一次歇山顶古建筑设计的感悟

在中国古代建筑中，歇山建筑是独具特色的一类。其综合了悬山和庑殿建筑的屋顶特色，形成自己独特的屋顶结构，是最具代表性的一类中国古建筑之一。笔者有幸参与了一次七檩五踩斗拱周围廊歇山顶大式建筑的设计工作，就其设计过程和其中遇到的问题，谈谈自己的所得与思考。

中国古代清官式建筑的设计大致有两种做法。一种是根据基地大小以及建筑功能确定建筑尺度，而后对建筑的斗口尺度进行反推，从而确定其他各构件的尺度进行整个建筑的设计；另一种是先定建筑所需斗口大小，进而得到建筑中各构件的尺寸，最终得到完整的建筑。现阶段大部分古建设计由于不再受建筑等级的制约，大多采用第一种方式。而本次设计工作有明确的规制要求，因此采用的是第二种设计方法，先确定斗栱斗口，以斗口为标准确定建筑体量。

平面设计

(1)问题

平面柱网面阔方向尺寸以斗栱攒数为尺度进行设计。一攒斗栱为11斗口。明间斗栱当空坐中，两边柱头各半颗斗栱，明间面阔共计七十七斗口。次间较之明间减斗栱一攒，稍间再减一攒，廊道为两攒。至此面阔方向柱距得以确定。确定面阔后求建筑进深，进而求得步架尺寸。

但在而后对建筑进深方向尺寸进行确定时，遇到了困难：有的书上指出步架尺度定为二十二斗口，亦有明确指出“步架距离与山面斗栱的攒数无直接对应关系，步架尺度要依进深与梁架尺度、步架数量而定，不可一概定为二十二斗口。”也有明确说明“带斗栱的大式建筑的进深，在充分考虑功能要求的前提下，通常按斗栱攒数定，……。”说法未能得到统一结论，设计陷入困境。

(2)做法

经过对于大量书籍的查阅，终于在《古建清代木构造》中查阅到有提有关古建筑进深的计算方式：以明间面阔定进深，面阔进深比为1:1.3或1:1.8。通过对其他已知面阔进深的古建数据进行反推，以及向一些长期从事古建设计及施工工作的人员请教，确定公式较为正确。即大式建筑设计，平面以明间面阔定进深较为准确，面阔进深比约为1:1.3或1:1.8。本设计中采用的比例为1:1.87。由此可得到建筑的通进深，进而确定柱网(图1)。

图1 柱网平面图

斗栱设计

斗栱是一个建筑中的最重要构件之一，对于它的设计至关重要。本次设计选用五踩斗栱，分别针对平身科、柱头科、角科的每层构件进行设计构建，其形制与尺度以斗栱权衡表为依据。

(1)问题

①斗栱部分构件古今做法不一。在设计过程中发现，在现今机械化工艺的帮助下，一些古建木构件相较于传统做法，发生了一些改变。于斗栱之中，表现在正心栱部分。在老式做法中于面阔方向的正心栱会在其两头放置槽升子以承托上一层的栱或枋，而如今，在大部分古建设计及构件加工中，会将正心栱与槽升子合做为一个构件。对于这种状况，在一些资料中并未将古今做法的差异论述清楚，以现代做法的尺寸和图样配以老式做法的文字，从而可能会导致一些初学者理解成一些构件搭接错误的情况(图2)。

图2 斗栱部分构件古今做法不一

②斗栱各构件部分数据、做法不明。在对斗栱进行设计的过程中，在查阅资料时发现，可能是由于书上篇幅有限或图纸大小受限导致对一些斗栱构件的细节数据未能予以标注，同样对一些样式特殊的构件的做法说明不清，给设计过程带来了一些困扰。

(2)做法

对于斗栱部分构件古今做法不一的状况，目前仅发现上述一例，已明确正确做法(图1)。而对于斗栱现有手头资料因各种原因而未显示出来齐全数据与做法的情况，后来通过对一些常年进行古建筑施工技艺的匠人师傅的走访和咨询，将各个部件部位的尺寸及相关做法进行了进一步的确定和补充。本文因篇幅有限，仅列出部分成果(表1~5)。

表1 正心万栱为例

表2 耍头为例

表3 昂后带正心万栱为例

表4 斜头昂为例

表5 斜二昂为例

翼角设计

翼角的起翘原因之一是由于角梁截面的高度与檐椽截面的高度存在高差，通过翼角椽和翘飞椽来进行过渡。翼角椽对翼角的平滑起翘起到奠基作用。

(1)问题

①翼角椽的安装定位。翼角椽制作完成后对其进行安装。翼角椽不同于正身檐椽的安装便捷，其每个椽子都有其特定的安装位置以及安装角度，而对于翼角椽的安装位置，虽然大量资料都有提及但由于并非书籍的论述重点大多一概而过，使得对于翼角椽的位置的确定陷入困境。

②翼角椽槽。书籍中对于翼角椽槽并未做特定说明，使得在设计之初误将于角梁上标注的翼角椽位置认为是安放翼角椽的位置，后被工匠师傅指出错误，并予以讲解。

(2)做法

①翼角椽。翼角椽由于其位置特殊，截面并非如正身檐椽一般为方形(此中圆形截面檐椽暂不讨论)，而是为菱形，且各个椽头断面不同，在施工现场借助卡具对翼角椽进行放线与切割，在制作过程中要注意对其进行编号。于资料中关于翼角椽的放线制作有大篇叙述，于研读期间有很大帮助，但总的来说却是有些冗长难懂。借再一次向工匠讨教的机会，请工匠师傅讲述了他们较为简便的制作方法。即，按“撇半椽”的总差值，将其除以翼角椽根数，得到“撇”的份数，而后将“撇”的份数一次累计撇于每个翼角椽上即可(图3)。

图3 翼角椽做法

②翼角椽槽。经匠人师傅看后指出错误，并对翼角椽槽的确定给出说明：以小连檐下皮1椽径位置与A点的连线为椽槽底皮位置，再以A点向上1椽径位置与小连檐上皮连线，为椽槽上皮位置。

③翼角椽的定位。对于翼角椽安装位置的编号，在后来对工匠师傅的讨教中，师傅们给出了这样的做法：以最后一根正身椽与角梁的交接处为起点，沿角梁方向向梁头取A长度，A=0.5~1椽径。在A距离之后，以0.8椽径为间隔，从最后一根翼角椽数进行翼角椽的放置，直至到第一根翼角椽(图4)。

图4 翼角椽槽位置

后又经过检验，第一根翼角椽的椽尾位置在角梁约2/3长的位置上，证明匠人师傅的方法是正确的。

设计回顾

在经过这次设计实践后，对歇山建筑有了较为细致的了解，在对各个构件进行设计的过程中，增长了不少知识，对古建构件的一些尺寸逻辑也有了初步感知。例如对于在角科构件中，斜头翘宽1.5斗口，而斗科顶端承接的角梁厚3斗口，对于这种构件宽而斗口小的情况，在古建筑中的处理方式往往是求得斗口与构件的宽度差之后，除以层数，将差值平均分担到各层的斗口之中，让每层斗口逐渐加宽，将差距平缓过渡(图5)。这种规律同样适用于柱头科斗拱为与桃尖梁搭接而产生的榫卯宽度的变化。而对于翼角部分的处理，无论是单根翼角椽的撇度还是整个翼角椽体系的渐变，皆可依此逻辑进行类推，从中深刻感受到了中国匠人的绝妙智慧。希望通过日后不断学习，能对中国古建筑有较深刻的理解，而后可以将其一些更深层次的内涵应用到现代建筑设计之中，而不仅仅只是拘泥于表象的形式。以下是在这次设计之后的一些思考。

图5 成果构架

设计思考

(1)古建标准化

现阶段的古建筑设计质量参差不齐，更不乏粗制滥造者。如若可以制定一套古建筑设计标准，将其规范化，作为最低要求进行设计，规范建筑设计质量，或许可以使如今部分的仿古建筑粗劣的状况有所改善，同时便于设计师的设计工作的参考与执行。

(2)古建模数化

由于现代建筑设计与建造不再如过往受建筑等级的约束，因而于现代仿古建筑设计中斗栱斗口多以实际设计反推，造成斗口尺度各异，因而原来约束于建筑等级而产生的较为方便的古建构件批量预制拼装生产方式如今并不能大量生产预制构件，这就可能会导致工期延长等问题。但在现今机械化数字化社会中，机械生产设备可与电脑连接，对其中的模型进行自动切割生产，减少大量人力。因此，若能以现代技术将古建模数化，应该会对生产力及古建设计有极大帮助。

(3)古建数据库

想要依赖现代技术将古建模数化，首先便要先建立古建的数据库。其包含建筑及各个构件的数据模型，可以进行直接使用以及在此编辑。

古建筑构件繁多精妙，需要较长时间的认真学习方能掌握，创新困难，若能够针对典型的建筑及构件建立模型数据库，则能大大缩短设计工期和难度，减少不必要的重复工作。同时对建筑及构件进行再编辑，能在一定程度上简化创新难度，使中国古建筑不一直停留在古籍与过去，为其创造能够慢慢进化和创新的可能。

(4)应用软件平台

有了数据库的支撑，若想更便捷地对古建进行设计，便可以对古建软件平台进行构建。将建筑的关键尺寸输入，构件的类别、使用材料等关键数据和选项进行选取，使软件能够直接将古建进行生成。如此大大降低古建设计难度。同时针对创新构件设定检测平台，可以针对其力学等特性和关键指标进行模拟，来研究其创新的可行性。如此可以方便快捷地得到较为准确的古建筑设计模型，而后对模型再次进行编辑，进行少量处理，便可较为方便地完成建筑设计。而后于材料加工中与机械相连，借助现代化生产技术，准确得到各个构件。

中国古建筑是一门精妙的学问，值得我们去仔细认真的研读和学习，需要我们去继承和发扬，进而能够设计出拥有我们自己文化底蕴和气质的中国建筑。而为古建筑的设计工作去制定标准，进而建立数据库进行模型及数据储备，最后依托软件平台实现“参数化”的古建筑设计，是将中国古建筑传承并发扬的另一种方式，值得去进一步进行探讨与研究。