江南地區(qū)傳統(tǒng)木構(gòu)建筑地基基礎(chǔ)做法研究

周欣墨 郭敏燕

(紹興文理學(xué)院 土木工程學(xué)院，浙江 紹興312000)

江南地區(qū)傳統(tǒng)木構(gòu)建筑地基基礎(chǔ)做法研究

周欣墨 郭敏燕

(紹興文理學(xué)院 土木工程學(xué)院，浙江 紹興312000)

中國(guó)傳統(tǒng)木構(gòu)建筑具有其獨(dú)特的結(jié)構(gòu)體系，且這種結(jié)構(gòu)體系經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的考驗(yàn)被證明具有良好的承重、防潮和隔震性能.本文以中國(guó)江南地區(qū)傳統(tǒng)木構(gòu)建筑的地基基礎(chǔ)為研究對(duì)象，依次分析了地基、臺(tái)基、柱礎(chǔ)三個(gè)層次的材料及構(gòu)造做法，闡述了其承重、防潮、隔震的原理.以期對(duì)傳統(tǒng)建筑的研究做出貢獻(xiàn)，為現(xiàn)代建筑的發(fā)展提供借鑒.

木構(gòu)建筑；地基；臺(tái)基；柱礎(chǔ)

中國(guó)傳統(tǒng)木構(gòu)建筑在世界上是一個(gè)獨(dú)具特色的結(jié)構(gòu)體系：它以木構(gòu)架為框架，用榫卯結(jié)構(gòu)連接；以木柱承重，柱子下面墊礎(chǔ)石，柱礎(chǔ)石放在房屋的臺(tái)基上面.這種榫卯連接、柱礎(chǔ)設(shè)置、夯土臺(tái)基技術(shù)經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期的考驗(yàn)被證明具有良好的承重、防潮、隔震性能，符合現(xiàn)代隔震、消能、控震技術(shù).曾經(jīng)有學(xué)者指出：紫禁城地下約5-6 m處的一層“煮過(guò)的糯米和石灰的混合物”有很明顯的隔震效果[1].

中國(guó)的江南地區(qū)以傳統(tǒng)民居和園林建筑為代表，規(guī)模適中、體態(tài)輕盈，分布極為廣泛，并大多采用傳統(tǒng)的木構(gòu)建筑體系.但是目前尚沒(méi)有對(duì)江南地區(qū)傳統(tǒng)木構(gòu)建筑的地基基礎(chǔ)做法做過(guò)系統(tǒng)的完整的研究和整理.僅西安建筑科技大學(xué)已對(duì)木構(gòu)古建筑柱與柱礎(chǔ)的摩擦滑移隔震機(jī)理進(jìn)行了研究[2].本文對(duì)江南地區(qū)傳統(tǒng)建筑的地基和基礎(chǔ)做法進(jìn)行系統(tǒng)研究，目的在于更系統(tǒng)全面地分析傳統(tǒng)木構(gòu)建筑在承重、防潮、隔震方面的處理方式，為現(xiàn)代建筑提供借鑒.

1 地基

在中國(guó)傳統(tǒng)木構(gòu)建筑中，地基指的是基礎(chǔ)以下的土層，它承載建筑物的重量.江南地區(qū)多為灰土夯實(shí)的人工地基.

1.1灰土的成份

灰土由石灰和泥土組成.普通房屋的地基灰土配合比為3∶7(體積比)，散水或回填用灰土的配合比也可采用2∶8或者1∶9，但以3∶7為好[3].從明代初期開(kāi)始，人們已經(jīng)發(fā)現(xiàn)白灰與黃土拌和后經(jīng)筑打可用做基礎(chǔ)，并不斷摸索灰土的最佳配合比.到清代的后期，雖然人們已經(jīng)認(rèn)識(shí)到配合比為2∶8或者1∶9的灰土也可滿(mǎn)足一般的要求，但考慮到防潮方面的問(wèn)題，還是認(rèn)為灰的比例大一些比較好.施工中，往往以“手攥成團(tuán)，落地開(kāi)花”為標(biāo)準(zhǔn)，灰土的顏色也可以決定配合比，但是這些標(biāo)準(zhǔn)必然會(huì)受到含水率、土的黏度、土的顏色等因素的影響[4].因此，拌和灰土的時(shí)候，還是應(yīng)嚴(yán)格按照規(guī)定的配合比進(jìn)行拌和.

1.2灰土的砌筑

灰土是一層層分層夯筑的，古時(shí)候一層稱(chēng)為“一步”，有幾層就叫幾步，最后一層也叫“頂步”.江南傳統(tǒng)木構(gòu)建筑的灰土層數(shù)為1～2層.清代《工程作法則例》規(guī)定：每層灰土的厚度為虛22.4 cm，夯實(shí)厚16 cm.每層素土的厚度虛鋪32 cm，夯實(shí)了為22.4 cm[5].

1.3特殊的加強(qiáng)手法

為了加強(qiáng)灰土地基的強(qiáng)度和防潮、隔震性能，采用以下手法進(jìn)行加強(qiáng)：

(1)灌糯米汁.11.11m2用糯米225 g，白礬18 g，水適量，熬熟成汁[3].行夯后，先噴灑一遍清水，然后將糯米汁均勻地噴灑在灰土上，再撒上少量的清水，使糯米汁滲透到灰土中，待灰土表面干燥后再行夯.因?yàn)榕疵字袧?rùn)滑作用，可直接增加灰土的夯實(shí)度，間接增強(qiáng)灰土強(qiáng)度.另外，由于糯米汁有很大的粘結(jié)性，也直接提高了灰土強(qiáng)度.實(shí)踐證明，加入糯米汁以后，灰土的強(qiáng)度可提高2倍[3].并且由于加了糯米汁，使得地基土的彈性加大，有顯著的隔震效果.

(2)加生桐油和碎磚.此種做法主要適用于重要建筑的地基.具體做法：先將生石灰加水制成石灰漿，再往石灰漿中加入生石灰體積的2.8倍的白膠泥攪拌成稠漿狀.摻入總體積40%～50%的碎磚，再摻入生石灰質(zhì)量5%的生桐油，晾干后夯實(shí)[3].黏土與碎磚可提高地基的整體性，而生桐油則能提高防潮性能.

(3)加碎磚.將生石灰與黃土按3∶7的比例混合均勻，加水拌和成泥狀，再摻入總體積40%～50%的碎磚，拌和均勻后倒入槽中，晾干后用硪夯實(shí)[3].

(4)柏木樁.用柏木樁處理軟弱地基的歷史十分悠久，最晚在宋代就已出現(xiàn)重大突破，一般用于松軟地基、填土地基及臨水地基的處理.因?yàn)榘啬臼怯兄?，所以選用柏木，其紋理順直，結(jié)構(gòu)細(xì)膩堅(jiān)固，具有良好的耐腐蝕性能[4].

2 臺(tái)基

中國(guó)傳統(tǒng)木構(gòu)建筑的基礎(chǔ)由臺(tái)基和柱礎(chǔ)兩部分組成.臺(tái)基是基礎(chǔ)露明在地面上的部分，即建在地面上的方形基座，柱礎(chǔ)放置在木柱下放臺(tái)基之上，見(jiàn)圖1.

圖1 傳統(tǒng)木構(gòu)建筑示意圖

臺(tái)基是中國(guó)傳統(tǒng)木構(gòu)建筑的特有部分，江南地區(qū)的臺(tái)基樣式多為普通的長(zhǎng)方體磚石混合臺(tái)基.

2.1臺(tái)基的尺度

為了避免屋檐的雨水滴落到臺(tái)基濺到木柱或墻上，使木柱和土坯墻或夯土墻受潮發(fā)霉腐朽，臺(tái)基的尺度大小受房屋的屋檐出挑及高度限制，并由建筑物體量規(guī)模決定.臺(tái)基的長(zhǎng)、寬、高尺寸的具體確定方法見(jiàn)圖1和表1所示.

表1 臺(tái)基尺寸與上部建筑關(guān)系表[3]

注：具體部位見(jiàn)圖1所示

2.2臺(tái)基的構(gòu)造

臺(tái)基內(nèi)部包括磉墩、攔土墻等，外面用石板包砌起來(lái)，將磉墩、攔土墻全部包砌在內(nèi)(見(jiàn)圖2).傳統(tǒng)木構(gòu)建筑在柱礎(chǔ)下面砌筑磚墩，稱(chēng)為“磉墩”，在磚墩上安放礎(chǔ)石.磉墩之間用磚墻砌筑起來(lái)并填滿(mǎn)回填土，與柱礎(chǔ)下皮平，被稱(chēng)為“攔土”.砌筑的順序?yàn)橄绕鲋叨赵倨鲋r土.江南傳統(tǒng)木構(gòu)建筑的磉墩邊長(zhǎng)一般比柱礎(chǔ)大3寸(約10 cm)[7].臺(tái)基的這種構(gòu)造方式，使得柱礎(chǔ)不直接和土壤接觸，而是在柱礎(chǔ)和地基土之間通過(guò)磚砌磉墩過(guò)度，以更好地避免潮氣對(duì)木柱的侵蝕，進(jìn)一步起到了防潮、隔濕的作用.

圖2 臺(tái)基構(gòu)造示意圖

3 柱礎(chǔ)

柱礎(chǔ)，是木柱下面的支撐，位于臺(tái)基中部，磉墩上方.它上面安置木柱，每座建筑物在安裝木柱時(shí)應(yīng)有平整堅(jiān)固的底腳.柱礎(chǔ)大部分頂面平整，柱子直接簡(jiǎn)單地?cái)R置在柱礎(chǔ)石平面上.這種擱置方式使房屋受到水平地震剪力作用時(shí)，柱子和柱礎(chǔ)之間能產(chǎn)生滑移，保持房屋的主體框架不受剪切破壞，顯著提高房屋的抗震性能.這種柱根簡(jiǎn)支在平整的柱礎(chǔ)石面上，使得主體與基礎(chǔ)自然斷離的做法，標(biāo)志著中式木構(gòu)建屋技術(shù)取得了巨大突破，成為中式建筑最顯著的結(jié)構(gòu)特征[6].

3.1柱礎(chǔ)的尺寸

柱礎(chǔ)尺寸的確定是以木柱的柱徑為依據(jù)的.宋《營(yíng)造法式》卷三有“造柱礎(chǔ)之制，其方倍柱之徑(謂柱徑二尺，即礎(chǔ)石四尺之類(lèi)).方一尺四寸以下者，每方一尺厚八寸；方三尺以上者，厚減方之半；方四尺以上者以厚三尺為率”[8].意思是：柱礎(chǔ)直徑一般為柱直徑的兩倍.直徑一尺四寸以下的柱礎(chǔ)，高度為一尺八寸；直徑三尺以上的柱礎(chǔ)，高度為直徑的一半；直徑四尺以上的柱礎(chǔ)，高度為三尺.

而清《工程做法則例》卷四十二中也有說(shuō)柱礎(chǔ)尺寸是按照柱子直徑大小的兩倍來(lái)確定的，比如柱徑七寸，則柱礎(chǔ)直徑為一尺四寸；柱礎(chǔ)高度以直徑的一半來(lái)確定，比如高度為七寸.上面還要做古鏡，古鏡直徑六寸五分.古鏡的高度按柱礎(chǔ)直徑確定，直徑每增加一尺，古鏡就做高一寸五分.

3.2柱礎(chǔ)的形式

江南地區(qū)的傳統(tǒng)木構(gòu)建筑，其柱礎(chǔ)主要有以下幾種形式：

(1)鼓式柱礎(chǔ)：狀如圓鼓，上下分別有一條分界線(xiàn)，以分界線(xiàn)上部底邊緣略凸出下部上邊緣而形成，正如實(shí)體的鼓也分上中下三部分，上下分別用金色金屬包裹，與中間紅色木材部分分隔.這是普通民居中使用最廣泛的一種類(lèi)型.

圖3 鼓式柱礎(chǔ)

圖4 覆盆蓮花式柱礎(chǔ)

圖5 素平柱礎(chǔ)

(2)覆盆蓮花柱礎(chǔ)：覆盆蓮花柱礎(chǔ)礎(chǔ)底為正方形，地面上部周?chē)癯缮徎ǎ螤罹鸵粋€(gè)倒扣的盆而得名，見(jiàn)圖4.

(3)素平柱礎(chǔ)：素平柱礎(chǔ)多用在砌筑于墻體內(nèi)的柱子下邊，或者檐廊等附屬建筑中，是一個(gè)不加雕飾的方整石塊，見(jiàn)圖5.

(4)復(fù)合式柱礎(chǔ)：造型比較復(fù)雜的柱礎(chǔ).往往在磉墩之上安放古鏡式柱頂石，在柱頂石上面再放置石柱礎(chǔ)，如圖6所示.

圖6 復(fù)合式柱礎(chǔ)

4 結(jié)論

江南傳統(tǒng)木構(gòu)建筑的地基基礎(chǔ)部分主要由地基、臺(tái)基、柱礎(chǔ)三部分組成.其地基的處理方法主要是采用灰土并結(jié)合加糯米汁、生桐油、碎磚、打柏木樁等加強(qiáng)手段，來(lái)對(duì)灰土進(jìn)行加固并加強(qiáng)防潮隔震效果.臺(tái)基的主要作用是承重、隔濕和防潮.木柱平擱簡(jiǎn)支在柱礎(chǔ)上面，增強(qiáng)抗震效果；柱礎(chǔ)放在磉墩上隔潮；磉墩再和處理過(guò)的灰土地基接觸.江南傳統(tǒng)木構(gòu)建筑通過(guò)這樣三個(gè)層次的復(fù)合地基基礎(chǔ)做法，達(dá)到對(duì)建筑物承重、防潮、抗震的良好效果.

[1](日)武田壽一.建筑物隔震防震與控震[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，1997：22.

[2]YAO K, ZHAO H T.Study on the mechanism of sliding friction shock isolation between timber column and plinth in historical buildings[J].Engineering Mechanics, 2006,23(8):127-131.

[3]姜彧.古建筑瓦石工程施工細(xì)節(jié)詳解[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社,2014:42.

[4]梁思成.營(yíng)造法式注釋[M].北京:生活、讀書(shū)、新知三聯(lián)書(shū)店,2013:56.

[5]石四軍.古建筑營(yíng)造技術(shù)細(xì)部圖解[M].沈陽(yáng):遼寧科學(xué)技術(shù)出版社,2010:99

[6]唐松林,姚侃,鄧飛華.古建筑復(fù)合地基基礎(chǔ)構(gòu)造技術(shù)[J].建筑工人,2009(10)：10-13

[7]李合群.中國(guó)傳統(tǒng)建筑構(gòu)造[M].北京:北京大學(xué)出版社,2010:95.

[8](Dynasty Song)LI J .Ying zao fa shi[M].Shanghai: Shangwu Yin-Shu Kuan, 1950: 21.

TheFoundationofTraditionalWoodenArchitectureinJiangnanArea

Zhou Xinmo Guo Minyan

(School of Civil Engineering, Shaoxing University, Shaoxing, Zhejiang 312000)

The traditional Chinese wooden building possesses its unique structural system, which has long been proven to be of good load-bearing, moisture-proof and isolation-resistant.Based on the foundation of the traditional wooden buildings in the southern region of China as the research object, and after the respective analysis of the materials and construction practices of three levels, i.e.the foundation, the stylobate and the plinth, the paper illustrates the causes of the bearing, moisture-proof and isolation-resistant nature of traditional wooden buildings in the hope of making contributions to the research of traditional architecture and providing reference to the development of modern architecture.

wooden architecture; foundation; stylobate; plinth

10.16169/j.issn.1008-293x.k.2017.08.005

TU984.1

A

1008-293X(2017)08-0025-05

2017-06-05

周欣墨(1980- )，女，浙江安吉人，紹興文理學(xué)院土木工程學(xué)院講師，研究方向：建筑設(shè)計(jì)及理論.

(責(zé)任編輯王海雷)