古建筑木材材性的认识与择取

建筑梁、柱用材对高度尺寸有客观要求。植物材料的天然尺寸是古代木构建筑的限制条件。梁、柱构件的尺寸重要，还是材性更重要，恐怕不是一个简单的技术问题。明代刘基在《鲁般》中列举了树材的天然尺度和形态与建筑构件的对应关系，大的树料做栋梁，小的做斗，弯的做拱，直的做柱，长的做椽，短的做蜀柱。提出在树木资源的匮竭的时期，枫、柟、松、栝、杉、槠、柞、檀等建筑良材可以用于所有建筑构件。可见，对树材天然尺寸的充分利用是古代择木的首要原则。

用木重量的配置与建筑构架的稳定性有关系。柱梁体系中的穿斗式结构用材细小，屋顶荷载分散至密集的柱网中。抬梁式结构中，尤其殿阁式，柱网层和屋架层的自下而上垒叠，以用木的尺度和强度换取空间，一般来说自上而下的用木强度递增，重量（密度）也增大。构架用木的重量平衡，还体现在一根木材的根、梢安置。

传统把圆木靠树根的一端称大头，俗称老头，靠树梢的一端称小头。大头与小头的年轮木纹明显不同，大头木纹更紧密，强度和耐腐性优于小头。柱子的传统做法是大头向下，小头朝上，上小下大的柱子收分与木材的自然生长规律相应。梁、枋、檩的安置遵循“有中朝中，无中朝东”的原则，即梁、枋、檩的大头都朝向明间，明间的朝东，因为传统木构架中心部位承受的荷载最大。椽子用木的根部均朝下，檐椽靠近雨水需要的耐腐性能更强，而越靠近檐部的椽子所受屋面荷载也越大。

树木的生长速度与木质坚硬度的关系，可知速生的树种不宜作为承担大荷载的结构用材。

强度是指木材在规定方向上能够抵抗最大荷载的能力。韧性是指木材抵抗骤然荷载冲击的能力。

木材的强度和韧性是构件择木的主要标准，如柱子用材，首先考虑木材的顺纹抗压和抗弯强度，其次考虑硬度、剪力和抗劈力；梁枋用材，不仅要具有较好抗弯、抗压强度，还应考虑木质的韧性（即抗弯弹性模量）；桁檩用材，首先考虑横纹抗压、弹性模量与抗弯强度，其次为抗冲击，抗剪，顺纹抗拉与硬度。除了树种本身的力学性能差异，由于木材不同于一般均匀、各向同性的材料，其强度和韧性也受多种因素影响，如外力的施加位置、纹理角度、节疤、含水率等等。

建筑结构用木益选纹理顺直之材。一般来说，具有不规则木纹的木料，容易弯曲，如香樟木适于做弯椽，如用作斗拱，则需要充分干燥，防止发生开裂和变形。我国温带及以北的树种，以针叶树材为主，通常材性较轻软、高大通直，尖削度小，容易加工，自先秦时期，针叶树材已经成为北方官方建筑的主要用材。

亚热带、热带的树种绝大多数为阔叶类，普遍较重较硬，斜纹理或交错纹理占多数。但是，楠木、柚木、槭木、山枣、楸木、梓木、麻栎、核桃、檫木、铁力木、桦木、香椿、榆木、榉木、水曲柳、黄波罗、泡桐等属于纹理直或略斜的树种，可以用于建筑结构。

地理气候环境对树木材性和品质有影响。同种木材，在不同产地有当地的常用名称，如商品材杉木，在江苏称东湖木、福建称建木或南木，湖南称广木、浙江称正杉，四川称沙木，贵州称苗木、云南称秃杉。经试验发现，不同产地的杉木材性略有差别，其中以湖南、江西、安徽、福建、贵州、广西的杉木为佳。中国古代统治阶层对重要建筑的选材十分重视，云集各地佳材，官式建筑客观上推进了古代建筑用木的多样化科学化发展，而强大的经济实力、丰富的木材资源和稳定的政治局面是宫廷建筑用材严谨、优质的基本保障。

木材的干缩性对建筑质量有影响。建筑工程除了要重视木材的干燥，树种之间干缩性的差异也影响建筑构件的选木。一般来说，木材的密度越大，硬度越大，干缩也越大。干缩性大的树种用于室外环境极易发生变形。《诗经》中多次出现檀木，因属于重质硬木，均用于制作车辐、车轮等高强度的小构件，建筑和舟船用木则皆取松柏等轻质软木。随木作工具的进步，宋代硬木大量用于内檐装修或斗拱，但不用于大木构架和外檐装修，以防风吹日晒开裂变形。

       

       

       

       

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耐腐性

冬天采伐的木材干燥、坚实、不易腐朽，这是从自然取材中积累的木材防腐经验。自西汉时期，耐腐性强的树材已被用于建筑的主要结构构件，尤其是与地面接触的柱子。通过对清代故宫建筑群的树种鉴定发现，防腐耐湿的树材在建筑中有周密的配置，柱梁多选用耐腐性强的楠木、梓木、黄松；椽子和望板多用耐腐、抗蚁、耐水湿、质轻的杉木；角梁和门窗台框多用耐腐强、抗蚁蛀、较耐水湿的樟木；脊吻下的木桩和潮湿处多选用柏木；地下木桩多选用柏木、柳木、红松木等。若在一棵树木中，则以颜色深的心材更为坚硬、耐腐。广东和云南少数民族地区，就有抛弃铁力木易腐的边材，以心材为柱的传统。

文章来源：《中国古代建筑植物材料应用研究》--杨俊

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