古建筑技术、屋顶坡度设计方法

本篇文章给大家谈谈古建筑技术、屋顶坡度设计方法，以及对应的知识点，文章可能有点长，但是希望大家可以阅读完，增长自己的知识，最重要的是希望对各位有所帮助，可以解决了您的问题，不要忘了收藏本站喔。

早在《周官·考工记》，就有“修房子三分，瓦房四分”的记录。郑思农注道：“各修各有分，其中一修为威。”修理房是茅草房； “秀”和“峻”分别指房屋的进深跨度和高度。北宋景文公在《宋气》《笔 录》中也提到：“今建筑房屋有曲折者，谓之阔君。齐魏时，喜人风度、仪态者，谓之”。夸俏。” “庺麺”指的是，即宋朝之举。

1.1 宋代《营造法式》《知者》

提升是一种确定屋顶坡度和屋顶曲线的方法，也称为确定边型。《营造法式》 2）（以下简称《法式》）首先概括性地描述了升降折叠系统的基本方法，即“先以尺为尺，以寸为尺，以厘米为尺”。厘米”，以厘米为厘米，以毫米为厘米，画出建在平墙上的房屋的侧面轮廓，确定其动作的陡峭与缓慢，以及褶皱的平缓。然后就可以看到房子里梁柱的高度，以及孔眼的距离。”想法是先在墙上做一个比较。从十的侧面看，“抬起房子的方法”和确定了“折叠房屋的方法”（图1）。

图1 宋代《营造法式》《抬法》是从整体上控制屋顶高度，根据建筑类型将前后檐椽的距离分为三部分或四部分，选取其中一部分作为起升高度。另外，根据不同的建筑类型有相应的加高方法。 “折屋法”是在整体提升的基础上细化“槫”定位的方法。基础值是提升。首先，将第一次折叠值设置为提升的十分之一，即“每英寸折叠一英尺”，第一次折叠后，方法是“减少一半”。同时，还考虑到灵活的方法以及不同建筑类型折叠房屋的差异。

1.2 清洁部《工程做法》《吊装框架》

与《法式》从上到下确定折叠房价值的方法不同，升降的原理是从下到上逐渐增加屋顶的坡度。另外，晚期建筑的屋顶比早期建筑陡峭，梁间距也较早期增大，为了达到从下到上坡度逐渐变陡的效果，瓜柱的高度需要从下到上逐渐增加。升降架的高度与行走架成正比。保洁施工部《工程做法》 3）（以下简称《工程做法》）提到五升降机、六升降机、六五升降机、七升降机甚至九升降机，即升降架的高度等于五- 梯级架长度的十分之一。十分之六.十分之九。提升速度取决于房屋的大小和檩条的数量。最低的电梯通常是五电梯，而飞椽通常是三或五电梯。顶梯常有九梯以上，并加平水推屋脊。到适当或所需的高度（图2）。 4）

1.3 民国《体战》《营造法原》

“体瞻”的含义有两种解释。一是因《法式》中提到的“丁侧”一词的读音而得名，二是与法文谚语“绳索必须拉紧才能统治”有关。 “绳子绷紧”就是把线提起来，使其垂直，“提线”的读音更接近“提斩”字。因此，朱桂心老师说：“提战的名称和意义可能是基于固定的侧面和绳索。”看Ti Zhan的算法，其实和《工程做法》中描述的类似，都是从廊桁架到屋脊桁架进行计算，只是起始方法不同。方法是先确定起点，起点以边界的深度为标准，然后根据边界的数量确定从第一个边界到最后一个边界的顺序，按升序排列。所谓边界深度就是两根梁之间的水平距离，与《工程做法》的步架同义。抬叠还有一个公式：“私宅六区用二个，七区用三个，深度按区深计算；前阁为后阁。”殿堂为圆形，四间为殿宇八区，逐渐加深。”所谓计算是边界深度的十分之一； “多少”是指叠的数量，即从廊架到屋脊桁架的系数递增的数量。当边界较多时，在确定屋脊桁架的起点和吊装叠计算后，应先绘制中间边界的吊装叠计算，并酌情审查确定屋面曲率（图3）。 5）

图3 《营造法原》“提升堆栈”

乡土建筑中固定侧面的示例

2.1 屋顶坡度术语

各地对屋顶坡度的描述也不同，常见的词语有“折”、“架”、“线”、“水”等。北方地区多用“折”、“甲”。例如，在北京，屋顶坡度被称为“几折”，在河南东北部，被称为“折石”；河南东部用“七家”；而在南方的许多地区，则使用“水”。描述屋顶坡度，常见的有“屋水”、“水线”、“分水”、“竹竿水”、“一字水”等；在其他地区，有些屋顶坡度术语结合南北特色的地区，如湖北孝感民居中的“浙水”（表1）。

表1 各地屋面坡度名称表6)

2.2 屋顶坡型

天一阁《明鲁般营造正式》（以下简称《正式》）共有三处宅水做法。例如，书中所附的“正亭”图片中，屋顶是一条直线；而“三框连连”、“九框前后连体”、“秋千架”等图中，屋顶是一条虚线。在“七框屋”和“后框五框屋”两幅图中，屋顶呈凹曲线（图4）。

图4 《明鲁般营造正式》中的三种屋顶类型

2.3 屋顶坡度法

2.3.1 抬高法这种方法比较适合“直线”屋面，即按一定比例确定梁的长度来确定屋脊檩条的高度。其本质是通过垂直方向和水平方向的长度运算来获得坡度，而不是从斜面与水平面的角度出发，类似于《升降折叠系统》中的“固定升降”方法宋代《法式》。郑立鹏老师曾在文章《屋顶坡度新探》中提到“广东传统滨海民居的屋顶高跨比在1:4左右；福建传统滨海民居的屋顶坡度比较平缓，平均高度跨度比为1:5.0；浙江沿海民居的屋顶坡度在30左右，高跨比约为1:3.5"；调研组在济南市莱芜区茶业口镇窝云铺村调研中了解到，当地屋架中瓜柱的高度为梁长乘以0.36m。若梁长1m，则瓜柱高度为0.36m。 “折线”屋顶的本质是反复使用“抬高法”，同时保证从屋脊檩条到屋檐檩条的抬高比例逐渐变慢，这是白话中最常见的“屋水”方法建筑学。 2.3.2“先起后调”法“先起后调”法与宋《法式》“提折”法有一定相似之处。即在首先确定屋顶整体高度的前提下，通过调整竖向高度调整各檩条位置形成屋顶折线的方法。常见的调整方法分为调整“数量”和调整“比例”两种。 2.3.2.1 调整“数量” 江苏海安有一种“落槽”法。具体方法是先按前后屋檐与檩条距离的十分之三确定屋脊檩条的高度，将屋脊檩条与檐檩条连接起来，确定金檩条的高度。到达水平位置后，将金檩条和阶梯檩条垂直方向降低1.5英寸和0.5英寸，以定位其位置（图5）。

图5 江苏海安“落槽”屋面法

河南濮阳屋面坡法中，屋脊檩条高度按前后檐檩条距离的十分之三确定，屋脊檩条与屋檐檩条相连。确定金檩条水平位置后，再沿金檩条垂直方向降低20mm。找到它的位置。如果是七框房屋，确定上下金檩的水平位置后，将两根檩条垂直向上分别放低20毫米和15毫米，确定其位置（图6）。该方法与上述“落槽”法虽然在具体数值上存在差异，但原理上是一致的。

图6 河南濮阳市住宅屋面做法

另外，在河北承德，还有“加三水”的屋顶坡度法。虽然具体操作与上述方法不同，但实现的屋顶坡度效果与上述类似。即，首先以与上述相同的方式和比例确定脊线。檩条位置与屋顶坡度线，然后将屋脊檩条抬高30mm，使金檩条位置相应降低（图7）。

图7 河北承德屋面“加三水”做法

2.3.2.2“比较”广东明清建筑，在确定屋脊檩条高度后，将屋脊檩条上皮到屋檐檩条上皮的两点连接成对角线，中心缝线各台阶的金檩与该线相交，从交点向下折，确定各金檩的上皮标高。具体折叠值中间较大，两端较小，即中间的金檩向下折叠最多，上下檩条向下折叠逐渐减少。例如，中间向下折叠9%，然后向两端折叠6%和3%；或者中间向下折8%，两端分别折5%、2%；或者中间向下折叠5%，然后向两端折叠5%和2%。分别是3%和1%。 9）但从施工方便的角度来看，这种比例关系并不适合实际操作。相反，测量具体值更方便。 2.3.3“减长固边”法所谓“减长固边”法，是指从屋脊檩条到檩条依次减小相邻檩条之间的垂直高差来固定边部的方法。确定总体高度后的屋檐檩条，其垂直高差的数值往往存在一定的规律性，这表明工匠对屋顶坡度的整体控制。具体操作时，檩条的高差可取整尺，也可取半尺，这种情况出现在上海嘉定夫子庙大成殿。这种做法的痕迹。上海嘉定夫子庙大成殿的主体建筑大约为明末清初。元明时期嘉定所在地属苏州府管辖。但从苏州尺编制组合后对屋顶坡度数据的分析计算可以看出，其做法并不符合《法原》屋顶中的“抬叠”法，更接近于一种“减长”的方法。 ”相邻纵梁垂直间距从屋脊桁架背面到上檐桁架背面逐渐缩短的方法。具体地，屋顶(10)的高度约为10。在建筑高度为1/2的前提下，从屋脊桁架向下到上廊梁，相邻两梁之间的垂直间距分别为6英尺、5英尺、4英尺、3.5英尺（图8）。

图8 上海嘉定夫子庙大成殿屋顶“减长”

该方法在实际操作中比较简单，在苏州元明时期大型木器遗存中具有一定的普适性。 2.3.4 定坡法豫东民居有一种比较特殊的确定屋顶坡度的方法，当地工匠称之为“四绳加一绳”。具体方法是先将绳子折成4份（4根绳子），测量大梁的长度。在此基础上再加1根绳子，然后取其一半，即2.5根绳子，作为腰部，形成一个三角形。当屋顶升起时，是1.5根绳子，大约是37米。机架（图9）。现在豫东地区居民大多将其视为三七礼膏，与上述方法得到的结果大致相同。

图9 豫东民居“四绳加一绳”屋面方式

2.3.5 其他方法上述四种方法对应的屋顶形式多为直线型和多边形，是乡土建筑中较为成熟的屋顶坡度设计方法。不过，在研究团队的研究中，仍然存在大量非“法式”的方法，这些方法有些随意，但也被广泛应用于各个地区，其施工效果更接近前面提到的“曲线直线”屋顶。与之前通过数学计算确定线段组合成屋顶折线的方法不同，下面的方法首先确定小比例图中的屋顶曲线，然后放大现有曲线的比例来定位位置每根檩条。 2.3.5.1 埋线提升法此法多见于江苏地区。《法原》中的“堆栈提升”方法的本质是“螺纹提升”。后期的各种堆栈提升算法可以视为线程提升方法的成熟。表达。顾名思义，具体方法是将钢丝的一端提起，另一端固定，形成柔和的曲线。由此形成的屋顶曲线上部稍陡，下部则相对平缓。悬链线是自然界中常见的曲线，例如杆子弯曲后的曲线。在乡土建筑中，工匠们也模仿这条悬链线，并用它来确定屋顶坡度。具体方法是握住绳子的两端，让中间部分自然下垂，取绳子的一半为屋顶曲线，即自然下垂的最低部分为屋脊檩条位置，保持位置是屋檐位置。 2.3.5.2 弯板法闽南传统建筑施工中，蒋勤泉老师认为，“实际施工中，屋顶的掀折没有严格的规定，全靠工匠。根据不同的建筑类型，工匠往往用《水图》如1:10在木板上画出比例，然后直接用尺子测量首都的高度”12）具体操作方法是先确定屋脊檩条和屋檐的位置。在1:10的水图上画檩条，然后确定每个步架的长度，并用手指将弯尺（或竹片、钢尺等）的长边向上引出，放置上部。屋脊檩条上、檐檩条下部根据经验直接在图上测量各柱的高度并按比例放大：实际尺寸没有统一定制。升降和折叠，通常由工匠根据经验或业主的要求来确定。由于竹片的挠度有限，檩条的折叠值相对较小。这种做法看似随意，但构建过程中不会出现太多错误。温州的木匠大师陈绍观也用类似的方法来确定屋顶坡度。此法对于制作“前高后低、前弓后箭”的不等坡屋顶也具有操作优势13）。

2.4 屋顶坡度调整

2.4.1 加长后坡度从施工方便的角度考虑，用料规格较少，屋脊檩条前后主体木结构对称，前后屋面坡度一致，施工较容易。这也是北方大多数乡土建筑所采用的屋顶方法。但在江西、湖南、福建、广东、台湾、四川等南方地区，为了追求“前高后低、前短后长”的效果，大雄宝殿14），也存在前后屋顶坡度不等的现象。在某些地区，这种现象甚至比前后倾斜现象更为突出。广东中山的民居，一般主梁居中，屋顶前后对称。如果车主需要的话，前梁可以是100mm15)的“长背”式（图10）。

图10 中山住宅屋面做法

同样在澎湖，茅屋上的对联也是等间隔排列，并无禁忌。但受“拖棚”影响，后坡楹联间距较金门后坡大16)；湘中民居加长中后坡的做法较为典型（图11）。

图11 湘中地区住宅屋面做法

2.4.2 细节调整屋面坡度确定后，还对一些区域进行了一些细节调整。例如，查集村的建筑屋顶呈微凹曲线，主屋前檐柱略高于后檐柱二三寸，前檐台阶略短于后檐柱。以下步骤；又如“金柱可稍低，步柱可稍高，檐口须抬高”。与以往“先动后调”法中的调整“数”法不同，详细这里的调整没有先设定高度的前提，调整位置是局部的，不形成连续的图案。

3、定边系统的两种思路

3.1 从整体到局部的“先提后折”

《法式》的“固定电梯系统”中，根据建筑类型，将檐口、屋檐、中心由远及后分为三、四部分。一点。其设计的出发点是整体尺度接近纵深的理念。在《法式》的“固定折叠系统”中，它是“根据升降尺寸，每英尺折叠一英寸，从顶部开始将每个框架减少一半”。这句话包含三个信息。首先，设计的本源和基础是高度，从上面可以看出为深度尺度；第二，第一折尺寸的确定，为高度的十分之一；最后，如何确定第一个折痕以下的其他折痕的尺寸在高度的十分之一的基础上减少一半。在乡土建筑中，“先开后调”法、“减长定边”法、固定坡度法等都属于“先扬后折”的范畴。其思想的本质是一种从整体到局部的控制方法。模块化系统处于相对不成熟的阶段，可以被视为南方乡土建筑早期实践的遗产。

3.2“先折后掀”从局部到整体

“吊架”、“屋顶积水”等根据比例关系确定屋顶坡度。例如浙江等地区，屋脊檩条向下的房屋用水分为五分水、四分水、三分水、五分水等。与前面提到的“先提后折”相比固定方思维，房屋水处理的思路更接近于“模块化”，是一种从部分到整体的思维方式。正如清关式建筑以“斗口”作为设计的标准值一样，房屋采用“行走框架”作为模块化的标准值，屋顶的搭建都是为了与这个标准值进行比较，因为在屋顶流水常用的地区，台阶更多时候是均匀间隔的，所以变化屋面积水是纵梁垂直间距的逐渐变化，但其规律性体现在台阶上的比例关系，房屋积水的屋顶坡度法，010-的“升降叠”法。 30000，与南方流行的《法原》的“提架”法，在设计思想上是一致的，即“从局部到整体”“先折叠，再提起”的设计思想。