據我所知，中國古代建築是有類似於桁架的結構的，比如應縣木塔和觀音閣的斜撐，又或是崇福寺觀音殿的雙重大叉手、佛光寺文殊殿的縱架、蘇北金字梁等。那麼中國古代到底有沒有桁架，而且中國古人又是如何理解類似於桁架的結構的？

通常情況下，在砌築拱券之時，需要通過模板對磚石進行逐個定位與支頂，以保障拱券能夠順利成型。而作為需要在建造完成後即拆除的骨架，模板的支架系統顯然是需要便宜輕便的，小截面的木料顯然會成為首要選擇。

而在對拱券建造技術的不斷探索中，關於兩件事的經驗是必然會發生積累與進步的，其一為幾何，涉及到準確定位；其二則為模板技術，誰能用如何用更少的料支撐起更重的荷載與更大的跨度，誰就能在建造市場上獲得更多。

而這二者共同進步，桁架作為最效率的技術選型，幾乎是必然出現的。而通常認為的現存最早的關於木桁架的實物例證（浮雕）正是出現在公元2世紀的羅馬，或許也隱含著桁架與拱券之間的關聯。

發現桁架優勢之後，將其當作主要結構技術大力發展也理所應當。但值得注意的是，同平座斜撐一樣，西方在運用桁架時也多將其藏於拱頂或天花之上、或橋樑之下，僅提供結構意義，而較少用桁架本身進行空間表達（偶有裝飾性強的做法，表現的是線腳與界面，較少涉及到空間）。

而帶著這種視角看回國內，則可發現：

放眼至搭材作、腳手架等處，儘管與西方模板面臨相似問題，也同樣不忌諱大量的斜向構件，但由於對拱券本身的發展不足，木模板-支架-釘的組合極少出現在需求內（通常所用杉篙或竹材腳手架由於經濟性與材性問題僅適合綁紮而不適合釘固），相關技術也未有蓬勃發展的土壤——即便棚架工匠們能夠運用竹篙搭出巨大跨度的臨時戲棚，卻也並不能廣泛推廣至大木體系下的建造之中；

早期部分漢代陶樓明器上連廊處用彩繪表現的斜向圖案，若從技術而非符號角度理解或許最接近中國桁架發展的原點，但由於後續對民間高層建築的打擊導致高空連廊發展的夭折，其需求也重新歸零，難以繼續發展；金字梁、大叉手、平座層斜撐等等形式類似的產物即使出現，卻仍在大木體系之下，其尺度與節點需要同其他大木構件協同，並無法充分施展通過小料製造大跨的技術優勢，同時又損失了大木體系自身的空間表現力，最終則被大木體系自身的發展所消化；

畢竟在技術選擇上，不僅僅有對效率的考慮，也有對效果的追求。

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這是個值得探討的好問題。

從真正的桁架結構來說，蘇北金字樑架算桁架。其他的，比如說觀音閣、釋迦塔的暗層那些斜撐只是因為古人覺得外表看不見，為了圖省事，做法上直接了一些導致的桁架。包括一些暗層的斗拱也整得很直接，甚至把所有的小鬥都直接取消了。

之所以桁架沒有在中國展開我覺得有這幾點原因：

一是豎向疊壘木方的方式是一種便捷有效的建築手段。使得後世工匠陷入舒適區而疏於探新了。這種方式成為官方主流以後，傳統的禮法制度對其進行解釋和約束。那麼創新意味著反叛。

二是中國古建築榫卯直上直下，下進上退的組合方式限制和固化了人們的眼界和思想。包括那些大叉手結構也是這樣組合的。而這種單一、對稱的組合方式不足以產生桁架結構。

三是營造在古代並沒有上升至學術層面。主流思想家、學者很少關注。而主流的學問多數以文政類為主，無法給工學提供學術支持。

所以，要找尋中國古代桁架結構需要去民間（蘇北金字樑架就是民間建築嘛）、禮法約束不強、榫卯還未成熟的時代和地區看看。例如上古時期、某些地區等等，當然有沒有我不清楚，只是這算個方向吧。

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貼一下自己的自然辯證法課程小論文，非古建築專業學生，德語區桁架那部分的論述可能並不準確，請各位知友指正。

在古代，對建築中佔多數的民居而言，以木為主材是世界通行的。除在我國盛行的榫卯斗栱外，不同地區的文明發展出各具特色的木結構體系，其區別體現了對力學研究水平的差異。本文簡要介紹了古代力學研究與木結構發展的關係。

梁思成在《中國建築史》中指出：「世界它系建築，多漸採用石料以替代其原始之木構……中國始終保持木材為主要建築材料，故其形式為木造結構之直接表現。其在結構方面之努力，則盡木材應用之能事，以臻實際之需要，而同時完成其本身完美之形體。」[1]我們常說：中國建築是木造的歷史，西方建築是石造的歷史；而實際上，這種看法有失偏頗。建築用材的區別主要體現在宮殿、紀念物、宗教建築等特殊類型的建築中，對在古代建築中佔大多數的普通民居而言，以木為主材是世界通行的準則。考古發掘表明，在史前時代，世界各地的文明都以土木所築的巢穴與窩棚作為居所，如黃河、尼羅河、幼發拉底河、多瑙河等流域地區，其大致形制如圖1。

圖1. 陝西半坡村圓型住房

圖2. 原始榫卯

由於史前時代金屬冶煉技術較差，早期的木結構中即已出現榫卯連接的技術。我國河姆渡文化遺址中即已發現運用榫卯連接的木構件，而歐洲出土的榫卯最長也有七千年的歷史（圖2）。這說明瞭榫卯並非中國古建築的專利，也能夠說明在東、西方地區，最早期的木結構體系是類似的。

在東方，商朝（約公元前17~11世紀）起出現了以黃土為臺基的木結構宮殿，並初步掌握了縱向堆疊木料的井乾式木結構技術。而在公元前1000年，木結構已成為古代埃及和希臘的基本樑柱結構形式；聖經還記載，所羅門王的廟宇由黎巴嫩雪松建造。[2]在此之後，木結構的體系出現了分化，東亞地區逐漸發展出一套由橫平豎直的木構件間組成的斗栱體系，而歐洲地區則逐漸發展出一套由非正交的木構件組成的桁架體系。

從古至今，木結構是人類社會應用最廣、歷史最悠久、經驗和理論最豐富的建築結構體系。探討東西方科技觀之差，木結構技術是一塊很好的「透鏡」。

1. 古代東方木結構體系與力學的發展

東方木結構體系發源於中國，隨文化交流先後傳播到東南亞、朝鮮半島和日本，其要素從小到大依次為榫卯（節點）、斗栱（構件）和抬梁/穿鬥（整體結構），其中最關鍵的部分是斗栱。從現代力學的視角來看，經過千年發展的斗栱體系主要解決了三個問題：第一，屋頂受固定荷載時向下傳力不均的問題；第二，構件在應對動荷載時的穩定性問題；第三，屋頂懸挑的問題。

根據出土的青銅器的形制推斷，最早的斗栱出現於西周，是在榫卯的基礎上，為減少應力在立柱與梁交接部位的集中，增加了一個方形木構件，稱為「櫨鬥」。

[3]《春秋轂梁傅註疏》還記載了「瓜柱」，即將屋頂重力傳到主樑的構件。

圖3. 櫨鬥

秦漢時期，出現了將荷載進一步分散的構件「鬥」、同樣減小交接部位應力集中的構件「升」。結構分解圖與考古資料如下圖所示。至此，第一個均勻傳力的問題得到了解決。

圖4. 秦漢斗栱體系

圖5. 漢代幾種斗栱做法

從西周到西漢，木結構改進的理論依據是中國古代對材料剛性、韌性的一些定性認識。《墨經》指出：「發均懸，輕而發絕，不均也。均，其絕也莫絕。」頭髮絲在受力均勻時比受力不均時更不易斷。現代力學的結論為，一類超靜定問題中，構件需要均勻承受荷載。[4]但由於缺乏定量的計算，此時的結構構件還是按照經驗佈置的，沒有嚴格的標準。

斗栱體系的第二個大進步發生在東漢至南北朝時期。一方面，引入了 「出跳」，即在立柱的基礎上通過橫向桿件向外懸挑，將斗栱置於其外端，增加了屋頂的面積；另一方面，增加了橫向構件「枋」和斜向構件「叉手」，用來連接相鄰的立柱，並形成了相對穩定的三角形結構。結構示意圖與考古資料如下圖所示。在中國力學史上，這一段時期並沒有大的理論突破，因而這一技術革新並不是建立在理論指導的基礎上的，而是僅按照經驗予以改進。

圖6. 連接立柱的枋

圖7. 南北朝時期的梁枋與叉手

斗栱體系的第三個大進步發生在隋唐時期，是對此前「出跳」的改進。從現代力學的角度，出跳的構件屬於一端固定的懸臂樑，這給立柱帶來了較大的彎矩，不利於立柱的承重。因此，取消了此前出跳的做法，代之以新構件「華栱」和「昂」的組合做法。華栱藉助槓桿原理，將出跳的方向由一向改為內外兩向，抵消了不對稱荷載在立柱上產生的彎矩。斜向構件「昂」則貫穿室內外，通過調整力臂的長度形成省力槓桿，進一步減小柱頭彎矩。至此，中國木結構體系的核心——斗栱完全形成。典型斗栱的結構如下圖所示。

圖8. 宋《營造法式》中記載的一種斗栱做法

華栱和昂的出現同樣具有理論基礎，即槓桿原理。早在戰國時期，《墨經》就認為：「則本短標長，兩加焉，重相若，則標必下。」即向槓桿兩側施加相同的力，槓桿向力臂長的一側偏移。這段總結略早於阿基米德的結論，但前者僅為定性，後者更加嚴密。和定性的槓桿原理相比，定量的槓桿原理直到南北朝時期才以不等臂秤的方式投入應用。[4]這一時間與昂的出現時間相仿，因此有理由認為定量槓桿原理催生了完全版本的斗栱結構。

唐以後的斗栱結構主要以構件尺寸上的優化為主，如規定構件的截面寬高比，尺寸模數化等，大幅度減少了用材量。由於宋代規定的木樑截面比例（3:2）介於18世紀Parent的計算結果（ ）和19世紀Young的結果（ ）之間，有研究據此認為，這些優化是基於成熟的力學計算的結果。這一結論並不可靠：查《清式營造則例》規定木樑截面比例為5:4，反而不及宋代合理，顯然不是經力學計算得來的。作為對比，早在明代，《幾何原本》、《遠西奇器圖說》等系統介紹西方數學、力學的書籍已出版，運用力學求解結構問題已經可行。因而，中國古代木結構的創新，特別是在明、清時期的創新，並未在嚴密的力學理論的指導下進行。

總體上看，東方古代木結構技術的發展是勻速的、漸進的，沒有根本性的創新，這和其創新的理論依據是分不開的。它並未經過嚴密的科學理論的指導，而是更多依賴既有的工程經驗，其結果是，一方面，技術的可靠性和穩定性極好，另一方面，技術的水平沒有跨越性的提高。有趣的是，使用有限元法對斗栱結構的力學分析顯示，其受力機理的複雜程度甚至超過很多現代結構。[6]

東方古代木結構技術是一個發展了三千年的黑箱。

2. 古代西方木結構體系與力學的發展

西方古建築既是「石頭的史詩」，也是「木頭的史詩」，最經典的西方古建築同時也是最經典的木結構建築。著名的帕特農神廟在建成時，其屋頂是繪有彩畫的木質屋架；2019年發生火災的巴黎聖母院，被燒毀的也是兩層樓高的木屋頂。

圖9. 帕特農神廟復原圖

和東方古建築的「一家獨大」相比，西方古建築在形制、結構上更加多元，東歐地區用木材更多，西歐、南歐地區用石材更多。總體來說，在西方古建築中，木結構的主要應用有三種情況：第一種是大型建築，如教堂、宮殿和市政廳的木構屋頂；第二種是小型教堂、宮殿的主體結構；第三種是民宅的主體結構，即框架房屋。

最早出現的木結構是古希臘神殿的屋頂，這種屋頂屬於檁屋頂（Purin roof），主要的結構構件是檁條，支承在下面的柱架上，是一種相對原始先期的屋頂，與我國古代的抬梁和穿鬥屋頂類似。[7]檁屋頂的技術也被用作小型宮殿的主體結構，如大約建成於公元前6世紀的維克斯宮殿，長35米，寬21米，高12米。這一時期的木構件間的連接以簡陋的榫卯結構為主。結構設計的理論基礎是阿基

米德的槓桿原理：平衡條件下物體重量與距離成反比。

圖10. 帕特農神廟和抬梁、穿鬥式古建築

圖11. 維克斯宮殿復原示意圖

公元前3世紀，羅馬共和國發展出一套異於檁屋頂的新技術——弦屋頂（Spar roof）。工程師Vitruvius描述了這種結構形式：「兩根相對的木料構成人字形，中間以橫杆拉結。」從現代力學分析，這種結構使木料從受彎變為受壓、拉，能夠更好地利用桿件性能。當時已經會分辨受壓和受拉桿件，並採用釘子加固的節點進行連接。[2]萬神殿的入口就是用這種結構完成的（圖12）。

圖12. 萬神殿入口屋架，跨度達到25米，形制已十分接近現代桁架結構

在弦屋頂體系中，涉及到非正交桿件間的角度計算，其理論基礎是源自希臘的三角學。遺憾的是，這一先進的結構技術隨著羅馬的滅亡而基本失傳。直到羅曼時代的中期，即12世紀，弦屋頂才重新出現。在義大利和拜佔廷，弦屋頂的大體形制沿襲羅馬時期的樣式；而在歐洲的其他地區，早期的弦屋頂實際上是石質拱頂的簡化，例如英格蘭的曲木式結構（圖13）。因此，它需要解決兩個問題：第一，斜向傳力帶來的側推力問題；第二，不同拱券間的橫向連接問題。

圖13. 曲木式結構，由彎曲的木樑組成

曲木式結構的跨度非常受限，而拜占庭式桁架的橫向拉桿又阻擋視線。13~14世紀，為了提供沒有橫杆的大跨度空間，人們利用斜撐在上部相互交錯形成剪刀型桁架，增加了桿件間連接點的數量，從而保證了整個拱架的穩定。（圖14-1）剪刀型桁架的出現使得更高的屋架能夠建成，這催生了豎向的傳力拉桿；此外，更高挑的結構需要在側向進行拉結，因而又催生了X形的側向穩定構架。（圖14-2）二者的結構作用與瓜柱、杪手類似。進一步地，為解決應力集中的問題，在桿件相交的位置添加斜撐，最終形成了完整的立凳式結構體系。（圖14-3）

圖14. 立凳式結構的發展過程

立凳式結構主要應用於德語區的建築。15世紀，英格蘭出現了託臂梁桁架，其受力機理類似於中國古建築的「出跳」結構。至此，早期弦屋頂體系的發展已基本完善。由於這一時期的木構件連接的機制較為簡單，因而沒有過於複雜的節點，易於將建築結構的工程經驗轉化為靜力學理論。

另一方面，在正教國家，如俄羅斯等地，基於井乾式木結構體系的教堂、宮殿也已走向成熟；但由於其結構效率較低，主要是保溫考慮，因而不是最先進的結構方案，在此就不展開說明瞭。

文藝復興時期是力學理論突飛猛進的一段時期，其中的圖解法求解受力對建築結構產生了革命性的影響。圖解法的核心有三：力矢的圖示，力的分解與合成和力平衡。荷蘭人Simon Stevin曾在其1586年的著作《重力藝術的要素》中試圖通過傾斜平面上的荷載試驗，證明力分解與合成的平行四邊形法則。[8]使用圖解法計算出的結構體系，耗材更少，桿件之間的傳力明確，基本都以受拉和受壓為主，結構效率大為提高。1687年，Issac Newton發表《自然哲學的數學原理》，建立了系統性的力學體系，據此能夠進行精確的結構計算；同一時期內，Jakob Bernoulli計算了懸臂樑的撓度曲線，並提出應力與應變的概念，據此能夠進行簡單的彈性力學計算。

17世紀之後，隨著工業革命的開始，鑄鐵開始應用於木結構的連接件，並進一步逐漸替代木材作為桁架的主要材料，西方古代木結構開始向更加標準化、工業化的現代木結構轉變。

總體上看，西方古代木結構技術的發展很早就達到了較高的水平，但經歷了一次失傳——再獲得的過程，且在這一過程中經歷多次大的革新，最終發展出多條技術路線。可以說，它的發展是變速的、多向的。西方木結構在發展的早期，已經有定量槓桿原理、三角學等可用的理論基礎；中後期則有圖解法受力分析。這使得結構體系的創新在大多數時期都建立在力學研究的基礎上。不過，相對於斗栱的複雜程度，西方木結構在節點上的處理落後於東方木結構，這可能和其發展不連續有關。

參考文獻

[1] 梁思成. 中國建築史[J]. 2005.

[2] 郝春榮. 從中西木結構建築發展看中國木結構建築的前景[D]. 清華大學, 2004.

[3] 陳夢家. 西周銅器斷代(二)[J]. 考古學報, 1955.

[4] 武際可. 力學史[M]. 重慶出版社, 2000.

[5] 趙均海. 中國古代木結構的結構特性研究[D]. 1998.

[6] 陳韋. 應縣木塔斗栱力學性能及簡化分析模型的研究[D]. 揚州大學, 2010.

[7] 劉妍，董書音.看不見的構架[EB/OL].https://www.douban.com/note/500937523/,2015-5-25.

[8] 孟憲川, 趙辰.圖解靜力學研究簡史[J]. 建築師, 2012.6.

部分插圖來源

圖1, 5, 7——劉敦楨. 中國古代建築史[M]. 中國建築工業出版社, 1984.

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

圖8——梁思成, 費慰梅, et al. 圖像中國建築史[M]. 百花文藝出版社, 2001.

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

圖12, 14-1——郝春榮. 從中西木結構建築發展看中國木結構建築的前景[D]. 清華大學, 2004.

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中國的古代建築，一般都是抬梁式結構，或穿鬥式大架。沒有太明顯的桁架結構。

不大量採用桁架結構，主要是由當時的建築技術決定的。

傳統的抬梁式結構，雖然有耗材較多，跨度較小，力學結構不太科學的缺點，但是抬梁式結構的樑架層，在抬梁式結構的木結構建築當中，也有著一個耗材小、跨度大的桁架結構沒有的優勢——那就是厚實笨重的樑架層，可以憑藉其自重產生的巨大壓力，最大限度的維繫其下方柱網層的穩定。因為樑架層的巨大壓力，通過鋪作層傳導至柱腳以後，可以增加柱腳與柱礎墩之間的動摩擦係數，從而避免柱腳在建築物遭受外力破壞的時候，發生明顯的移位。但是這種將大架直接「擺」在下方地基結構之上的做法，在抵抗破壞方面，也是十分有優勢的。即便是穿鬥式大架，其底層邏輯，依然是榑～柱～柱礎～地基的垂直傳導受力模式。

實際上這就是一個環環相扣的技術體系。並不能簡單的就認為某個環節的技術就是落後或者是先進的。

不過既然說到桁架，倒是大涼山地區的一種穿鬥式的木拱架結構，具有桁架的一些特徵。但其底層的力學結構邏輯，依然與西洋式桁架有所不同。

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桁架的承重方式是把重力轉化為桿件的受拉與受壓，而不是看起來有個斜著的構件就是桁架，所以中國就不存在過這東西，什麼大叉手，斜撐都不屬於桁架。

不要陷入西方構架政治正確的怪圈。

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個人覺得主要在於木頭熱脹冷縮後容易變形，所以小構建拼合後的木桁架，在結構形態上不夠穩定。

而鋼結構部件本身和結點的剛性，可以控制其曲變程度。

所以在木結構上需要小件拼合的受力結構部件，如斗拱，排列都很緻密，並且不會發生旋轉。。

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應該是沒有，就像題主你說的，有也是類似

我覺得最主要的原因是中國古代沒有專門研究結構力學的專家吧。那年代研究自然科學的少之又少，啥事都靠經驗論。。能發展成現在這樣已經算是巔峯也可以說是瓶頸了

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1.地震；

中國一般每十幾年就會發生在歐洲不可想像的七八級的大地震，而且距離古都非常近——例如：北京紫禁城東邊40公里就是八級大地震的震中。例如：漢唐古都長安以東不到80公里就是八級大地震的震中。沒哪個文明古國有中國這種環境。

所以，中國古建築第一要關注的是抗震。所以，中國古建築房梁一定要厚重。而且還要讓樑柱能有一定幅度的活動餘地，以減弱地震作用。古代那種拿木釘木栓建造的桁架就很不可靠。哪怕中國出產比歐洲更好的橡木或者比橡木更好的木材。

2.大風；

中國每年都會發生在歐洲不可想像的大風天氣。就算是內地，也經常是各種吹倒成片大樹和房屋的大風。

3.白蟻；

中國是世界上白蟻災害最嚴重的國家。中國有426種白蟻，而歐洲只有10種。中國所有的古都都處於白蟻肆虐區。不僅僅是白蟻，還有一些其它的蠹蟲等等，也會危害木材。桁架拼接的地方太多，白蟻更易侵入。

4.溫度和濕度的劇烈變化。

中國溫度和濕度的變化遠遠比歐洲劇烈得多。這就意味著，木材更容易開裂、並因為潮濕而腐朽。所以，除了選用木性更穩定的木材（例如：楨楠。楠木也比櫟木更抗白蟻）、紋理通直的木材（紋理歪斜的開裂很大可能就直接壓斷了）之外，還要在木材外面刷油漆進行保護，降低木材含水量變化的幅度。而木桁架拼接的地方太多、而且一有小地震、風動、乾濕變化等等，連接處就會拉個大口子。這樣就會導致拼接的脹縮更嚴重、更易腐朽、更容易被白蟻侵入。總之，更容易被破壞。

所以，中國古代難以發展出桁架。因為古代桁架不適閤中國的環境。實際上，中國古代並不缺這種30多米的石拱或者20多米的石樑拱技術。隋代跨度30多米的趙州橋，在明代毀於火災（運柴火的船在橋下躲雨、不慎起火），然後明朝進行了重建。宋代跨度20多米的虎渡橋，在明代也進行了重建。20多米的木樑建築也有清代的遺存——實際上，明朝跑到馬來亞去砍過30多米長的木料，清朝也跑西南原始森林砍過30多米長的楠木。10幾米到20來米的優質木材就更多了。但明清時代從來沒有修建跨度20多米木建築的需求——除了清中期京劇興起後，為了修戲樓建過跨度20多米的木建築外。

總之。桁架很好。但要看當時的具體使用環境和技術水平。否則，就會水土不服。

有人可能會提到太和殿（清太和殿比明奉天殿和皇極殿要小很多），認為開間大更好云云。但實際上，太和殿並不是開會的地方，而是舉行儀式，帶有濃厚宗教氛圍的地方（皇帝作為天子本身就是上帝在人間的代表），而密佈的柱子不僅是更早原始時代在森林中進行祭祀留下的文化痕跡，也能體現出一種森嚴的等級秩序。而這種等級秩序的核心是——皇帝，而不是天。而過於高大的建築，會嚴重削弱皇帝的威嚴和神聖感——結果變成了建築受到崇拜，而不是坐在金鑾殿上的皇帝受到崇拜。

不僅如此，從美觀的角度來看，如果追求大跨度，那太和殿就必須加高，不然會顯得天花板很矮，很壓抑。但是，如果進一步加高太和殿，那幾乎整個北京城、從正陽門到神武門都得重建、加高、擴建。因為這是一個建築羣、一個整體。不然的話，就會顯得比例失調。

如果想看太和殿下大到變形的樣子，可以參考一下世界上最大的單體木結構建築——日本的東大寺（日本天皇、將軍、關白 都沒給自己建過這麼大的木建築，只有坐著仍高達16米的大佛，纔不會被建築給蓋過風頭。中國也是一樣）。

當然，還有一種變通的方式，那就是把太和殿變成一個前廳，而把中和殿（明華蓋殿）弄成實際上的大殿會議廳。這樣就可以在不妨礙殿前視覺效果的情況下，用桁架把中和殿加高加大，甚至內部直接弄成大拱頂。

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你說的沒有發明出來嘛，

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那玩意好像是西方發明出來的

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