谈中国古建筑砖石拱券技术

康 志 涌

(1.太原理工大学，山西 太原 030024； 2.山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)

谈中国古建筑砖石拱券技术

康 志 涌1，2

(1.太原理工大学，山西 太原 030024； 2.山西省建筑设计研究院，山西 太原 030013)

简述了拱券的技术特点，通过一些简易的计算公式，介绍了双心圆砖石拱券简易起拱法，对拱券砌筑灰缝的控制措施进行了分析，并论述了拱券的应用现状，为砖石拱券的研究奠定了基础。

拱券，建筑，砖石，灰缝

1 拱券技术简介

拱券是一种建筑结构,是拱和券的合称，又称券洞、发券，是用块状料(例如土坯、石、砖)砌筑而成的跨空砌体，利用块状料之间的相互挤压所产生的侧向压力形成的跨空结构体系。这种空间结构既围合了四周环境，又承托了屋顶结构。拱券技术最早在公元前四千年的两河流域出现，后来在印度、罗马建筑中大量应用并有所发展。中国古代的拱券应用出现较晚，经历了空心砖梁板、尖拱、折拱几个发展过程，到了西汉前期逐步形成。

为了加强拱券的整体性把拉弯力转换成压力，砖砌多道券并列构成筒拱，在陡砌的砖券上随券形平铺一层砖或石，拱券之间相互交错链接，使拱券的结构得到进一步加强。宋代《营造法式》中称为缴背，清工部《工程做法》中称为伏。到了明清时期建筑规模等级的标志已经变成了使用券和伏的数量的多少，五券五伏的形式用在了最高等级的建筑当中，这时的拱券结构已经广泛使用于其他建筑当中了。

拱券根据形状的不同又分为半圆形、尖形、马蹄形、弓形等各种形式。后来采用半圆拱，高跨比为0.5，随着拱券技术的不断发展，到了明代多数为高跨比大于0.5的“三心拱”，这种形式的拱券结构合理，造型优美，是建筑结构与造型艺术完美结合的体现。

三心圆券形做法简图见图1，清代拱券最通用的基本形式——双心圆券形见图2。

2 双心圆砖石拱券简易起拱法

窑洞、涵洞或庭院大门建筑中,常采用砖石拱券的方式。双心圆券顶一般比半圆拱券顶部稍微高些,呈抛物线形,看起来显得秀丽大方。具体做法如下：

为使拱券顶部比半圆顶部略尖些,可在半圆弧形底边的中点,就是圆直径的中点(圆心),设圆心为O,并在O点的两边分别取一小段距离,并使O1O和O2O相等(图3中虚线为半圆形拱),然后分别以O1B为半径,以O1为圆心,画出右边半弧BC；再以O2A为半径,以O2为圆心,画出左边半弧AC,按弧AC和BC形成的弧形搭胎发券,即可得到抛物线形的拱券形状。如欲使拱券顶部尖些,可取O1O和O2O大些；反之,可取O1O和O2O小些。砖石拱券起拱示意图见图3。

除双心圆券形外，常用的券形还有半圆、三心圆和抛物线形式(见图4，图5)。

3 拱券砌筑灰缝控制

在拱券砌筑时,砂浆的强度、饱满度还有拱券的弧度要满足要求，最重要的是严格控制灰缝的尺寸和厚度。与普通砖墙砌筑不同,拱券砌筑要求粘土砖立砌,灰缝要求成为形状大小基本相同的等腰梯形。如果灰缝控制不好，厚薄不均，将直接影响拱券砌筑的质量和美观。

为了让砌筑拱券的灰缝厚薄均匀,必须要知道每个灰缝的大小。要计算每个灰缝的大小就要先确定里缝厚度并计算灰缝厚度的内外差(即等腰梯形的两底差)。灰缝计算程序如下:

假设拱券内径为D1,单层拱券外径为D2,内券周长为C1,外券周长为C2,每券需要砖的数量为N,里券灰缝厚度为d1,如图6所示。

首先确定d1的厚度,d1的厚度确定后,就可以得出N。

C1=πD1mm；C2=πD2=πD1+π×230 mm。

D2=D1+230 mm；N=πD1/(d1+53)块；

内外券周长之差(C1-C2)等于内外灰缝总厚度之差：

C2-C1=π×230=722 mm。

每个灰缝内外厚度之差为:(C2-C1)/N=722/Nmm。

根据规范要求,灰缝的宽度宜为5 mm～8 mm。当灰缝厚度不能满足要求时,要进行相应的调整。

4 拱券技术应用

中国拱券技术的使用，最早始于魏晋时期的砖砌佛塔，到了东汉时期运用于拱桥，宋代用于修建城墙、水门，南宋以后用于城门洞，明初出现用筒拱建的房屋。可以说拱券技术在中国古代建筑中的应用十分广泛。尤其到了清朝以后，在官式建筑中拱券技术的应用成为了普遍形式。

On brick arch technique of ancient buildings in China

Kang Zhiyong1,2

(1.TaiyuanUniversityofTechnology,Taiyuan030024,China; 2.ShanxiArchitecturalDesignInstitute,Taiyuan030013,China)

The paper indicates the technical points for arches, introduces the dual-core circle brick arch simple arch camber method by some simplified calculation formula, analyzes the controlling measures for arch mortar joints, and indicates the application of the arch, so as to lay the foundation for the brick arch.

arch, building, brick, ash joint

2015-02-03

康志涌(1980- )，男，在读工程硕士，工程师

1009-6825(2015)11-0100-02

TU745

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