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古建筑工艺屋面坡度的设计方法

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作为一个独立的体系，中国传统建筑已经继承和演变了几千年， 然而，从古代简陋的胎形到现代极其奢华的殿堂，单体建筑始终保留着三个基本要素：台湾基础、屋顶和屋顶。北宋玉浩的《木经》分别被称为下分和中分 与上分1)。在外观上，三者中最重要、最变化的是屋顶部分。屋字的初衷是屋顶，后来用来表示整个房子， 可见古人心中屋顶部分的重要性。《考工记》中轮人为盖……上欲尊而宇欲卑，上尊而宇卑，则吐水疾而溜 屋面曲线的实际效用已经清楚地解释过了。本文讨论的传统建筑屋顶坡度的重点不是各地区屋顶坡度的价值差异，也不涉及屋顶坡度缓慢的原因。只讨论传统建筑屋顶坡度的设计方法，即确定屋顶曲线的具体方法。

1 文献记载中几种典型的定侧制度

早在《周官·《考工记》中有翻屋三分，瓦屋四分的记载， 郑司农注：各分其修，以其一为君。翻屋，即草屋；修 和君分别指房屋深度的跨度和举升。宋祁，北宋景文公，笔 录音中还提到:今天造房有曲折的人，称之为君，齐魏以人有仪可喜，称之为悬崖。悬崖是指宋之举折。

1.1 宋代《营造法式》的举折

举折，即固定屋顶坡度和屋顶曲线的方法，也称为固定侧样。《营造法式》2)(以下简称《法式》)一般描述举折 制度的基本方法是先以尺为丈，以寸为尺，以寸为寸，以厘为分，以毫为厘。侧画建在平墙上的房子，设置得很慢，折叠得很和谐，然后可以看到房子里梁柱的高，毛眼的距离。意思是先在板壁上做一比十的侧样，再定举屋法和折屋法(图1)。

图1 宋的举折和举屋之法是对屋顶举高的整体控制，按建筑类型分为三分或四分，其中一分为举高。另外，根据建筑类型的不同，有相应的加高方法。折房法 是在整体举高的基础上细化=定位的方法，基准值为举高，首折值为举高的十分之一，即每尺折一寸， 第一折是递减半为法，同时也考虑了灵活性和非 不同于建筑类型的折叠房屋。

1.2 清工部《工程做法》 之“举架”

与法国从上到下确定折叠值的方式不同，吊架的原则是从下到上逐渐增加屋顶的斜度。此外，晚期建筑的屋顶比早期建筑更陡，梁间距也比早期建筑更大。为了达到从下到上陡坡的效果，瓜柱的高度需要从下到上逐渐增加。以步架为例。清工部《工程做法》3 (以下简称工程做法)中提到五举、六举、六五举、七举甚至九举，即举架高度等于步架长度的十分之五和十分之六 ... 十分之九。举架的缓慢取决于房子的大小和檩条的数量。最下一举多为五举，飞椽多为三五举。最上一举往往高于九举，并加入平水将房脊推到适当或需要的高度（图2）。4）

1.3 民国《创造法原》的提栈

提栈的定意有两种说法，一种说法与法式中提到的定意相一致 侧面的字音相似而得名，一说与法式批绳令紧为则有关。批绳令紧是指提线使其垂直，而提线则更接近提栈的声音，因此朱桂辛先生说：提栈的名义，或以定侧和批绳。再看提栈算法，实际上类似于《工程做法》所述，都是从廊桁计算到脊桁，只其起算方法不同。法律先定起算，起算以边界深度为标准，再以边界数为标准，将第一边界定界，递加顺序。所谓界深，即两桁架之间的水平距离，与工程实践的步架同义。另一个提栈歌诀：民房六界用两个，七界提栈用三个， 按此界深算；厅房圆堂用前轩，殿宇八界用四个，厅堂殿宇递深。所谓一算，就是界深十分之一；用几个是指从廊桁到脊桁系数的递加数。边界多时，其起算及脊桁提栈确定后，其中几个边界提栈的算法，每个边界都先画侧样， 审判屋面曲势，酌情确定(图3)。5）

图3 提栈创造法原

乡土建设中的定侧实例

2.1 屋顶坡度术语

对屋顶坡度的描述因地而异，常见术语包括折叠、架子、 线、水等。折和架常用于北方，如北京称屋顶坡度为举折，豫东北称为折；豫东用 起架；南方很多地区用水来形容屋顶坡度，常见的有屋水、水线、分水、竹竿水、一字水 等等；其他地区的屋顶坡度术语融合了南北的特点，如湖北孝感民居的折水等。

表1 屋顶坡度称谓表各地 6）

2.2 屋顶坡度类型

天一阁本《明鲁般创造正式》(以下简称《正式》) 在三种水做法。比如书中附有的楼阁正式图，屋顶 一条直线；而在三架屋连一架、九架屋前后合僚、秋 千架图中，屋顶为折线；在七架格和五架屋拖后架中 两幅图中，屋顶为凹曲线(图4)。

图4 《明鲁般创造正式》三种屋顶类型

根据赣东闽北7)地区地方建筑调查的信息，这三种屋顶类型不应该是雕刻印刷时随意制作的，而是在一定实例的基础上绘制的。在以往的研究中，一些学者认为折水与弯水的区别在于屋面提高比的数量，即如果在整个屋面坡度上使用两个不同的提高比， 为折水，若为三个以上，则为弯水8)。从这个意义上说，弯水可以理解为折水的衍生型。但在本文中，坡度设计的具体做法出发，将弯水视为更接近曲线的屋面形式。2.2.1 直线直水屋面的做法早已存在，直水屋面的形象可以从汉代肖像砖上显示的建筑形式中看出；在南方地方建筑调查中，常用于架子数量少、椽子长的建筑。无论从传统建筑的简单性、安全性和稳定性来看，直水屋面在当地建筑中的优势都是显而易见的。从建筑的角度来看，直水屋面的做法可能与南方气候条件下衍生出的屋面结构有关。我国南方地区的屋顶不需要遮盖，直水屋顶可以使瓷砖倾斜角度更加均匀，避免因折线而局部角度 变化过大会导致积水。而且南方建筑的结构多采用穿斗式， 檩条数量多而密，相应使用的尺度较长，直线屋顶最好 在很大程度上满足了长尺度的使用。2.2.2 折线型 折水屋面何时出现还没有明确的考证，但从唐宋的一些绘画资料来看，当时折水屋面已经广泛使用。从技术实现的角度来看，折水屋面的出现应晚于直水屋面。调查的工匠口头数据显示，折叠屋顶高于直接屋顶水平，如相对简单的住宅使用直接水，做工精细的住宅使用折叠水，当地建筑祠堂、书院、寺庙等高标准，几乎都是折叠水。2.2.3 一些地方建筑的弯曲方法没有法国。在实地调查中，我们经常发现，工匠在设计具体的屋顶坡度时，并不是我们通常认为的严格的屋顶坡度算法。事实上，本质是在较小比例的图纸系统中，首先以简单易行的方式确定屋顶曲线，然后根据曲线确定檩条的具体位置，最后在实际施工中确定图纸系统中檩条的定位信息。对于普通住宅来说，这种屋顶曲线的确定往往具有一定的随机性，如提到的提线法和弯板法。与折叠屋顶的计算收入相比，根据这种方法确定的屋顶曲线没有前者那么明显，但表现出更自然的曲线，但随机性更大，难以形成固定的标准。

2.3 屋面坡度作法

2.3.1 该方法更适用于直线屋顶，即根据一定比例确定梁的长度，本质是通过垂直和水平方向的长度操作获得斜面，而不是从斜面和水平面之间的角度，与宋 法式举折制中的定举方式相似。在《屋顶坡度新探》一文中，郑力鹏先生曾提到广东沿海传统民居屋顶高塌比为1:4 左右；福建沿海传统民居屋顶坡 平均高跨比为1:5.0.浙江沿海民居屋顶坡度30°高跨比约1:3.5；在济南市莱芜区茶业口镇卧云铺村的调查中，研究小组了解到，当地屋架中瓜柱的高度是梁的长度乘以 0.36m，若房梁长1m，瓜柱的高度为0.36m。折线型屋顶的本质是重复使用起架法，同时保证从脊檩到檐檩起架的比例逐渐放缓，即当地建筑中最常见的 屋水做法。折线型屋顶的本质是重复使用起架法，同时保证从脊檩到檐檩起架的比例逐渐放缓，即当地建筑中最常见的 屋水做法.3.先起后调法先起后调法与宋法举折法相似。 也就是说，在确定屋顶整体提升的前提下，通过调整每个檩条在垂直高度上的位置来形成屋顶折叠。常见的调整方法分为调整 数和调比两种。2.3.2.1 调整数在江苏海安有一种跌槽的做法。具体方法是将前后屋檐檩条之间的间距与屋檐檩条连接起来，确定金檩条的水平位置，然后在金檩条和步檩条的垂直方向依次降低1.5 寸 和 0.5 寸以定位其位置(图5)。

图5 江苏海安 屋顶作法跌槽

在河南濮阳的屋顶坡度实践中，前后屋檐檩条之间的间距为三分之三，连接脊檩条和屋檐檩条，确定金檩条的水平位置，然后在金檩条的垂直方向上减少20mm定位其位置。若为七架屋， 在确定上下金檩的水平位置后，将两檩垂直向上降低20mm和15mm定位(图6)。该方法与上述跌槽做法相结合 具体值虽有差异，但原则上是一致的。

图6 河南濮阳民居屋面

此外，河北承德还有一种加三水的屋顶坡度作法， 虽然具体操作与上述做法不同，但屋顶坡度效果与上述相似，即以上相同的方式和比例确定屋顶檩条的位置和斜线，然后提高屋顶檩条30mm 使金檩处相 低(图7)。

图7 河北承德加三水屋面作法

2.3.2.2 调整比较广东明清建筑脊檩抬高后，从脊檩上皮到檐檩上皮两点连接成斜线。每个步架的金檩中心缝线与这条线相交，由相交点折叠，确定每个金檩的上皮标高。具体折度值为中间大两端小，即中间金檩折叠最大，上下金檩折叠依次较小。如中间下折 9%由此向两端依次为6%、3%；或中间折8%，向两端折5%、2%；或中间折5%，向两端折3%、1%。9)但从施工便利性的角度来看，这种比例关系不适合实际操作，但量取具体值更方便。2.3.3 减尺定侧法 所谓减尺定侧法，即在确定整体举高后，自脊檩至檐檩依次减少相邻檩条之间的垂直高差的定侧方式，且其垂直高 差的价值往往有一定的规律性，说明工匠对屋顶坡度的整体控制。在具体操作中，檩条高差可取整尺或半尺，这种做法的痕迹出现在上海嘉定孔庙大成殿。明末清初，上海嘉定孔庙大成殿的主体结构时代约为， 嘉定位于元明时期，属于苏州政府辖范围，但从苏州尺后屋顶坡度数据分析计算可以看出，其方法不符合法原堆栈方法，更接近从脊桁架到上檐桁架相邻桁架垂直间距逐渐缩短尺方法，具体表现为屋面高度10，约为整体建筑高度的1/2 在脊桁下至上廊桁的前提下，相邻两根桁架在垂直方向上的间距依次为6尺、5尺、4尺 尺，3.5尺（图8）。

图8 上海嘉定孔庙大成殿减尺屋面作法

这种做法是具体的 在苏州元明时期的大木遗构中，操作相对简单，具有一定的普遍性。2.3.4 定斜法 豫东民居有一种特殊的屋面坡度确定方法，当地工匠称之为四绳加一绳。具体做法是先将绳子折叠成4份(4根绳子)，测量梁的长度，在此基础上加1根绳子，然后取半或2根.5 绳子是腰的三角形，屋顶举起1.5 绳子，约合三七架(图9)。现在豫东民居多定为三七举高，与上述方法所取得的结果大致相同。

图9 豫东民居四绳加一绳屋面做法

2.3.5 上述四种方法对应的屋面形式多为直线型和折线型，仍属于当地建筑中较为精致的屋面坡度设计方法。然而，在研究小组的研究中，仍有大量的非法法国实践，具有一定的随机性，但也广泛应用于各地区，其结果更接近上述弯曲 屋面。与上述方法不同，分线段组合成屋顶折线的方法是根据数学计算确定的。以下方法首先在小比例图中确定屋顶曲线，然后根据现有曲线的放大比例定位每个檩条的位置。2.3.5.1 《法原》中的提栈法在江苏地区更为常见。 就是提线，后期的各种提栈算法都可以看作是提线的做法熟化表达。顾名思义，其具体方式为提线之一端而另一端固定以形成柔和曲线，以此形成的屋面曲线上部略陡峻，而下部相对平缓。悬链线是自然界中的常见曲线，如扁担受弯后的曲线便与 此较为接近。在乡土营造中，工匠也存在对这种悬链线的模仿，并将其运用于屋面坡度的确定上。其具体方式为持绳之两端使中部自然下垂，取绳之一半为屋面曲线，即自然下垂最低处为脊檩位置，手持处为檐口位置。2.3.5.2 弯板法在闽南传统建筑营造中，蒋钦全先生认为“屋面举折在实际营造中因无严格规定，全凭匠师根据不同的建筑类型，工匠往往将“水卦图”以1:10 的比例绘制在木板上，然后用尺子直接量取柱头高度”12）。具体操作方式为首先在1:10 的水卦图上确定脊檩和檐檩的位置，然后确定各步架的长度，并向上引 线。将曲尺长边（或竹片、钢板尺等）用手指压弯，上部放于脊檩，下部放于檐檩，根据经验绘制一条曲线，各柱高度直接在图上量取后按比例放大为实际尺寸。举高与下折的数值，没有统一的定制，通常由匠师根据经验或业主的要求来确定。由于竹片挠度有限，檩条下折值是比较小的。这种做法看似随意， 施工中却不会出现太大的误差。温州大木匠师陈绍概也使用类似的方式来确定屋面坡度，这种做法对于制作“前高后低、前弓后箭”13）的不等坡屋面亦有操作上的优势。

2.4 屋面坡度调整

2.4.1 后坡加长 从营造便利性上来讲，下料的规格少、脊檩前后的主要木结构对称、前后屋面坡度一致比较便于施工，这也是北方大多数乡土营造中采用的屋面方式。但是南方地区如江西、湖南、 福建、广东、台湾、四川等省市，主厅为了追求“前高后低、 前短后长”的效果 14），前后屋面不等坡的现象也大量存在，甚至在某些地区比前后等坡的现象更为主导。在广东中山民居中，正梁一般居中，屋面前后对称，如果主人家需要，也会将正梁前提100mm15）做“后长”的样式 （图10）。

图10 中山民居屋面作法

同样在澎湖，厝架的楹仔也以等间距的方式配置， 未见禁忌，惟在“拖棚”的影响下，后坡的楹仔间距则如金门之后坡大于前坡 16）；而在湘中民居中后坡加长的做法更为典型（图11）。

图11 湘中民居屋面作法

2.4.2 细部调整 房顶坡度确定以后，有些地区也存在一些细部调整的做法。如查济村中的建筑屋面略微有点凹曲线，且正房前檐柱较后檐柱略高二三寸，同时前檐步架较后几个步架略微缩短；再如苏州地区常见的“囊金叠步翘瓦头”，其言金柱处不妨稍低， 步柱处稍予叠高，檐头则须翘起之。与前文“先起后调”法中 的调“数”法所不同，此处的细部调整没有先定举高的前提，且调整位置在局部，并未形成连续的规律。

3 定侧之制的两种思路

3.1 整体到局部之“先举后折”

在《法式》的“定举之制”中，是按照建筑类型先以前后橑檐枋心相去远近来等分为三分或者四分，从橑檐枋背到脊槫背之举高取其中之一分。其设计的起点是整体尺度的接近于通进深的概念。在《法式》的“定折之制”中，是“以举高尺寸， 每尺折一寸，每架自上递减半为法”。此句中包含了三个信息， 首先是设计的原点和依据为举高，由上文进而可知为进深尺度；其次是首折尺寸的确定，为举高之十分之一；最后是如何确定首折之下其他折的尺寸，即举高之十分之一的基础上递减半。 在乡土营造中，“先起后调”法、“减尺定侧”法及定斜 法皆属于“先举后折”的范畴，其思维本质是一种从整体到局 部的控制方式，尚处于模数制较不成熟的阶段，可视为较早期作法在南方乡土建筑营造中的遗意。

3.2 局部到整体之“先折后举”

“举架”、“屋水”等是以比例关系来确定屋面坡度。如在浙江等地区，屋水由脊檩而下依次为五分水，四分水，三五水等，相较前述“先举后折”的定侧思路，屋水做法的思维更接近“模数化”，是一种由局部到整体的思维方式，正如清官式建筑以“斗口”作为设计的标准值，屋水以“步架”作为模数的标准值，屋面的起架都要来与此标准值来比较，因常见使用屋水做法的地区其步架均分的情况为多，故屋水的变化即为桁条垂直间距的递变，只是其规律性体现在与步架这一标准值的比例关系中。盛行于南方地区的屋水的屋面坡度作法及《法原》的“提栈”作法，以及《工程做法》中的“举架”作法，其在设计思路上具有一致性，即由局部到整体的“先折后举”的设计思路。

3.3 两种定侧思路的时代性

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