營造法原下傳統工程資質合作測繪技術探究

1《營造法原》的參數化研究

中國傳統工程資質合作風格根據地域和年代的不同有很大差異。本文的工作面向江浙一帶的南方傳統建筑，其結構特征主要記錄在《營造法原》一書中。《營造法原》成書于清代，作者為姚承祖，書中記載了蘇州香山幫建筑的形制、結構和尺寸參數，是對江蘇、浙江、江西等地的傳統建筑的一種概括性描述，以之為參數化原本構建3D參數化模型庫可以輔助多數江浙地區傳統建筑的快速重建。記述中國古代建筑的另外兩部典籍《營造法式》和《工程做法則例》已作過較多的數字化工作，而《營造法原》的數字化做得還比較少。

2面向虛擬重建的參數化內容

2.1斗拱

斗拱是中國古建筑中最復雜，也是最有特色的部件。《營造法式》和《工程做法則例》分別記述了宋代和清代的斗拱尺寸、結構、部件，以及裝配關系。《營造法原》中所記述了若干江南古建筑中常用的斗拱（在《營造法原》中稱為“牌科”），雖與前兩部典籍所記述的斗拱在大體相似，但也有不少南方建筑的特色構件和局部形態特征。本文實現了《營造法原》中的典型南方古工程斗拱的參數化生成，包括單體構件與組裝件。具體方式是將斗拱構件定義為一個參數序列，通過輸入Excel表格數據驅動斗拱構件的生成與裝配，獲得相應尺寸的斗拱模型。

2.2翼角

翼角是古建筑木作中最復雜的部分之一，作者在先前文章[7]中對翼角的參數序列定義以及參數化建模方法做了詳細介紹，本文不再贅述。

2.3軒法

軒是南方古建筑中一個特色結構，體現了建筑內部裝折的精美雅致。南方古建筑中軒的種類繁多，裝飾細節豐富。《營造法原》中對軒的使用主要涉及軒的尺寸選擇以及與屋架整體結構之間的關系，所附圖版中給出了七種常用軒的結構尺寸。軒的參數化內容較簡單。本文以軒的跨度（即“界深”）為主要參數，參數化設計功能的目標是在設計師按需求給出軒跨度參數的具體數值后，能夠自動配置軒梁的基本尺寸以及軒上各種構件（軒桁、彎椽、月梁、荷包梁、童柱、坐斗等）合適的尺寸和位置，使軒的整體結構比例協調，符合南方古建筑傳統的美感原則。《營造法原》對部分軒的尺寸比例設置給出了明確的指示，有些則沒有。本文將軒中橫向位置尺寸設置為軒界深參數的比例值，垂直方向尺寸和其他結構細部尺寸均參照廊桁直徑以比例值計算。

2.4提棧

提棧即《營造法式》中的“舉折”，在《工程做法則例》中稱為“舉架”，均指建筑屋頂的曲線造型法則。《營造法原》中提棧的數值是按照每一界深兩端的桁檁在垂直高度上的距離與界深的比值來計算，即屋面傾斜角度的正切值。在《營造法原》的術語體系中，用“四算”表達正切值為0.4的屋面傾斜角度，即《工程做法則例》中的“四舉”，“四算半”則是指正切值為0.45的角度，以此類推。本文對《營造法原》中的提棧進行參數化的目的是用來快速生成屋面的三維結構，使之曲線符合傳統做法，同時在縱剖面上快速生成各桁檁的正確位置，并通過它們間接生成屋面曲線。根據《營造法原》對提棧的記述，本文對常用的提棧結構進行了參數化處理，使各界的提棧數值可以從Excel數據表中讀入，為設計和測繪重建提供了輔助。

2.5貼式

《營造法原》將房屋進深方向由梁、柱、桁、檁等構成的屋架結構稱為“貼”，按屋內和山墻位置的不同，分為正貼和邊貼兩個大類，并各有若干不同的形式。帖式為建筑設計師提供了構造南方古建筑的基本模式。雖然《營造法原》以歌訣的形式精確規定了各種帖式的構造法則，但實際在選用帖式進行設計時，設計師還是有很大自由度的。為了保持整體結構的和諧一致和特征化的美感，部分貼式尺寸（如進深）在變化時必須能夠使所有的相關尺寸能夠產生一個正確的解算關系。

結語

本文的研究推動了古建筑典籍在建筑設計中的應用，并對基于數字化、參數化等現代技術對古文獻進行“活化”保護的思路和技術方案提供了有意義的實際案例。這項工作的深入開展也有助于在現代新中式建筑中對傳統文化元素進行準確應用，避免出現似是而非的混亂情況。同時也為瀕臨消失但仍有文化價值的老舊建筑煥發新的價值提供了助力。工作過程中也發現，《營造法原》原書中的一些尺寸計算規則在數學上并非完全嚴謹的，如有些尺寸是過定義的，即算法之間有沖突，在參數化過程中必須重新定義。而有些尺寸缺乏計算依據，需要給出估算值，則留給用戶去自定義。這表明古代典籍的數字化工作并非簡單的“翻譯”成現代設計的規則，還需要進行修正、推理、補充，并在規則之外給建筑設計師留出創意的空間。