第三章 硬山、悬山建筑的设计
第一节 构架设计
硬山与悬山建筑都是一种普通人字形坡屋面建筑，硬山建筑的屋面仅有前后两坡，左右两侧山墙与屋面相交，并将檩木梁架全部封砌在山墙内，或不超出山墙外皮，这种建筑形式称为硬山建筑；悬山建筑屋面也同硬山建筑相似，有前后两坡，但它梢间的檩木不是包砌在山墙之内，而是挑出山墙之外，使得两山屋面随之悬出于山墙或山面屋架，这种形式称为悬山（亦称挑山）式建筑。挑出的部分称为“出梢”。
从建筑物的柱网分布以及正身梁架的构造看，悬山与硬山建筑并无多少区别，所不同的只是山面檩木的变化。硬山房山面檩木完全包砌在山墙内，悬山建筑山面檩木则挑出于山墙之外。硬山和悬山建筑都是古建筑中最普通的建筑形式，住宅、园林、寺庙中大多都采用这类建筑，有的甚至放在主要建筑位置上。硬、悬山建筑立面形式如图3-1所示。
图3-1 硬、悬山建筑立面形式
一、平面布局
硬、悬山平面如图3-2所示。具体设计参见第二章第二节中“三、台明的尺度”相关内容。
图3-2 七檩硬、悬山平面图
二、立面构造
硬山建筑和悬山建筑均以小式为多。其构造结构如图3-3所示。常见的有七檩、六檩、五檩、四檩等几种形式，节点如图3-4所示，这几种是硬山和悬山建筑常见的形式。硬山建筑与悬山建筑的区别在于山面的处理上，一个檩不出山墙，一个出山墙。
图3-3 构架结构图
根据建筑外形及屋面做法，屋面可分为大屋脊屋面和卷棚屋面两种。大屋脊屋面前后屋面相交处有一条正脊，将屋面截然分为两坡。常见者有五檩、七檩及五檩中柱式、七檩中柱式 （后两种多用作门庑）。卷棚屋面脊布置双檩，屋面无正脊，前后两坡屋面在脊部形成过陇脊，常见者有四檩卷棚、六檩卷棚、八檩卷棚等。还有一种将两种悬山结合起来，勾连搭接，称为一殿一卷，这种形式常用于垂花门［图3-4（c）］，其中硬山使用卷棚屋面的较少，而悬山建筑相应使用卷棚屋面的较多。
图3-4 节点示意
在使用上，硬山多用于正厅及比较明显的位置，如七檩前后廊式建筑是小式民居中体量最大、地位最显赫的建筑，常用它来做主房，有时也用做过厅。六檩做法特别，在建筑的前面加出廊，可用作带廊子的厢房、配房，也可用做前廊后无廊式的正房或后罩房。五檩无廊式建筑多用于无廊厢房、后罩房、倒座房等。悬山建筑则以六檩、四檩卷棚居多，偏重用于门庑及小型景观建筑，如垂花门、轩、廊、榭等。
硬山建筑和悬山建筑也有大式建筑的个例，带斗栱的大式建筑更少，即使有，一般也不过一斗三升或一斗二升交麻叶不出踩斗栱。无斗栱大式硬山实例稍偏多一点，它与小式建筑的区别主要在建筑尺度，屋面做法（如屋面多施青筒瓦，置脊饰吻兽或使用琉璃瓦），建筑装饰（如梁枋多施油漆彩画）。
（一）步架
凡古建筑中双脊檩卷棚构架中，最上面居中一步称为“顶步”，除廊步（或檐步）和顶步在尺度上有所变化外，其余各步架尺寸基本是相同的。小式廊步架取4D～5D（D2为柱径），金脊各步取4D，顶步架尺寸一般都小于金步架尺寸，以四檩卷棚为例，确定顶步架尺寸的方法一般是：将四架梁两端檐檩中-中尺寸均分五等份，顶步架占一份，檐步架各占两份，顶步架尺寸最小不应小于2D、最大不应大于3D，在这个范围内可以调整。步架、举架关系如图3-5所示。
（二）举架
举架是指相邻两檩中-中的垂直距离，也称举高。清代建筑常用举架有五举、六五举、七五举、九举等，表示举高与步架之比为0.5、0.65、0.75、0.9等，也称为系数。清式做法的檐步（或廊步），一般定为五举，称为“五举拿头”。小式房屋或园林亭榭，檐步也有采用四五举或五五举的，要视具体情况灵活处理。小式房脊步一般不超过八五举，大式建筑脊步一般不超过十举，古建屋面举架的变化决定着屋面曲线的优劣，所以在运用举架时应十分讲究，要注意屋面曲线的效果，使其自然和缓。千百年来，古建筑匠师们在举架运用上已积累了一套成功经验，形成了较为固定的程式，如小式五檩房，一般为檐步五举、脊步七举；七檩房各步分别为五举、六五举八五举等，如图3-5所示。举架的举折与从屋檐至屋脊根自然弯垂的绳索基本吻合，是一条柔美的曲线。大式建筑各步可依次为五举、六五举、七五举、九举等。卷棚构架的举架和步架尺寸的调整，要视顶步架椽子的弯折弧度和举高直线段的趋势，以免发生死弯。
图3-5 步架、举架关系图
（三）构架
1.檐柱、金柱
沿面宽方向的第一排（即前檐）和最后一排柱子，称檐柱，细分称为前檐檐柱和后排檐柱，第二排和倒数第二排为金柱（俗称老檐柱）。前檐檐柱与金柱之间为廊子，装修一般安装在金柱之间，称为“金里安装修”。在檐柱和金柱之间，由穿插枋和抱头梁相联系，如图3-6所示。
图3-6 梁架关系图
2.穿插枋、抱头梁
穿插枋在檐金柱之间主要起连系拉结作用，抱头梁也有连系檐金柱的作用，但它的主要作用是承接檐檩。
3.檐枋
檐枋在檐柱之间梁上端沿面宽方向，它是连系檐柱柱头的构件。
4.檩三件
抱头梁上面安装檐檩，檐檩和檐枋之间安装垫板，这种檩、垫板、枋子三件叠在一起的做法称作“檩三件”。
5.金枋、随梁
在金柱的柱头位置，沿面宽方向安装金枋（又称老檐枋），进深方向安装随梁。随梁的主要作用是连系拉结前后檐金柱。随梁和金枋在金柱柱头间形成的围合结构，其功用类似圈梁，对稳定内檐下连架（即柱头以下）结构起着十分重要的作用。
6.五架梁、三架梁
金柱之上为五架梁。所谓五架梁，是指这根梁上面承有五根檩，五架梁又俗称大柁，它是最主要的梁架。五架梁上承三架梁。
7.瓜柱、柁墩、脊瓜柱、角背
三架梁由瓜柱或柁墩支承。瓜柱或柁墩的高低，即两梁之间净距离的大小。一般说来，如果这段距离大于等于瓜柱直径（或侧面宽度），则应使用瓜柱，如小于瓜柱直径（或侧面宽度）则应使用柁墩。三架梁上面居中安装脊瓜柱。由于脊瓜柱通常较高，稳定性差，需辅以角背，以增加脊瓜柱的稳定性。瓜柱、角背、脊瓜柱如图3-7所示。
图3-7 瓜柱、角背、脊瓜柱
8.排山梁架、双步梁、单步梁
在硬山建筑中，贴着山墙的梁架称为排山梁架。排山梁架常使用山柱，山柱由地面直通屋脊并支顶脊檩，将梁架从中分为两段，使五架梁变成为两根双步梁，三架梁变成为两根单步梁，如图3-8所示。
图3-8 排山梁架
9.椽子、望板、连檐，瓦口
在木构架上面，设置了屋面木基层，木基层上面设有椽子、望板、连檐、瓦口等。椽子是屋面木基层的主要构件，小式建筑的椽子多为方形，大式建筑和园林建筑用圆椽者较多。由于古建筑屋面每步架的举度不同，屋面上椽子分为若干段，每相邻两檩为一段，椽子依位置不同分别称为檐椽花架椽、脑椽，其中，用于檐步架井向外挑出者为檐椽，用于脊步架的为脑椽，檐椽脑椽之间各部分均称为花架椽。在这些椽子中，檐椽最长，它的长度为檐（或廊）步架加上挑出部分再乘五举系数1.12。在檐椽之上，还有一层椽子，附在檐头向外挑出，后尾呈楔形，叫做飞椽。有些较简陋的民居，屋檐处只用一层檐椽，不用飞椽，称为“老檐出”做法，这也比较常见。
10.博风板
悬山檩木悬挑出梢，使屋面向两侧延伸出山墙，在山面形成出沿，这个出沿有防止雨水侵袭墙身的作用，这是悬山建筑优于硬山的地方。但檩木出梢也有弊端，带来了山木构架暴露在外面的缺点，这对于建筑外形的美观和木构架端头的防腐蚀都是不利的。为解决这个问题，古人在挑出的檩木端头外面用一块厚木板挡起来，使暴露的檩木得到掩盖和保护，这块木板叫“博风板”（又称博风板、封山板，宋朝时称搏风板）。博风板的尺度是与檩子或椽子尺寸成比例的。清式则例规定，博风板厚0.7～1椽径，宽6～7椽径（或二檩径），随屋面举折做成弯曲的形状，悬山出挑部分如图3-9所示。
图3-9 博风板
悬山的梢檩向外挑出尺寸的多少，清代《工程做法则例》有两种规定：一种是由梢间山面柱中向外挑出四椽四档［（图3-9（b）］，这一种一般在用望砖时，椽子的距离要考虑到望砖的尺寸，椽子距离相对就小，如用木望板，则椽子的距离可相应变大，但也不可太大；另一种是由山面柱中向外挑出尺寸等于上檐出尺寸，檩子挑出部分的下面施燕尾枋，燕尾枋高、厚均同垫板，它安装在山面梁架的外侧，虽与内侧的垫板在构造上不发生任何关系，但应看做是垫板向出梢部分的延伸和收头。燕尾枋下面的枋子头做成箍头枋，既有拉结柱子的结构作用，又有装饰功能。
11.山面构架
与悬山建筑山面构架有关系的山墙，也有不同的做法，常见有以下三种。
①一种是墙面一直封砌到顶，仅把檩子挑出部分和燕尾枋露在外面。
②另一种是五花山做法，采取这种做法时，山墙只砌至每层梁架下皮，随梁架的举折层次砌成阶梯状，将梁架暴露在外面。五花山做法是悬山建筑所独有的，它的优点是，有意识地将山面木构架暴露在外面，有利于构件的透风防腐。另外，墙面砌成阶梯形，又有改变墙面平板单调的外形，起到丰富立面效果的作用。
③还有一种做法就是山墙只砌至大柁下面，主梁以上木构全部外露，梁架的象眼空档用象眼板封堵。
硬山、悬山建筑的构架组合形式是古建筑最基本的构架组合形式。其他如悬山、歇山、庑殿等，它们正身部分构架的组成与这种构架都基本相同。因此，了解硬山建筑的构架，是掌握其他形式建筑构架的基础。