据我所知，中国古代建筑是有类似于桁架的结构的，比如应县木塔和观音阁的斜撑，又或是崇福寺观音殿的双重大叉手、佛光寺文殊殿的纵架、苏北金字梁等。那么中国古代到底有没有桁架，而且中国古人又是如何理解类似于桁架的结构的？

通常情况下，在砌筑拱券之时，需要通过模板对砖石进行逐个定位与支顶，以保障拱券能够顺利成型。而作为需要在建造完成后即拆除的骨架，模板的支架系统显然是需要便宜轻便的，小截面的木料显然会成为首要选择。

而在对拱券建造技术的不断探索中，关于两件事的经验是必然会发生积累与进步的，其一为几何，涉及到准确定位；其二则为模板技术，谁能用如何用更少的料支撑起更重的荷载与更大的跨度，谁就能在建造市场上获得更多。

而这二者共同进步，桁架作为最效率的技术选型，几乎是必然出现的。而通常认为的现存最早的关于木桁架的实物例证（浮雕）正是出现在公元2世纪的罗马，或许也隐含著桁架与拱券之间的关联。

发现桁架优势之后，将其当作主要结构技术大力发展也理所应当。但值得注意的是，同平座斜撑一样，西方在运用桁架时也多将其藏于拱顶或天花之上、或桥梁之下，仅提供结构意义，而较少用桁架本身进行空间表达（偶有装饰性强的做法，表现的是线脚与界面，较少涉及到空间）。

而带著这种视角看回国内，则可发现：

放眼至搭材作、脚手架等处，尽管与西方模板面临相似问题，也同样不忌讳大量的斜向构件，但由于对拱券本身的发展不足，木模板-支架-钉的组合极少出现在需求内（通常所用杉篙或竹材脚手架由于经济性与材性问题仅适合绑扎而不适合钉固），相关技术也未有蓬勃发展的土壤——即便棚架工匠们能够运用竹篙搭出巨大跨度的临时戏棚，却也并不能广泛推广至大木体系下的建造之中；

早期部分汉代陶楼明器上连廊处用彩绘表现的斜向图案，若从技术而非符号角度理解或许最接近中国桁架发展的原点，但由于后续对民间高层建筑的打击导致高空连廊发展的夭折，其需求也重新归零，难以继续发展；金字梁、大叉手、平座层斜撑等等形式类似的产物即使出现，却仍在大木体系之下，其尺度与节点需要同其他大木构件协同，并无法充分施展通过小料制造大跨的技术优势，同时又损失了大木体系自身的空间表现力，最终则被大木体系自身的发展所消化；

毕竟在技术选择上，不仅仅有对效率的考虑，也有对效果的追求。

这是个值得探讨的好问题。

从真正的桁架结构来说，苏北金字梁架算桁架。其他的，比如说观音阁、释迦塔的暗层那些斜撑只是因为古人觉得外表看不见，为了图省事，做法上直接了一些导致的桁架。包括一些暗层的斗拱也整得很直接，甚至把所有的小斗都直接取消了。

之所以桁架没有在中国展开我觉得有这几点原因：

一是竖向叠垒木方的方式是一种便捷有效的建筑手段。使得后世工匠陷入舒适区而疏于探新了。这种方式成为官方主流以后，传统的礼法制度对其进行解释和约束。那么创新意味著反叛。

二是中国古建筑榫卯直上直下，下进上退的组合方式限制和固化了人们的眼界和思想。包括那些大叉手结构也是这样组合的。而这种单一、对称的组合方式不足以产生桁架结构。

三是营造在古代并没有上升至学术层面。主流思想家、学者很少关注。而主流的学问多数以文政类为主，无法给工学提供学术支持。

所以，要找寻中国古代桁架结构需要去民间（苏北金字梁架就是民间建筑嘛）、礼法约束不强、榫卯还未成熟的时代和地区看看。例如上古时期、某些地区等等，当然有没有我不清楚，只是这算个方向吧。

贴一下自己的自然辩证法课程小论文，非古建筑专业学生，德语区桁架那部分的论述可能并不准确，请各位知友指正。

在古代，对建筑中占多数的民居而言，以木为主材是世界通行的。除在我国盛行的榫卯斗栱外，不同地区的文明发展出各具特色的木结构体系，其区别体现了对力学研究水平的差异。本文简要介绍了古代力学研究与木结构发展的关系。

梁思成在《中国建筑史》中指出：「世界它系建筑，多渐采用石料以替代其原始之木构……中国始终保持木材为主要建筑材料，故其形式为木造结构之直接表现。其在结构方面之努力，则尽木材应用之能事，以臻实际之需要，而同时完成其本身完美之形体。」[1]我们常说：中国建筑是木造的历史，西方建筑是石造的历史；而实际上，这种看法有失偏颇。建筑用材的区别主要体现在宫殿、纪念物、宗教建筑等特殊类型的建筑中，对在古代建筑中占大多数的普通民居而言，以木为主材是世界通行的准则。考古发掘表明，在史前时代，世界各地的文明都以土木所筑的巢穴与窝棚作为居所，如黄河、尼罗河、幼发拉底河、多瑙河等流域地区，其大致形制如图1。

图1. 陕西半坡村圆型住房

图2. 原始榫卯

由于史前时代金属冶炼技术较差，早期的木结构中即已出现榫卯连接的技术。我国河姆渡文化遗址中即已发现运用榫卯连接的木构件，而欧洲出土的榫卯最长也有七千年的历史（图2）。这说明了榫卯并非中国古建筑的专利，也能够说明在东、西方地区，最早期的木结构体系是类似的。

在东方，商朝（约公元前17~11世纪）起出现了以黄土为台基的木结构宫殿，并初步掌握了纵向堆叠木料的井干式木结构技术。而在公元前1000年，木结构已成为古代埃及和希腊的基本梁柱结构形式；圣经还记载，所罗门王的庙宇由黎巴嫩雪松建造。[2]在此之后，木结构的体系出现了分化，东亚地区逐渐发展出一套由横平竖直的木构件间组成的斗栱体系，而欧洲地区则逐渐发展出一套由非正交的木构件组成的桁架体系。

从古至今，木结构是人类社会应用最广、历史最悠久、经验和理论最丰富的建筑结构体系。探讨东西方科技观之差，木结构技术是一块很好的「透镜」。

1. 古代东方木结构体系与力学的发展

东方木结构体系发源于中国，随文化交流先后传播到东南亚、朝鲜半岛和日本，其要素从小到大依次为榫卯（节点）、斗栱（构件）和抬梁/穿斗（整体结构），其中最关键的部分是斗栱。从现代力学的视角来看，经过千年发展的斗栱体系主要解决了三个问题：第一，屋顶受固定荷载时向下传力不均的问题；第二，构件在应对动荷载时的稳定性问题；第三，屋顶悬挑的问题。

根据出土的青铜器的形制推断，最早的斗栱出现于西周，是在榫卯的基础上，为减少应力在立柱与梁交接部位的集中，增加了一个方形木构件，称为「栌斗」。

[3]《春秋毂梁傅注疏》还记载了「瓜柱」，即将屋顶重力传到主梁的构件。

图3. 栌斗

秦汉时期，出现了将荷载进一步分散的构件「斗」、同样减小交接部位应力集中的构件「升」。结构分解图与考古资料如下图所示。至此，第一个均匀传力的问题得到了解决。

图4. 秦汉斗栱体系

图5. 汉代几种斗栱做法

从西周到西汉，木结构改进的理论依据是中国古代对材料刚性、韧性的一些定性认识。《墨经》指出：「发均悬，轻而发绝，不均也。均，其绝也莫绝。」头发丝在受力均匀时比受力不均时更不易断。现代力学的结论为，一类超静定问题中，构件需要均匀承受荷载。[4]但由于缺乏定量的计算，此时的结构构件还是按照经验布置的，没有严格的标准。

斗栱体系的第二个大进步发生在东汉至南北朝时期。一方面，引入了 「出跳」，即在立柱的基础上通过横向杆件向外悬挑，将斗栱置于其外端，增加了屋顶的面积；另一方面，增加了横向构件「枋」和斜向构件「叉手」，用来连接相邻的立柱，并形成了相对稳定的三角形结构。结构示意图与考古资料如下图所示。在中国力学史上，这一段时期并没有大的理论突破，因而这一技术革新并不是建立在理论指导的基础上的，而是仅按照经验予以改进。

图6. 连接立柱的枋

图7. 南北朝时期的梁枋与叉手

斗栱体系的第三个大进步发生在隋唐时期，是对此前「出跳」的改进。从现代力学的角度，出跳的构件属于一端固定的悬臂梁，这给立柱带来了较大的弯矩，不利于立柱的承重。因此，取消了此前出跳的做法，代之以新构件「华栱」和「昂」的组合做法。华栱借助杠杆原理，将出跳的方向由一向改为内外两向，抵消了不对称荷载在立柱上产生的弯矩。斜向构件「昂」则贯穿室内外，通过调整力臂的长度形成省力杠杆，进一步减小柱头弯矩。至此，中国木结构体系的核心——斗栱完全形成。典型斗栱的结构如下图所示。

图8. 宋《营造法式》中记载的一种斗栱做法

华栱和昂的出现同样具有理论基础，即杠杆原理。早在战国时期，《墨经》就认为：「则本短标长，两加焉，重相若，则标必下。」即向杠杆两侧施加相同的力，杠杆向力臂长的一侧偏移。这段总结略早于阿基米德的结论，但前者仅为定性，后者更加严密。和定性的杠杆原理相比，定量的杠杆原理直到南北朝时期才以不等臂秤的方式投入应用。[4]这一时间与昂的出现时间相仿，因此有理由认为定量杠杆原理催生了完全版本的斗栱结构。

唐以后的斗栱结构主要以构件尺寸上的优化为主，如规定构件的截面宽高比，尺寸模数化等，大幅度减少了用材量。由于宋代规定的木梁截面比例（3:2）介于18世纪Parent的计算结果（ [公式] ）和19世纪Young的结果（ [公式] ）之间，有研究据此认为，这些优化是基于成熟的力学计算的结果。这一结论并不可靠：查《清式营造则例》规定木梁截面比例为5:4，反而不及宋代合理，显然不是经力学计算得来的。作为对比，早在明代，《几何原本》、《远西奇器图说》等系统介绍西方数学、力学的书籍已出版，运用力学求解结构问题已经可行。因而，中国古代木结构的创新，特别是在明、清时期的创新，并未在严密的力学理论的指导下进行。

总体上看，东方古代木结构技术的发展是匀速的、渐进的，没有根本性的创新，这和其创新的理论依据是分不开的。它并未经过严密的科学理论的指导，而是更多依赖既有的工程经验，其结果是，一方面，技术的可靠性和稳定性极好，另一方面，技术的水平没有跨越性的提高。有趣的是，使用有限元法对斗栱结构的力学分析显示，其受力机理的复杂程度甚至超过很多现代结构。[6]

东方古代木结构技术是一个发展了三千年的黑箱。

2. 古代西方木结构体系与力学的发展

西方古建筑既是「石头的史诗」，也是「木头的史诗」，最经典的西方古建筑同时也是最经典的木结构建筑。著名的帕特农神庙在建成时，其屋顶是绘有彩画的木质屋架；2019年发生火灾的巴黎圣母院，被烧毁的也是两层楼高的木屋顶。

图9. 帕特农神庙复原图

和东方古建筑的「一家独大」相比，西方古建筑在形制、结构上更加多元，东欧地区用木材更多，西欧、南欧地区用石材更多。总体来说，在西方古建筑中，木结构的主要应用有三种情况：第一种是大型建筑，如教堂、宫殿和市政厅的木构屋顶；第二种是小型教堂、宫殿的主体结构；第三种是民宅的主体结构，即框架房屋。

最早出现的木结构是古希腊神殿的屋顶，这种屋顶属于檩屋顶（Purin roof），主要的结构构件是檩条，支承在下面的柱架上，是一种相对原始先期的屋顶，与我国古代的抬梁和穿斗屋顶类似。[7]檩屋顶的技术也被用作小型宫殿的主体结构，如大约建成于公元前6世纪的维克斯宫殿，长35米，宽21米，高12米。这一时期的木构件间的连接以简陋的榫卯结构为主。结构设计的理论基础是阿基

米德的杠杆原理：平衡条件下物体重量与距离成反比。

图10. 帕特农神庙和抬梁、穿斗式古建筑

图11. 维克斯宫殿复原示意图

公元前3世纪，罗马共和国发展出一套异于檩屋顶的新技术——弦屋顶（Spar roof）。工程师Vitruvius描述了这种结构形式：「两根相对的木料构成人字形，中间以横杆拉结。」从现代力学分析，这种结构使木料从受弯变为受压、拉，能够更好地利用杆件性能。当时已经会分辨受压和受拉杆件，并采用钉子加固的节点进行连接。[2]万神殿的入口就是用这种结构完成的（图12）。

图12. 万神殿入口屋架，跨度达到25米，形制已十分接近现代桁架结构

在弦屋顶体系中，涉及到非正交杆件间的角度计算，其理论基础是源自希腊的三角学。遗憾的是，这一先进的结构技术随著罗马的灭亡而基本失传。直到罗曼时代的中期，即12世纪，弦屋顶才重新出现。在义大利和拜占廷，弦屋顶的大体形制沿袭罗马时期的样式；而在欧洲的其他地区，早期的弦屋顶实际上是石质拱顶的简化，例如英格兰的曲木式结构（图13）。因此，它需要解决两个问题：第一，斜向传力带来的侧推力问题；第二，不同拱券间的横向连接问题。

图13. 曲木式结构，由弯曲的木梁组成

曲木式结构的跨度非常受限，而拜占庭式桁架的横向拉杆又阻挡视线。13~14世纪，为了提供没有横杆的大跨度空间，人们利用斜撑在上部相互交错形成剪刀型桁架，增加了杆件间连接点的数量，从而保证了整个拱架的稳定。（图14-1）剪刀型桁架的出现使得更高的屋架能够建成，这催生了竖向的传力拉杆；此外，更高挑的结构需要在侧向进行拉结，因而又催生了X形的侧向稳定构架。（图14-2）二者的结构作用与瓜柱、杪手类似。进一步地，为解决应力集中的问题，在杆件相交的位置添加斜撑，最终形成了完整的立凳式结构体系。（图14-3）

图14. 立凳式结构的发展过程

立凳式结构主要应用于德语区的建筑。15世纪，英格兰出现了托臂梁桁架，其受力机理类似于中国古建筑的「出跳」结构。至此，早期弦屋顶体系的发展已基本完善。由于这一时期的木构件连接的机制较为简单，因而没有过于复杂的节点，易于将建筑结构的工程经验转化为静力学理论。

另一方面，在正教国家，如俄罗斯等地，基于井干式木结构体系的教堂、宫殿也已走向成熟；但由于其结构效率较低，主要是保温考虑，因而不是最先进的结构方案，在此就不展开说明了。

文艺复兴时期是力学理论突飞猛进的一段时期，其中的图解法求解受力对建筑结构产生了革命性的影响。图解法的核心有三：力矢的图示，力的分解与合成和力平衡。荷兰人Simon Stevin曾在其1586年的著作《重力艺术的要素》中试图通过倾斜平面上的荷载试验，证明力分解与合成的平行四边形法则。[8]使用图解法计算出的结构体系，耗材更少，杆件之间的传力明确，基本都以受拉和受压为主，结构效率大为提高。1687年，Issac Newton发表《自然哲学的数学原理》，建立了系统性的力学体系，据此能够进行精确的结构计算；同一时期内，Jakob Bernoulli计算了悬臂梁的挠度曲线，并提出应力与应变的概念，据此能够进行简单的弹性力学计算。

17世纪之后，随著工业革命的开始，铸铁开始应用于木结构的连接件，并进一步逐渐替代木材作为桁架的主要材料，西方古代木结构开始向更加标准化、工业化的现代木结构转变。

总体上看，西方古代木结构技术的发展很早就达到了较高的水平，但经历了一次失传——再获得的过程，且在这一过程中经历多次大的革新，最终发展出多条技术路线。可以说，它的发展是变速的、多向的。西方木结构在发展的早期，已经有定量杠杆原理、三角学等可用的理论基础；中后期则有图解法受力分析。这使得结构体系的创新在大多数时期都建立在力学研究的基础上。不过，相对于斗栱的复杂程度，西方木结构在节点上的处理落后于东方木结构，这可能和其发展不连续有关。

参考文献

[1] 梁思成. 中国建筑史[J]. 2005.

[2] 郝春荣. 从中西木结构建筑发展看中国木结构建筑的前景[D]. 清华大学, 2004.

[3] 陈梦家. 西周铜器断代(二)[J]. 考古学报, 1955.

[4] 武际可. 力学史[M]. 重庆出版社, 2000.

[5] 赵均海. 中国古代木结构的结构特性研究[D]. 1998.

[6] 陈韦. 应县木塔斗栱力学性能及简化分析模型的研究[D]. 扬州大学, 2010.

[7] 刘妍，董书音.看不见的构架[EB/OL].https://www.douban.com/note/500937523/,2015-5-25.

[8] 孟宪川, 赵辰.图解静力学研究简史[J]. 建筑师, 2012.6.

部分插图来源

图1, 5, 7——刘敦桢. 中国古代建筑史[M]. 中国建筑工业出版社, 1984.

图3, 4, 6——https://www.zhihu.com/question/276438817/answer/389704983

图8——梁思成, 费慰梅, et al. 图像中国建筑史[M]. 百花文艺出版社, 2001.

图10, 14-2, 14-3——https://www.douban.com/note/500937523/

图12, 14-1——郝春荣. 从中西木结构建筑发展看中国木结构建筑的前景[D]. 清华大学, 2004.

中国的古代建筑，一般都是抬梁式结构，或穿斗式大架。没有太明显的桁架结构。

不大量采用桁架结构，主要是由当时的建筑技术决定的。

传统的抬梁式结构，虽然有耗材较多，跨度较小，力学结构不太科学的缺点，但是抬梁式结构的梁架层，在抬梁式结构的木结构建筑当中，也有著一个耗材小、跨度大的桁架结构没有的优势——那就是厚实笨重的梁架层，可以凭借其自重产生的巨大压力，最大限度的维系其下方柱网层的稳定。因为梁架层的巨大压力，通过铺作层传导至柱脚以后，可以增加柱脚与柱础墩之间的动摩擦系数，从而避免柱脚在建筑物遭受外力破坏的时候，发生明显的移位。但是这种将大架直接「摆」在下方地基结构之上的做法，在抵抗破坏方面，也是十分有优势的。即便是穿斗式大架，其底层逻辑，依然是榑～柱～柱础～地基的垂直传导受力模式。

实际上这就是一个环环相扣的技术体系。并不能简单的就认为某个环节的技术就是落后或者是先进的。

不过既然说到桁架，倒是大凉山地区的一种穿斗式的木拱架结构，具有桁架的一些特征。但其底层的力学结构逻辑，依然与西洋式桁架有所不同。

桁架的承重方式是把重力转化为杆件的受拉与受压，而不是看起来有个斜著的构件就是桁架，所以中国就不存在过这东西，什么大叉手，斜撑都不属于桁架。

不要陷入西方构架政治正确的怪圈。

个人觉得主要在于木头热胀冷缩后容易变形，所以小构建拼合后的木桁架，在结构形态上不够稳定。

而钢结构部件本身和结点的刚性，可以控制其曲变程度。

所以在木结构上需要小件拼合的受力结构部件，如斗拱，排列都很致密，并且不会发生旋转。。

应该是没有，就像题主你说的，有也是类似

我觉得最主要的原因是中国古代没有专门研究结构力学的专家吧。那年代研究自然科学的少之又少，啥事都靠经验论。。能发展成现在这样已经算是巅峰也可以说是瓶颈了

1.地震；

中国一般每十几年就会发生在欧洲不可想像的七八级的大地震，而且距离古都非常近——例如：北京紫禁城东边40公里就是八级大地震的震中。例如：汉唐古都长安以东不到80公里就是八级大地震的震中。没哪个文明古国有中国这种环境。

所以，中国古建筑第一要关注的是抗震。所以，中国古建筑房梁一定要厚重。而且还要让梁柱能有一定幅度的活动余地，以减弱地震作用。古代那种拿木钉木栓建造的桁架就很不可靠。哪怕中国出产比欧洲更好的橡木或者比橡木更好的木材。

2.大风；

中国每年都会发生在欧洲不可想像的大风天气。就算是内地，也经常是各种吹倒成片大树和房屋的大风。

3.白蚁；

中国是世界上白蚁灾害最严重的国家。中国有426种白蚁，而欧洲只有10种。中国所有的古都都处于白蚁肆虐区。不仅仅是白蚁，还有一些其它的蠹虫等等，也会危害木材。桁架拼接的地方太多，白蚁更易侵入。

4.温度和湿度的剧烈变化。

中国温度和湿度的变化远远比欧洲剧烈得多。这就意味著，木材更容易开裂、并因为潮湿而腐朽。所以，除了选用木性更稳定的木材（例如：桢楠。楠木也比栎木更抗白蚁）、纹理通直的木材（纹理歪斜的开裂很大可能就直接压断了）之外，还要在木材外面刷油漆进行保护，降低木材含水量变化的幅度。而木桁架拼接的地方太多、而且一有小地震、风动、干湿变化等等，连接处就会拉个大口子。这样就会导致拼接的胀缩更严重、更易腐朽、更容易被白蚁侵入。总之，更容易被破坏。

所以，中国古代难以发展出桁架。因为古代桁架不适合中国的环境。实际上，中国古代并不缺这种30多米的石拱或者20多米的石梁拱技术。隋代跨度30多米的赵州桥，在明代毁于火灾（运柴火的船在桥下躲雨、不慎起火），然后明朝进行了重建。宋代跨度20多米的虎渡桥，在明代也进行了重建。20多米的木梁建筑也有清代的遗存——实际上，明朝跑到马来亚去砍过30多米长的木料，清朝也跑西南原始森林砍过30多米长的楠木。10几米到20来米的优质木材就更多了。但明清时代从来没有修建跨度20多米木建筑的需求——除了清中期京剧兴起后，为了修戏楼建过跨度20多米的木建筑外。

总之。桁架很好。但要看当时的具体使用环境和技术水平。否则，就会水土不服。

有人可能会提到太和殿（清太和殿比明奉天殿和皇极殿要小很多），认为开间大更好云云。但实际上，太和殿并不是开会的地方，而是举行仪式，带有浓厚宗教氛围的地方（皇帝作为天子本身就是上帝在人间的代表），而密布的柱子不仅是更早原始时代在森林中进行祭祀留下的文化痕迹，也能体现出一种森严的等级秩序。而这种等级秩序的核心是——皇帝，而不是天。而过于高大的建筑，会严重削弱皇帝的威严和神圣感——结果变成了建筑受到崇拜，而不是坐在金銮殿上的皇帝受到崇拜。

不仅如此，从美观的角度来看，如果追求大跨度，那太和殿就必须加高，不然会显得天花板很矮，很压抑。但是，如果进一步加高太和殿，那几乎整个北京城、从正阳门到神武门都得重建、加高、扩建。因为这是一个建筑群、一个整体。不然的话，就会显得比例失调。

如果想看太和殿下大到变形的样子，可以参考一下世界上最大的单体木结构建筑——日本的东大寺（日本天皇、将军、关白 都没给自己建过这么大的木建筑，只有坐著仍高达16米的大佛，才不会被建筑给盖过风头。中国也是一样）。

当然，还有一种变通的方式，那就是把太和殿变成一个前厅，而把中和殿（明华盖殿）弄成实际上的大殿会议厅。这样就可以在不妨碍殿前视觉效果的情况下，用桁架把中和殿加高加大，甚至内部直接弄成大拱顶。

你说的没有发明出来嘛，

那玩意好像是西方发明出来的

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