回型歇山穿斗式鼓樓構造特征及平面框架靜力分析

蒲爽 黃川騰 何鳴 胡昌林

摘 ?要：該文分析了回型歇山穿斗式侗族鼓樓在平面柱網、大木作體系和構造做法上的特征?；谀祷O計方案，選取1個3層回型歇山穿斗式鼓樓建立平面框架模型，完成豎向荷載下靜力計算。根據平面框架內力圖討論了該類結構的內力分布和受力特征。

關鍵詞：侗族;鼓樓;回型;歇山;靜力分析

中圖分類號：TU366.2 ? ? ? 文獻標志碼：A

0 引言

侗民族主要分布在我國黔、桂、湘三省結合部。侗族人民善于建筑，侗族木構建筑營造技藝已經列入第一批國家級非物質文化遺產名錄，鼓樓是侗族建筑中的符號樣本也被視為侗族木構建筑的集大成者。

目前，現有研究者對侗族鼓樓的研究主要集中在以下3個方面。1） 文化符號方面。任爽等[1]認為村寨是侗文化的根基、鼓樓是侗族的族徽，鼓樓兼具社會功能和文化內涵;吳紅宇[2]認為鼓樓是侗族村寨的中心，鼓樓在侗族人心中是寨膽，是族徽。分析了鼓樓對于侗族人民生產生活的意義，探討了鼓樓的文化內涵和功能屬性。2） 營造技藝和建筑美學方面。蔡凌和鄧毅[3]基于大木作結構體系和屋面作法，從結構技術類型角度研究了侗族鼓樓分類方法;闡述了抬梁穿斗混合式鼓樓和穿斗式鼓樓的結構特征;歸納總結了鼓樓結構技術類型演變與文化傳播方式;吳琳[4]通過實地調查和核實，闡述了侗族鼓樓寶頂斗拱營造法式和構造方法，并總結了各類代表性鼓樓斗拱構造設計方法;閆幫仁等[5]認為侗族鼓樓除了滿足日常生活需要，也滿足了族人對藝術形象和美的需要，認為鼓樓有建筑對稱與均衡之美、比例與協調之美、主從結構之美，還分別從上述3個層面進行了針對性描述。3）數理邏輯方面。張和平和羅永超[6-7]從研究和挖掘少數民族數學文化方面探索了以鼓樓為載體的侗族數學文化以及各數學概念在侗族生活中的應用，重點討論了侗族鼓樓結構構造中體現出的數學思想，提出了少數民族數學文化挖掘的新思路。

盡管研究者對于侗族鼓樓進行了大量研究，但是鮮有文獻針對鼓樓的結構力學性能展開分析和研究。該文以回型歇山穿斗式侗族鼓樓為研究對象，分析其在平面柱網、大木作體系和構造做法上的特征;選取1個 3層回型歇山穿斗式鼓樓建立平面框架模型，完成豎向荷載下的靜力計算，討論鼓樓結構的內力分布和受力特征。

1 回型歇山穿斗式鼓樓構造特征

在現有鼓樓分類方法中，較具有代表性的是蔡凌[8]根據大木作結構體系和屋面構造做法的角度，將鼓樓分為抬梁穿斗混合式與穿斗式兩大類。“中心柱型”鼓樓平面為正多邊形，依據其中心柱貫穿情況又分為“回”型鼓樓（圖1（a）～圖1（b））及獨柱鼓樓（圖1（b）～圖1（f）），其中回型鼓樓下部中心無柱僅在結構中上部位有雷公柱（源于漢族建筑，是處于攢尖建筑頂部的懸空柱，是古代建筑主要的避雷裝置），使得中心空間被擴大，原來被中心柱所占據的地方能夠安置火塘，鼓樓內部空間的向心性大大加強。因此，回型鼓樓得到大力發展，尤其是在1949年以后。

回型歇山穿斗式鼓樓（如圖2所示）的底部平面為四邊形，中部升起歇山屋頂，相較于平行式鼓樓（如圖3所示），其外部造型更加厚重，多層屋面與歇山屋頂從村寨中的眾多民居中脫穎而出，更具標識性。圖4為一棟3層（2層屋面+1層歇山）回型歇山穿斗式鼓樓內部仰視圖，如圖所示，豎向構件包括落地柱和瓜柱，水平構件包括出水枋（連接內外落地柱的正交方向“主梁”）、角挑枋（連接內外落地柱的斜向“主梁”）、圍枋（“次梁”）、千斤枋（連接內部落地柱“主梁”）。

2 回型歇山穿斗式鼓樓設計方案

文獻[9]提出了一種鼓樓模數化設計方法，該文按此思路，依據民俗做法（相對于“官式”做法）設計了一棟3層（2層屋面+1層歇山）回型歇山穿斗式鼓樓，平面尺寸、剖面尺寸及歇山屋頂剖面分別如圖5～圖7所示。需特別說明的是，傳統大木作以“尺”為單位（1尺=333.3 mm），因此部分構件尺寸及結構尺寸不符合現代建筑設計模數。

3 回型歇山穿斗式鼓樓內力分析

選?、谳S平面框架為分析對象，檁簡化為作用于框架的集中荷載，由于該文僅分析了結構構件內力分布和相對大小，此處令縱向單位長度檁條自重及水平投影長度500范圍內的屋面自重之和為單位荷載1，鼓樓平面框架計算簡圖如圖8所示。

圖9為鼓樓平面框架彎矩圖，如圖9所示，在豎向荷載下千斤枋端部彎矩最大，這是由于歇山屋頂的大部分荷載均通過草架柱（作用于千斤枋的短柱）以集中荷載的形式傳遞給千斤枋，因此傳統大木作幾乎都將柱與枋的榫卯連接做成“穿”的形式，增加節點約束強度，減少了桿身撓度及桿身內力。圖10為鼓樓平面框架剪力圖，結合彎矩分布和桿件長度，千斤枋剪力仍較大，可見作為連接落地柱且兼具“轉換梁”功能的千斤枋是鼓樓建筑的薄弱構件也是核心構件，這有助于明確鼓樓建筑病害核查及加固位置。圖11為鼓樓平面框架軸力圖，顯然，作為核心豎向構件的落地柱（有時也稱作“山檐柱”或“檐柱”）承擔了較大軸力，其中荷載從屬面積最大的內部落地柱軸力最大，這種力學分析中的結論與在該部位選取最大尺寸柱子的做法也是一致的。

4 結語

鼓樓兼具民族文化價值、大木作營造價值及美學價值，該文針對回型歇山穿斗式鼓樓進行了結構構造和結構分析方面的初步探討，得到了定性結論。從結構構造上看，鼓樓類型繁多、細部做法復雜，且具有不規則表面，對鼓樓結構進行精細化建模還有待與廣大科研人員一起做進一步深入研究。

參考文獻

[1]任爽，程道品，梁振然. 侗族村寨建筑景觀及其文化內涵探析[J]. 廣西城鎮建設， 2008（2）：36-39.

[2]吳紅宇. 侗族鼓樓的文化內涵和社會功能探析[J].教育文化論壇， 2010，2（4）：73-77.

[3]蔡凌， 鄧毅.侗族鼓樓的結構技術類型及其地理分布格局[J].建筑科學， 2009， 25（4）： 20-25.

[4]吳琳.貴州侗族鼓樓寶頂斗栱構造[J].建筑學報， 2009（S1）： 55-59.

[5]閆幫仁，石含洲，鄭夢菲.侗族鼓樓建筑的設計美學研究[J]. 藝術科技，2018，31（8）： 215-216.

[6]羅永超.侗族數學文化面面觀[J].數學教育學報， 2013， 22（3）： 67-72.

[7]張和平，羅永超.侗族鼓樓數學文化[J]. 凱里學院學報，2011， 29（3）： 189.

[8]蔡凌.侗族鼓樓的建構技術[J].華中建筑，2004（03）： 137-141.

[9]張星照.通道坪坦河流域侗族鼓樓結構類型與營造技藝的現代延續[D].長沙：湖南大學， 2018.