藏式古建筑木结构的建筑与结构特征
藏式古建筑木结构基本力学性能
作者：杨娜
布达拉宫（锦阳轩主 摄）
01
建筑特征
藏式古建筑历史源远流长，在长期的建筑实践中，藏族人民因地制宜，不断吸取多民族文化，发明和积累了十分宝贵的建造技术和建筑经验，创造了独具特色的藏式建筑风格，呈现出其独特魅力。
自然地理环境对建筑类型及其表现形式起着决定性作用。西藏地处青藏高原，平均海拔在4000m以上，被称为“世界屋脊”，是人类居住条件最严酷的区域之一[1]。藏族人民在漫长的营造实践话动中，崇尚自然，适应自然，在建筑选址与布局、建筑材料、结构形式、建造技术等方面逐步形成了其独有的特征和艺术风格，以与严酷的环境和谐共存。
藏族是一个全民笃信宗教的民族。随着藏传佛教的发展，藏传佛教各种教派逐渐形成，建筑也随之发生变化，开始向多样化发展。无论是神灵所在的寺庙建筑、权贵所居的宫殿，还是大量社会民众的居所，几乎所有的建筑都具有或浓或淡的宗教色彩[2]。藏传佛教思想对藏式建筑的空间组织形式与平面布局、建筑造型、装饰艺术等方面产生了重要影响，进而形成了极具特色的藏式古建筑设计思想和营造理念。
藏式古建筑的建筑特征主要表现在坚固稳定、形式多样、装饰华丽、色彩丰富、文化交融五个方面[3]。
收分墙体和柱网结构是构成藏式古建筑在视觉和构造上坚固稳定的基本因素[3]。由于居住在高海拔地区，藏式古建筑普谝采用厚重的墙体，不但可以抵御寒风的侵袭，而且可保持室内温度的相对稳定。墙体向上逐渐收分在实际功能上有稳固坚实的作用，在视觉心理效应上更有耸立向上而又稳定的效果[4]。
墙体收分（色拉寺，锦阳轩主 摄）
藏式古建筑形式多样、富于变化、内容丰富。虽然藏式古建筑在结构形式、门窗套型以及建筑材料的使用等方面具有共性，但不同地区和不同类型的建筑，又富有极其鲜明的个性。从空间上划分，有依山而建、平川建筑、峡谷建筑等；从结构形式划分，有土木结构、石木结构等；从建筑类型划分，有一层平房、多层楼房等；从屋面形式划分，有平顶房屋、坡面房屋等。窗是建筑立面的主要部分，窗的大小和窗在墙面的位置，主要根据房间的功能而定。建筑立面上窗的大小和排列的高低所具有的不规则性和随意性，突出体现了藏式古建筑形式多样的特点[3]。
建筑开窗其一（喜德寺，锦阳轩主 摄）
建筑开窗其二（下密院，锦阳轩主 摄）
藏式古建筑装饰艺术集宗教艺术、文化艺术和建筑艺术为一体，运用了平衡、对比、对称、韵律、和谐和统一等构图规律和审美思想，艺术造诣深厚，工艺技术达到很高水平。藏式古建筑装饰中使用的主要艺术形式和手法，有铜雕、泥塑、石刻、木雕、绘画、布制材料缝剪等[3]。
藏式古建筑的色彩运用，手法大胆细腻，构图以大色块为主，表现效果简洁明快、通常运用白、黄、红、黑四种单一颜色。藏式古建筑外墙的色彩，例如，民居、庄园、宫殿以白色为主，寺庙以黄色和红色为主，而民居、庄园、宫殿、寺院的窗户一般都使用黑色窗套[3]。
白色墙体镶嵌红、黄、黑等色块（罗布林卡，锦阳轩主 摄）
黄色墙体（色拉寺，锦阳轩主 摄）
红色墙体（小昭寺，锦阳轩主 摄）
红、白、黄、黑的色彩搭配（大昭寺，锦阳轩主 摄）
西藏地处中原、印度两大文化区之间，古时候又受西亚以及阿拉伯文化的影响，因此客观上藏文化是交融文化，作为反映藏族文化的重要载体建筑艺术也不例外。在传统藏式建筑细部，木构件的装饰色彩、样式、图案绘制、雕琢等方面吸收外来文化，并与本土文化结合，创造出独具特色的藏文化特征[3]。
02
结构特征
藏式古建筑按其用材来划分，主要有土木、石木、土石木混合结构，木制柱网结构形式是其最大特色。“结构体系大多为外刚内柔，即外部多采用石墙或夯土等承重墙，内部采用木梁柱构架的混合结构形式。每个单体建筑即为一个独立的结构单元，这些结构单元的平面大多是矩形或方形。平面内部按井字形（或近似井字形）布置若干上下贯通的墙体。在四周墙体内的空间，用梁柱组成纵向排架，梁上铺密椽，若需加大内部空间，则由数列纵排架组成。上下层建筑的梁柱排架，上下对齐在一条垂直线上，上下层一般不使用通柱'[3]。
藏式古建筑的主要结构形式有“墙体承重结构”和“墙柱混合承重结构”两种[3]。墙体承重结构，是用通长的木梁和木檩条架设楼层和屋面，每层屋面的荷载通过木梁、木檩传到墙上；墙柱混合承重结构，即外墙或内部承重墙和内部柱子同时承重，大梁横向铺设，外纵墙及内柱承受大梁传下的荷载，檩条纵向铺设，外横墙和大梁承受密铺椽子传下的荷载。
典型藏式古建筑结构
结构体系示意图[8]
上图是一典型的墙柱混合承重结构，这种木结构的荷载传递路线是木梁承受密铺木椽传下的荷载，依次经弓木、垫木和栌斗再传递给木柱。
基础
藏式古建筑要做基础，但在山顶山坡的建筑多不开凿基槽，仅在基础部位清除浮土浮石直到坚实的山石，凿平基底即可砌石。在依山而建的古建筑中，为使结构基础坚固，同时增加建筑底层面积，先在山坡地基上纵横起墙，上架梁木构成小房，俗称“地垄”，如整个布达拉宫就是建立在层层叠叠、数量莫测的地垄墙上的。依山建筑的设计中把地垄墙作为建筑物基础和抬高整体建筑的主要措施之一。如果采用整体墙抬高上层房屋的基础，不仅耗费巨大的劳动力和大量石头等建筑材料，而且由于整个墙体的自重和下滑的推力，很可能会导致整个建筑向下滑移、开裂，甚至出现倒塌。依山而建的西藏传统建筑地垄墙形式，可以起挡土墙的作用；它既是建筑物的基础，同时也是整体抬高建筑的主要形式。
在河谷平原地区，基槽的宽度要略大于墙体，深度视土质情况而定，但最浅也应有三、五石块深，以保证基础的埋置深度，增加基础的稳定性[5]。
布达拉宫白宫北侧地垄墙剖面图[3]
墙体
墙体是藏式古建筑的主要部分。建筑物上部墙体主要有收分墙、边玛墙。
收分墙作为结构的承重墙，其特点是建筑外墙均有收分，内壁不收分；内墙不收分，但上一层的墙体可比下层薄一些，做法是两面向内收，横截面为梯形。从结构需要上看，在当时的条件下，要提高墙体的承载能力，只有加大墙体的厚度。采取随着墙体增高而收分的做法，一方面是满足墙体自身稳定的需要，另一方面是寻求整体结构的稳定。采用“收分”这种处理办法，可以减轻墙体上部的重量，使整个建筑的重心下降，增加建筑物的稳定性，提高抗震能力[3, 5]。承重墙体均采用块石、片石、碎石和砂泥土砌筑，墙体外表块石大小较均匀，块石之间砌缝较大，砌缝中采用片石、碎石和砂泥．上填筑，此种砌筑方式使墙体在平面内具有合适的刚度和柔性，在一定程度上可以缓解应力集中[6]。
收分墙和边玛墙[3]
墙体和屋顶构造示意图[8]
布达拉宫墙体剖面[9]
边玛墙一般不作承重墙，没有收分[3]，是用晒干后的柽柳树枝捆扎后堆砌而成的，既有很好的装饰效果，又减轻了墙体荷载，有助于提高结构的稳定性。
边玛墙局部（小昭寺，锦阳轩主摄）
边玛墙细部（色拉寺杰扎仓，锦阳轩主摄）
木结构
藏式古建筑中，不论石木结构还是土木结构，都有木结构。梁柱组成排架，纵向排列，一根柱子的房间是一柱二梁，如下图所示，此为一柱式木构架，其余则为多柱式木结构。两根柱子的房间是二柱三梁，若梁柱排架是横向排列，则是二柱四梁，用纵架可省去一根梁，在缺乏木材的青藏高原，用纵架是有道理的。
一柱式结构平面图
木构架除柱、梁之外，还有栌斗、垫木、弓木、椽子等，其中垫木与弓木一起组成雀替。梁柱组合不用榫卯，仅是上下搭接，内部用暗销，在柱头加栌斗、垫木、弓木等构件以增大梁柱之间的接触面，梁上施椽，梁、椽的另一端搭在墙上，形成室内梁柱和四周墙体共同承重的土（石）木混合结构。柱身下端设柱础，置于楼板内，这在结构上属于柔性连接，抗震性能好[3]。
木构架构造形式
1. 梁架
藏式古建筑的梁置于雀替之上，梁的长度一般为2m左右，梁的高度为0.2~0.3m，宽度为0.12~0.2m。梁与梁之间采用燕尾榫连接，在柱顶是断开的。梁架一般沿纵向，梁上叠放一层椽木，椽木上铺设木板或石板、树枝；另一种方法是在梁上叠放数层梁枋木和出挑的小椽头，以增大密椽的支撑长度，同时也是不增加梁、柱高度而增加了殿堂净空高度的措施，此方法一般用于寺院、殿堂等级别较高的建筑，在民居中较少使用[3]。
2. 柱式
藏式古建筑的柱式山柱础、柱身、栌斗及雀替构成，承重的同时也具有一定的装饰作用。柱础材料为石，早期的建筑柱础是露出地面的，大约元代以后，柱础石已埋人地下。
柱础
柱础（大昭寺，锦阳轩主 摄）
柱础两例（卓玛拉康[9]）
藏式古建筑中的柱与其他中国古建筑中柱的作用一致，都是竖向承重构件。由于西藏地区木材比较缺乏，加之运输困难，木料都被截成2~3m的短料。
柱断面有圆形、方向、小八角形、多折角形及束柱等，柱身均有收分。柱径与柱高之比为1:6~1:12.5[3]。
各种柱断面
方柱（大昭寺，锦阳轩主摄）
十二楞柱（大昭寺，锦阳轩主摄）
十六楞柱（小昭寺，锦阳轩主摄）
二十楞柱（色拉寺阿巴扎仓，锦阳轩主摄）
3. 梁柱连接
藏式古建筑木构架的构件间连接较少采用复杂的榫卯，更多的是直接层层叠压，并辅以暗销定位，这样的处理方式是同藏式古建筑结构组成特点相适应的。
藏式古建筑梁柱连接采用了雀替构造，截面和长度尺寸均较大。雀替不只起到装饰作用，同时也有助于提高梁柱连接承载力和结构稳定性。由于构件种类不多，藏式古建筑梁柱连接的组成和构造方式基本相同，差异仅仅表现在雀替的样式和尺寸上。对于绝大多数藏式古建筑而言，可以根据雀替形式的差异将之分为两种类型。其中，连接类型一采用暗销连接梁柱间垂直叠压的构件，梁间采用榫卯连接，这类连接在藏式古建筑中较为普遍，大多数的房间和回廊都会用到；而连接类型二仅用在极少数大型殿堂中，与第一类的区别在于用一排斗过渡来取代原来的暗销。
藏式建筑梁柱连接[7]
木构架节点示意图[8]
楼盖
藏式古建筑楼盖并非纯粹的木质结构，按现代屋面分类方式，大体可以分为承重层、保护层、找平层和面层。一般在椽上密铺直径6~8cm的圆木、半圆木（曲而向下）或木板作承重层，也称为占棍。民间建筑财力有限，仅用直径不规则的枝条或大块劈柴，有的地区用荆条或竹条。占棍上铺一层直径小于10cm的卵石或碎石作为保护层，作用是通风透气，不致使承重层的木料糟朽。在卵石层上铺约厚的黏上垫层，找平并闷水夯筑平整。待垫层稍十，上铺一层厚约15cm的阿嘎土作为面层。为了提高耐磨强度，有的在阿嘎土内掺人一定比例的小石粒，将面层闷透水，夯筑平整结实，再洒水拍打使出浆，抹平压光；对于等级高的建筑，待面层干后，表面需磨光，并浇榆树皮液、青油等，以提高面层的防水、防裂性能及光洁度。
楼面构造图[5]
在做楼层地面时，做完黏土垫层以后，即在下层柱顶的位置，将部分黏土挖去，露出卵石层，在柱位放石块作为楼层的柱础。这时即开始砌筑楼层的墙体、立柱、安梁、布椽，往上做承重层、卵石层、垫土层等。楼层的阿嘎土层，一般是做完顶层的阿嘎土面层，即封顶断水以后才做或室内装修完成以后才进行。
底层地面做法是先找平夯实，即可做阿嘎土面层。在一些人流量大、活动频繁的场所不用土面层，而用石面层[5]。
藏式古建筑的楼盖系统主要由椽子、占棍及楼面组成。其中，楼面包括卵石、碎石层、黏土层及阿嘎土层，故其密度较大，自重荷载较大。同时，由于椽子与梁连接较为紧密，故在梁发生转动时，楼盖系统能起到一定的约束作用。
厚重的楼盖系统使得藏式传统建筑有着较大的竖向刚度，同时楼盖系统保护层（卵石、碎石）之间材料存在的很大空隙使得楼盖系统具有较强的耗能、减震作用，对楼盖系统进行动力参数识别分析具有重要意义。
参考文献
[1] 李驰．西藏建筑的前世今生一一拉萨地区建筑地域性研究. 天津：天津大学硕士学位论文，2010.
[2] 杜启明．西藏传统建筑高原上的创造力. 中国文化遗产, 2009(6):12-25．
[3] 阿旺罗丹，次多，普次，等．西藏藏式建筑总览、成都：四川美术出版社, 2007.
[4] 张亚莎、西藏近代建筑艺术概述．中国藏学，1996(4):122-131.
[5] 陈耀东．中国藏族建筑. 北京：中国建筑工业出版社, 2007．
[6] 何满潮，韩雪，刘成禹，等．西藏布达拉宫西印经院稳定性研究、岩石力学与工程学报，2006, 25(9): 1784-1789．
[7] 姜怀英，噶苏·彭措朗杰，王明星. 西藏布达拉宫修缮工程报告．北京：文物出版社，1994.
[8] 西藏建筑勘察设计院. 大昭寺. 中国建筑工业出版社, 2011.
[9] 汪永平. 拉萨建筑文化遗产. 东南大学出版社, 2005