营造法原下传统工程资质合作测绘技术探究

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发表时间:2024-03-05 13:56

1《营造法原》的参数化研究

中国传统工程资质合作风格根据地域和年代的不同有很大差异。本文的工作面向江浙一带的南方传统建筑,其结构特征主要记录在《营造法原》一书中。《营造法原》成书于清代,作者为姚承祖,书中记载了苏州香山帮建筑的形制、结构和尺寸参数,是对江苏、浙江、江西等地的传统建筑的一种概括性描述,以之为参数化原本构建3D参数化模型库可以辅助多数江浙地区传统建筑的快速重建。记述中国古代建筑的另外两部典籍《营造法式》和《工程做法则例》已作过较多的数字化工作,而《营造法原》的数字化做得还比较少。

2面向虚拟重建的参数化内容

2.1斗拱

斗拱是中国古建筑中最复杂,也是最有特色的部件。《营造法式》和《工程做法则例》分别记述了宋代和清代的斗拱尺寸、结构、部件,以及装配关系。《营造法原》中所记述了若干江南古建筑中常用的斗拱(在《营造法原》中称为“牌科”),虽与前两部典籍所记述的斗拱在大体相似,但也有不少南方建筑的特色构件和局部形态特征。本文实现了《营造法原》中的典型南方古工程斗拱的参数化生成,包括单体构件与组装件。具体方式是将斗拱构件定义为一个参数序列,通过输入Excel表格数据驱动斗拱构件的生成与装配,获得相应尺寸的斗拱模型。

2.2翼角

翼角是古建筑木作中最复杂的部分之一,作者在先前文章[7]中对翼角的参数序列定义以及参数化建模方法做了详细介绍,本文不再赘述。

2.3轩法

轩是南方古建筑中一个特色结构,体现了建筑内部装折的精美雅致。南方古建筑中轩的种类繁多,装饰细节丰富。《营造法原》中对轩的使用主要涉及轩的尺寸选择以及与屋架整体结构之间的关系,所附图版中给出了七种常用轩的结构尺寸。轩的参数化内容较简单。本文以轩的跨度(即“界深”)为主要参数,参数化设计功能的目标是在设计师按需求给出轩跨度参数的具体数值后,能够自动配置轩梁的基本尺寸以及轩上各种构件(轩桁、弯椽、月梁、荷包梁、童柱、坐斗等)合适的尺寸和位置,使轩的整体结构比例协调,符合南方古建筑传统的美感原则。《营造法原》对部分轩的尺寸比例设置给出了明确的指示,有些则没有。本文将轩中横向位置尺寸设置为轩界深参数的比例值,垂直方向尺寸和其他结构细部尺寸均参照廊桁直径以比例值计算。

2.4提栈

提栈即《营造法式》中的“举折”,在《工程做法则例》中称为“举架”,均指建筑屋顶的曲线造型法则。《营造法原》中提栈的数值是按照每一界深两端的桁檩在垂直高度上的距离与界深的比值来计算,即屋面倾斜角度的正切值。在《营造法原》的术语体系中,用“四算”表达正切值为0.4的屋面倾斜角度,即《工程做法则例》中的“四举”,“四算半”则是指正切值为0.45的角度,以此类推。本文对《营造法原》中的提栈进行参数化的目的是用来快速生成屋面的三维结构,使之曲线符合传统做法,同时在纵剖面上快速生成各桁檩的正确位置,并通过它们间接生成屋面曲线。根据《营造法原》对提栈的记述,本文对常用的提栈结构进行了参数化处理,使各界的提栈数值可以从Excel数据表中读入,为设计和测绘重建提供了辅助。

2.5贴式

《营造法原》将房屋进深方向由梁、柱、桁、檩等构成的屋架结构称为“贴”,按屋内和山墙位置的不同,分为正贴和边贴两个大类,并各有若干不同的形式。帖式为建筑设计师提供了构造南方古建筑的基本模式。虽然《营造法原》以歌诀的形式精确规定了各种帖式的构造法则,但实际在选用帖式进行设计时,设计师还是有很大自由度的。为了保持整体结构的和谐一致和特征化的美感,部分贴式尺寸(如进深)在变化时必须能够使所有的相关尺寸能够产生一个正确的解算关系。

结语

本文的研究推动了古建筑典籍在建筑设计中的应用,并对基于数字化、参数化等现代技术对古文献进行“活化”保护的思路和技术方案提供了有意义的实际案例。这项工作的深入开展也有助于在现代新中式建筑中对传统文化元素进行准确应用,避免出现似是而非的混乱情况。同时也为濒临消失但仍有文化价值的老旧建筑焕发新的价值提供了助力。工作过程中也发现,《营造法原》原书中的一些尺寸计算规则在数学上并非完全严谨的,如有些尺寸是过定义的,即算法之间有冲突,在参数化过程中必须重新定义。而有些尺寸缺乏计算依据,需要给出估算值,则留给用户去自定义。这表明古代典籍的数字化工作并非简单的“翻译”成现代设计的规则,还需要进行修正、推理、补充,并在规则之外给建筑设计师留出创意的空间。


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