层,其横向结构极差,若遇火灾,木楼层烧毁,上下就成为一个空筒,更不稳固;如遇地震,极易倒塌。当宋代建砖塔时,即吸取经验,将空筒式结构改变为外壁、楼层、塔梯三项连为一体的形式,使得每层都有固定的楼层,从而增加了横向拉力,使砖塔坚固稳定。至今还有许多宋代砖塔存留下来,便是这种结构优越性的明证。这种结构方式对明代建塔技术有着深刻的影响。
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辽代应县木塔
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山西应县佛宫寺释迦塔,已有九百多年的历史,它是世界上现存最高的古代木构高层建筑。木塔塔身八角、九层,外观是五层(有四个暗层)、六檐(底层为重檐)。自地面到塔顶高达67.31米。塔下有两层砖筑基台,上层八角形,下层方形。在上层八角形台基上布置了内外槽柱及副阶(外廊)前檐柱。内外槽转角柱都是双柱,所有的柱子用梁枋连接成筒形框架。底层以上是平座暗层,暗层以上是二层,再上又是平座暗层,如此更相重叠直到五层为止。多层柱子叠接而上,每层外檐柱都与下层平座层柱同一轴线,但比下层外檐柱向塔心退入约半柱径,形成了各层向内递收的外形轮廓。平柱层外檐柱立在下层斗拱所挑承的梁上。
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在暗层内可以看到内外槽柱子之间用斜撑、梁和短柱组成的复梁式木架,这实际上形成了一道平行桁架式圈梁。内环又叠置四层枋子组成的井干式圈梁。在一圈内槽柱当中安装佛像,不能拉联,所以各暗层用斜柱,使整个暗层形成一个牢固的构架。这样,整个塔身就含有四道刚性构架。这种结构方式使整个塔身的稳定性大为增加,从而增加其抗风抗震的能力。这些都反映了辽代高层建筑的卓越成就。应县木塔经受住了元明两代多次地震的考验,仍巍然屹立,与这种新型结构方式所具有的稳定作用有着密切的关系。
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应县木塔结构上还有一些技巧,如四个斜方向、两次间的柱间原有剪刀撑,以荆笆抹泥封护,它既能增强结构强度,又形成了虚实对比(门窗为虚,荆笆抹泥为实)。又如,由于楼梯处不能安置斜撑而形成弱点,为了使弱点分散,采用了沿塔身螺旋上行的办法,每隔一面安置一道扶梯,这样就避免了弱点集中,不至于形成更大的虚弱环节。再如上下各层内槽柱都放在同一个轴线上,八根轴线略向塔心倾斜,从整体来看,下大上小,各层向内递收,既符合结构稳定的要求,又使塔身总体造型显得稳重大方。可以说,应县木塔是将结构构造和建筑造型有机统一起来的典范。塔的细部构造也表现出了优秀的手法,斗栱式样富于变化,共采取了六十多种辽式斗拱,极其丰富多彩,这也显示出当时建筑技术的高超。
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图7-23 应县木塔剖面图
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元代木结构技术的新发展
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保留到今天的元代木构建筑实物——殿堂,还有百余座。它们大部分分布在山西、陕西两省。从总体上看,它们可分为两大类:一种是传经式,一种是大额式。传经式就是沿袭唐宋以来的木构梁架的结构形式,只是在用料上有所减少。大额式是元代的一种新创造,它采用了移柱与减柱的方法,达到了扩大殿堂内部空间的效果。
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所谓移柱是将殿堂内柱网中的柱子移向边角部位,以扩大殿堂中央部位的空间。所谓减柱就是将殿堂内柱网中的柱子减掉2至4根,或4至6根,用以扩大空间。两者又均以不削弱殿堂本身的坚固性为原则。为弥补移柱和减柱所带来的结构上的弱点,采取的主要技术措施是增添大额来承担建筑物上部的重量。大额是用一根粗大的圆木,按面阔方向架设在柱头上,有的在前檐,有的在后檐,也有架设在前槽或后槽的。又在额上安放斗拱,这样额下就可以随意移动柱的位置,达到减柱和移柱的目的。例如山西高平景德寺、洪洞广胜寺、繁峙灵岩寺等等都是典型的实例。这种做法的雏形上可溯至辽金,但是大量的应用与发展还是在元代。
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桥梁建造技术
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宋元时期桥梁建造技术已经纯熟,在传统的拱桥和梁桥的建造方面,出现了不少技术上的新突破。这时期建造的桥梁数量很多,特别是在宽阔水面造成了不少大中型桥梁,形成了中国历史上的一个建桥高潮时期,在桥梁史上占有极其重要的地位。著名的桥梁有北宋时汴梁的虹桥,泉州的洛阳桥,金代中都(北京)西南郊的卢沟桥,南宋时泉州的安平桥等。
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汴梁的虹桥是这时期木拱桥的代表作。它建于北宋,用木梁相接成拱,不用支柱,既易架设又便于通航。在张择端的《清明上河图》上,有一座这类桥梁的逼真画图,这一单跨木构拱桥——虹桥的跨径近25米,净跨20米左右,拱矢约5米,水面净高近6米,桥宽约8米,矢跨比约为1∶5。桥体用5根拱骨相连(实际是6根,最末一根埋入拱趾,为培土所覆盖),每根拱骨搁置在相邻二拱骨中部的横木上。横木与拱骨用铁件相连,拱架并列约21排,紧密排放,互相排成一列,这样横木就起了纵横连结的作用。虹桥的组合是以木梁交叠而成,是一种“叠梁拱”。这种在当时特有的新型结构,或称之为“虹梁结构”,其整体造型轻盈,犹如长虹飞越河上,构造又比较简单,构件能按设计尺寸预制,装拆都很迅速便捷。桥面密铺板枋,两侧装设红色栏杆,桥两端竖立华表,河边桥下石砌桥台,桥台两侧砌石护岸。这种长跨径木桥建筑是桥梁建筑中的杰作,在世界桥梁史上也是十分罕见的。
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图7-24 《清明上河图》中的虹桥和内河船舶
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梁桥以福建泉州的洛阳桥和安平桥最为杰出。
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洛阳桥又名万安桥。该桥于宋皇祐五年(1053年)兴建,嘉祐四年十二月(1060年1月)竣工,历时6年8个月。据蔡襄《万安渡石桥记》记载,当时桥长360丈,宽1丈5尺,计有47个桥孔。保存到现在的洛阳桥长834米,桥面人车行道宽7米,有46个桥墩,47个桥孔,基本上保留了原有的规模。
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洛阳桥位于洛阳江入海口,江面开阔,江水与海水交汇,水急浪高。在这样的地段上建桥是史无前例的,工程艰巨,而且必须解决许多技术上的困难。为了解决桥梁基础稳固问题,建造时首创“筏形基础”。即在江底沿桥位纵轴线抛掷数万立方大石块,筑成一条宽20多米、长500米的石堤,提升了江底标高3米以上,然后在这石堤上筑桥墩。这在桥梁史上是一大创新,是现代桥梁工程中“筏形基础”的先声。桥墩亦用石块砌成,迎海一面砌成尖劈状,以减弱海潮的冲击力。在没有现代速凝水泥的条件下,要解决桥基和桥墩的连结稳固问题是一大难题。建桥工匠们发挥了惊人的才智,巧妙地发明了种蛎固基的方法,在桥基和桥墩上养殖海生动物牡蛎,利用牡蛎的石灰质贝壳附着在石块间繁殖生长的特性,使桥基和桥墩的石块通过牡蛎壳相互联结成一个坚固的整体。桥面用三百余块重20~30吨的大石梁架设而成,在没有现代吊装设备的情况下,要在水面上架设如此巨大的石梁又是一大难题。据后世的记述和研究,当时可能是利用潮汐的涨落,控制运石船只的高低位置架设而成。这种浮运架梁法,在现代桥梁工程中得到广泛的运用。
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