古建筑屋顶曲线的奥秘 | 曲线之法

古建筑屋顶曲线的奥秘 | 曲线之法

举折法

举折法主要特点概览:自上而下,先举后折,从整体到局部。

举折法是通过房屋的进深先确定屋架的整体高度,再按特定的比例下折槫子高度来处理屋面曲线的计算方法,具体为——

第一步,确定房屋的总举高,即为撩檐枋上表面至脊槫上表面的垂直距离。殿堂类建筑总举高是房屋总进深的三分之一(总进深:前后撩檐枋心间水平距离);若是厅堂廊屋类建筑,建筑总举高为房屋总进深的约四分之一(总进深:建筑有斗拱并出跳,则为前后撩檐枋心间水平距离;无斗拱出跳,则为前后檐柱心间水平距离);如果是副阶建筑,建筑总举高为副阶撩檐枋至主殿相邻檐柱中心线距离的二分之一。

第二步,确定总举高后,正式进入取折。以椽平长(槫子水平距离)均匀情况为例(除檐椽平长外,各步椽平长相等),先从撩檐枋上表面至脊槫上表面进行连线,它与第一槫(上平槫)竖向中心线的交点位置是未曲折的原始状态,我们将此交点位置垂直下折总举高的1/10,这就是第一折;从撩檐枋上表面至第一槫上表面进行连线,它与第二槫竖向中心线的交点位置是第二槫未曲折的原始状态,我们将此交点位置垂直下折第一折高度的1/2,即总举高的1/20,这就是第二折;就这样依次类推,每一折高度都是上一折高度的1/2,一直折到下平槫,形成一个上陡下缓的曲线。如果步架不均匀,可根据情况灵活调整,但始终遵循一个大原则——即上陡下缓。

(举折法图示,殿堂、厅堂、副阶及廊屋)

当然以上只是宋《营造法式》中给出的取折标准,实际江南地区很多建筑屋面较为陡峭,有的建筑屋架宽高甚至接近二分之一。

举架法

举架法主要特点概览:自下而上,边举边折,从局部到整体。

举架法是从最下一架开始,通过檩桁的举高(檩桁间的垂直高度)和步架(檩桁间的水平距离)的比例关系来确定来处理屋面曲线的计算方法。举高由步架来求得,清制步架在不同的区位有着不同的名称,从檐廊步架开始往屋脊位置接着依次是金步架(房屋进深大的话,可细分为下金步、中金步和上金步)和脊步架,一般来说檐廊步架最大,其他各步架基本相等。下面讲述具体方法——

第一步,根据建筑的功能、用途和规模来确定建筑等级,这在等级森严的封建社会有着严格的规定。

第二步,根据建筑的规模等级来确定举架的多少,清《工程做法则例》中对举架原则有着具体的规定。例如对于九檩大式(房屋总进深方向有九根大檩条),若檐廊步架为1,则举高为0.5,即檐廊步架檩条间的高度和水平长度比值为0.5,这有专门的称呼叫做五举;若下金步架为1,则举高为0.65,即下金步架檩条间的高度和水平长度比值为0.65,这有专门的称呼叫做六五举;随后的上金步和脊金步按照上述的逻辑依次为七五举和九举。

▲(清《工程做法则例》中举架原则)▲(举架法图示,九檩大式)▲(举架法图示,七檩大小式)▲(举架法图示,五檩小式)从举架法的推算方法我们可以看出来,举架法是先从局部开始,一步一步往上推,这样会导致没有固定的脊高标准,建筑的高度不易控制。

提栈法

提栈法的大原则与举架法类似,主要特点概览:自下而上,边提边折,从局部到整体。提栈法是从廊桁到脊桁,以界深(檩桁间的水平距离)为基础,以算值(檩桁间的垂直距离)为标准,依次向上抬高的做法,因此屋顶总高度也得在全部推算完后才能确定。下面讲述具体方法——第一步,确定起算值,《营造法原》中将第一界深的提栈算法称为起算,起算值按界深的1/10来计算。若界深三尺半,起算值等于0.35;界深四尺,起算值等于0.4。《营造法原》中起算点最低是从0.35开始,界深超过五尺以上者,起算值一律按0.5开始。第二步,根据提栈口诀确定提栈个数。《营造法原》中规定:“六界民房用两个,厅房圆堂用前轩。七界提栈用三个,殿宇八个。依照界深即是算,厅堂殿宇递加深。”举例来说如“六界房用两个”,此处的六界房即脊桁一侧三界、两侧对称共六跨,有前廊、内四界、后廊的结构,它从屋檐到屋脊共4个柱子,分别是廊柱、步柱、童柱和脊柱,其中步柱、童柱和脊柱中心为提栈点(相当于举折法的举折点);用两个即提栈个数是两个,从步柱中线到脊柱中线需要按二个提栈计算,且极差算数为1算。如起算点是三算半,那么脊桁就是四算半,中间位置即童柱桁中就按插值计半算,即四算;如起算点(步柱桁)是四算,那么脊桁就是五算,中间位置即童柱桁就按插值计半算,即四算半。再如“七界提栈用三个”,此处的七界即脊桁一侧三界、另一侧四界共七跨,有前廊、内四界、后双步廊的结构,其后半屋比前半屋多了一步,后檐低于前檐。用三个即前半坡提栈个数是三个,从步柱中线、童柱中线到脊柱中线需要按三个提栈计算,且极差算数为1算。如起算点(步柱桁)是四算,那么步柱桁就是五算,脊桁就是六算,后双步每界可减半由三算半起算;如起算点(步柱桁)是四算半,那么步柱桁就是五算半,脊桁就是六算半,后双步每界可减半由四算起算。▲(提栈法图示,“七界提栈用三个”)▲(提栈法图示,“六界房用两个”)▲(提栈法图示,“六界房用两个”)江南《营造法原》中的提栈法虽然与清《工程做法则例》中的举架法相似,但是也有不同的地方,突出的体现在两个方面:第一个是起算不一样,提栈法起算是以界深为准则,按界深的1/10计算;而举架法起算值为五举。第二个是提栈法的算值低于举架法中的举高,一般我国北方官式建筑中起始举架值为五举,而后依次是六举、六五举、七举、七五举和九举;提栈法初始起算值为三算半,随后依次是四算、四算半、五算、五算半、六算、六算半和七算等,亭榭类建筑脊桁可能会超过七算。以上就是确定古建筑屋顶曲线三种方法的具体原理。本篇文章就和大家分享到这里,下期见。

本文主要参考资料:

1.《中国古建筑构造技术(第2版)》——王晓华

2.网络资料。

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