- 中國古建筑構造技術(第二版)
- 王曉華主編
- 3257字
- 2020-04-30 18:49:12
第四節 中國古建筑中的建筑尺度體系
建筑設計標準化在我國的出現應不晚于隋唐時期,在現存的唐代建筑五臺山佛光寺大殿中就已經表現出“以材為祖”的特征。設計標準化的具體表現之一就是在設計及施工中采用了“模數”。這有利于縮短設計和施工的周期,從而達到提高勞動生產效率、避免材料浪費和降低工程造價的目的。
一、模數
模數是選定的尺寸單位,以作為建筑設計中尺度協調的增值單位。現代建筑設計中常采用三種模數,即基本模數、擴大模數和分模數。
基本模數的數值規定為100mm,符號是M,主要應用于建筑物的層高、門窗洞口和構配件截面。
擴大模數是基本模數的整倍數。其中,水平擴大模數的基數為3M、6M、12M、15M、30M、60M共6個,其相應的尺寸分別為300mm、600mm、1200mm、1500mm、3000mm、6000mm作為建筑參數。豎向擴大模數的基數為3M、6M,其相應的尺寸分別為300mm、600mm。作為建筑參數,擴大模數主要應用于建筑物開間、進深(柱距與跨度)、層高、構配件截面尺寸及門窗洞口。
分模數指整數除基本模數的數值。分模數的基數為1/10M、1/5M、1/2M共3個,其相應尺寸分別為10mm、20mm、50mm。分模數主要應用于建筑縫隙、構造節點和構配件截面等。建筑模數系列詳見表1-3。
表1-3 建筑模數系列 單位:mm


二、宋《營造法式》時期的建筑尺度體系
1.營造尺制
營造尺是歷代工部依據律尺頒布的用于土木營造的標準用尺,歷代官方宮殿建筑、衙署、寺觀和民宅府第基本以此為準。中國古代營造尺長隨著歷史的發展呈不斷增加的現象,詳見表1-4。
表1-4 中國歷代營造尺長一覽表

注:1.參看吳承洛編,《中國度量衡史》,上海:商務印書館,1937年。
2.參看丘光明編,《中國歷代度量衡考》,北京:科學出版社,1992年。
宋《營造法式》共記述了壕寨、石作、大木作、小木作、雕作、旋作、鋸作、竹作、瓦作、泥作、彩畫作、磚作、窯作13個工種制度。除了大木作外其他諸作均采用營造尺制。如《營造法式》第三卷壕寨制度中規定“筑墻之制:每墻厚三尺,則高九尺;其上斜收,比厚減半。若高增三尺,則厚加一尺;減亦如之”。在石作制度中規定“造柱礎之制:其方倍柱之徑。方一尺四寸以下者,每方一尺,厚八寸;方三尺以上者,厚減方之半;方四尺以上者,以厚三尺為率。若造覆盆,每方一尺,覆盆高一寸;每覆盆高一寸,盆唇厚一分。如仰覆蓮華,其高加覆盆一倍”。這里所指的尺寸就是宋代的營造尺。從表1-4中我們可以看出,1宋營造尺,折算為現代尺寸約為31.2cm。
2.材分制
(1)材、分、栔的概念
①材。材是宋官式建筑使用的基本模數,以單栱或素方用料的斷面尺寸為一材,標準材的高寬比為3∶2,材的實質是構件用料的截面形態,如當構件截面高為15分、寬為10分則稱為單材,并不包含具體尺寸,材的具體尺寸根據用材的等級而定。
②分。分是與材聯系的最小尺度單位?!稜I造法式》中將材高劃分為15份,材寬劃分為10份,每一份稱為一分。分的具體尺寸也要根據用材的等級而定。
③栔。單純用材作為衡量建筑物及其構件的單位還不夠靈活,《營造法式》中又將兩層斗栱之間填充的斷面尺寸定為一“栔”,并規定一栔高為6分,寬為4分。
④足材。一單材加一栔稱為足材。
材、分、栔的概念詳見圖1-2。

圖1-2 材、分、栔的概念
(2)“以材為祖”的模數思想和材分八等的技術規范 宋《營造法式·大木作制度一》中指出“凡構屋之制,皆以材為祖。材有八等,度屋之大小,因而用之”。就是說,房屋的設計、建造,在任何情況下都要以材作為最基本的依據,并規定材劃分為八個等級,設計者、施工者可以根據所建房屋的大小,選用相應的用材等級。詳見圖1-3和表1-5。

圖1-3 宋《營造法式》材分八等之圖示(單位:宋營造尺)
表1-5 材分八等的技術規范

注:本表中寸指的是宋代營造尺長,1寸約合31.2mm。
從圖1-3和表1-5中我們可以看出,八個等級尺寸并不是完全按照等差級數遞減的,而是大致分為三組,第一組包括一、二、三等材,每等材之間高度相差0.75寸,寬度相差0.5寸;第二組為四、五、六等材,每等材之間高度相差0.6寸,寬度相差0.4寸;第三組包括七、八等材,兩者之間高度相差0.75寸,寬度相差0.5寸。第一組主要適用于殿閣類大型房屋,第二組主要適用于廳堂類的中型房屋,第三類主要適用于附屬建筑及裝飾裝修,如小亭榭及殿內藻井等。另外在同一建筑中也可以通過選擇不同的材分等級,來控制各部分的用材尺度,比如說帶有副階的大殿,其副階用材,《營造法式》就規定“減殿身一等”,即副階用材比殿身低一級。
(3)材分制的模數表現 宋《營造法式·大木作制度一》中指出“凡屋宇之高深,名物之短長,曲直舉折之勢,規矩繩墨之宜,皆以所用材之分,以為制度焉”。即房屋的間廣、進深、柱高、舉高,各構件的尺寸與形狀都是以用材制度作為依據的。以柱、梁、槫、椽為例,詳見表1-6。
表1-6 材分制在建筑構件尺度度量上的應用

三、清《工程做法則例》時期的建筑尺度體系
1.營造尺制
清營造尺制適用范圍如下。
①大式帶斗栱建筑中,除去房屋面闊、進深、大木及斗栱構件外的其他構件的度量。
②大式不帶斗栱的建筑及小式建筑中,房屋面闊、進深及各構件的度量。如:在《工程做法則例》卷二十四中,對七檁小式大木做法的描述:“凡檐柱以面闊十分之八定高低,十分之七定寸徑。如面闊一丈五寸,得柱高八尺四寸,徑七寸三分?!?/p>
上述內容列出計算式則為:
檐柱高=8/10面闊(單位為尺), 檐柱徑=7/10面闊(單位為寸)
將面闊尺寸10.5尺。代入上式得:
檐柱高=8/10×10.5=8.4(尺)
檐柱徑=7/10×10.5=7.35(寸)
另外應注意的是,在無斗栱的建筑體系中,還存在以柱高和柱徑為模數的現象。一般以檐柱高和檐柱徑為基本模數,通常用“H”和“D”來表示,例如:小式建筑的臺明高度一般為1/5檐柱高,上檐出一般為3/10檐柱高,下檐出為上檐出的4/5或2.4倍的檐柱徑。再如:金柱柱徑為檐柱徑加1寸或2寸,落在金柱上的五架梁梁寬為金柱柱徑加2寸。檁徑與檐柱徑相同等。
1 清營造尺,折算為現代尺寸為32.00cm左右。
2.斗口制
(1)斗口制的含義 在有斗栱的建筑中,以平身科斗栱安裝頭翹的卯口寬度(1斗口)作為模數,來衡量建筑的面闊、進深、大木構件及斗栱構件等尺度。
(2)斗口用材分十一等的技術規范 按照清工部《工程做法則例》的規定,斗口分為十一等,自1寸到6寸,等差為0.5寸,視建筑規模而選用,詳見圖1-4和表1-7。實際使用的斗口大都在四等(4.5寸)以下如城樓、角樓建筑,最大用到四等材,一般房屋用材不過七、八等材,垂花門、亭榭建筑多為九、十等材。

圖1-4 清工部《工程做法則例》材分十一等圖示
表1-7 斗口用材分十一等的技術規范

注:1清營造尺=32cm。
(3)斗口制的模數表現
①構件尺寸的確定。清工部《工程做法則例》中規定:以斗口為模數的建筑及其檐柱之高(自柱頂石上皮至挑檐桁下皮)為70 斗口,檐柱直徑規定為6 斗口。以檐柱徑為推算其他構件斷面的依據,如:金柱徑為檐柱徑加2 寸,金柱之上的七架梁厚為金柱徑加2 寸,梁高為1.2 倍的梁厚,其上各架梁之高厚為下架梁高厚各減2寸。這里加2寸為常數,乘1.2為固定系數。
②建筑面闊、進深尺寸的確定。在有斗栱的大式建筑中,房屋的平面尺寸包括各間的面闊、進深,都視所含攢檔數而定(攢檔是指二攢斗栱中至中的距離,清制規定為11斗口,也有少數建筑為12斗口),每座用斗栱的建筑都要視其性質、規模先選定所用斗口的等級,再根據斗口的實際寬度和具體的尺寸、攢檔數換算出建筑的平面、立面和構件的實際尺寸。例如:清工部《工程做法則例》卷一對九檁廡殿的規定:“凡面闊、進深,以斗科攢數而定,每攢以口數十一份定寬。如斗口二寸五分,以科中分算,得斗科每攢寬二尺七寸五分,如面闊用平身斗科六攢,加兩邊柱頭科各半攢,共斗科七攢,得面闊一丈九尺二寸五分?!边@段話說明了在清代官式做法中,當選擇了斗口用材等級后,如何求得九檁廡殿建筑某一開間面闊的方法,具體可以分為以下三步。
第一步,求每攢斗栱的寬度尺寸,按照斗栱中至中的距離進行計算,本例中1斗口用材尺寸為2.5寸,則一攢斗栱的寬度尺寸為:11×2.5=27.5(寸);
第二步,求開間中斗栱的攢數,包括平身科斗栱和柱頭科斗栱。柱頭科斗栱在每一開間中,左右各算半攢斗栱,合計為1攢,則此例中斗栱攢數為:6+1/2+1/2=7(攢);
第三步,求面闊尺寸,以斗栱攢數乘以每攢斗栱的寬度即可獲得,則本例中面闊尺寸為:7×27.5=192.5(寸)。