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【解读】样式雷:中国传统建筑设计的秘密

佛教建筑  · 公众号  ·  · 2019-01-13 07:45

正文

中国古建筑科技成就管窥——清代样式雷家藏建筑图档中的平格


演 讲 人:王其亨

演讲地点:中国科学院自然科学史研究所

演讲时间:二〇一八年十一月

王其亨


1947年生。天津大学建筑学院建筑历史与理论研究所学科带头人,博士生导师,国家级教学名师。长期从事中国古代建筑历史及理论的教学和研究,在古建筑测绘、明清皇家陵寝与园林、古代建筑图学、清代样式雷建筑图档、传统建筑设计理论和方法、文化遗产保护实践与理论等学术领域居于国内领先地位。


中国古代建筑是否经过设计或如何设计

这个问题曾长期困扰国内外学术界,历来众说纷纭,也导致了如今我们知道各时期建筑形式与做法的演变,却很难阐发设计程序和方法,尤其是设计思想与理论。



1930年,万余件清代“样式雷”建筑图档入藏中国国家图书馆等机构,相关整理和研究随即展开。近年来,随着国家自然科学基金的持续资助,相关研究逐步深入。现在已发现,清代皇家建筑作为赓续中国古代传统的重要文化遗产,它从选址、规划设计、到施工,都有缜密的运作程序;而负责皇家建筑设计两个多世纪的“样式雷”各代传人,均能十分娴熟灵活地运用丰富多彩的图学语言,包括各种富于现代意义的投影法及图层方法等,翔实表达其创作理念并指导施工,充分彰显了中国古代哲匠的非凡智慧。也正因如此,2007年清代样式雷建筑图档被联合国教科文组织(UNESCO)列入《世界记忆》名录。


在这些样式雷建筑图档中,存在着大量的 平格实例 ,是解开中国传统建筑设计程序、设计方法及其理念的钥匙,也充分体现了中国古代建筑设计方法和理念具有的深刻、精确而完备的特征。



下面我们就从样式雷建筑图档中的 平格图 入手,了解中国传统建筑设计程序和方法的秘密所在,并探讨它的历史渊源。



从数码单到格子本

在复杂山地上做平面、竖向设计,既要考虑地形地貌、地质资源,还需尽量减少人工干预,并兼顾景观和氛围的最优。首要环节就是必须精准描绘地形。而“平格”方法最直观的的应用方式就是对地形的测量,可计算基址面积,为选址和规划设计提供重要依据。

图1 光绪元年(1875年)惠陵中一路格子底,故宫博物院藏


图2 光绪元年(1875年)惠陵查工抄平格子本,国家图书馆藏


已有样式雷建筑图档中存有大量的文字“数码单”(图1)。 这些数码单记录的是什么? 以陵寝设计为例,测量地形时需先用白灰从穴中(地宫棺床中心)即基址中心向四面划出方格网,方格尺寸视建筑规模而定,一般每格五丈。然后测量灰线网格上各交点的标高,穴中标高称为出平,高出的叫上平,低下的称下平; 最终形成计量描述地形的文本。记录某个剖面高下的文本,叫“平子单(底)”,也就是我们看到的数码单;综汇全部高程数据的文本, 叫“格子本” (图2)。


从格子本到平格

除了“平子单”、“格子本”,在现存清代样式雷家藏建筑图档中,还有大量按比例绘示格网、交点处标注高程数据的画样, 称“平格样” 。由此可推敲建筑平面布局,或按相应高程图即“平子样”作竖向设计,便利于核算工程量和控制施工。如同治六年《南海形式[势]围长图》(图3),图上绘十丈见方的平格,通过统计“整格”与“破格”的数量,快速准确地计算清淤土方。不仅如此,作为水下工程,需选择冬季作业,在冰面上画格,然后打洞立杆测锤。这也是中国古代测量技术史中极为重要的 机械化测量方法


图3 同治六年(1867年)现在南海形式[势]围长图,图中满绘10丈见方格网,用于计算清淤土方。国家图书馆藏


作为一种计量方法,平格不仅用于清代皇家建筑选址勘测,在规划设计、施工设计中也被普遍采用。如普陀峪定东陵神道碑亭内龙蝠碑的两个比较性的设计方案(图4),可清楚看到运用平格作图,以不同的数字比来推敲龙蝠碑侧立面比例的过程。


图4 普陀峪定东陵神道碑亭龙蝠碑立样,国家图书馆藏


此方法不仅适用于单体建筑设计乃至细部设计,也适用于大规模建筑组群方案的推敲。如国家图书馆收藏的乾隆四十九年(1784)《圆明园内围河道地盘全图》覆盖百尺平格,依靠平格尺度结合“形势”理论,可以直观地把握各建筑群之间的视距关系及空间尺度,使空间围合获得完整的效果, 富于人情味和亲切感 。(图5)。


图5 乾隆四十九年(1784年)圆明园内围河道地盘全图 图中满绘10丈见方格网,国家图书馆藏


平格的涵义


众多样式雷图档中,在相同的实质内容和图学表达形式下,“平格”曾有多种叫法,例如:抄平格子,抄平格子样,抄平格子尺寸样;抄平子格子样,平子格子,平子格,平格子;抄平格图;抄平尺寸方格样等等。比较而言, 以“平格”叫法最为概括,其中包括“平”和“格”两个最本质的要素


平格的本质涵义, 第一是“平” 。在样式雷图档中,特指水平、抄平或抄水平、抄平子,就是用水平即水准仪勘测地形高差:确定一个水平面,据以测量相关控制点的高下尺寸。其实质,就是地表高程测量。这项工作,实际是以水平投影为正方形的格网即所谓“格”为基础,逐一测量并记录落实到地表上的网格线各个交点的高程。


在样式雷图档中, 格,就是打方格 ,也叫打格子、格方。包括:在地表上按一定的水平投影尺寸(常用五丈,或十丈、二十丈),用白灰画出正方形格网;这一工作也叫“灰线”。然后,逐一测量并记录格网各交点的高程;在图纸上按一定的比例尺画出对应的正方形格网,记录格网各交点高程测量数据,并据此进行建筑规划设计。


样式雷建筑图档中的“平格”样或“平格”图,在选址勘测、规划布局、建筑设计以及施工等环节,曾得到非常广泛的运用。 一是 用作建筑选址时地形的计量勘测,竟完全契合当代数字地面高程模型(DEM)的核心理念; 二是 用于建筑规划设计尤其是组群布局,融汇了传统风水的“形势”说,类同当代日本学者芦原义信针对建筑外部空间设计提出的“外部模数理论”,但比之更完备的是平格还用于竖向设计; 三是 用于施工设计,相当现代地形图或DEM,可以便利于核算工程量及控制施工。这样精审的模数网方法,显然比世界史上已知的所有传统模数设计方法更深刻、更完备也更先进。


平格的运作(实例)


清代皇家建筑尤其是陵寝的设计事务通常始自选址。届时,样式房匠人即供役相关工程设计的建筑师,要随有关官员和风水师赴现场勘察风水,统筹生态、景观及工程地质、环境容量等要素,确定基址并展开相应的规划设计。


选址中十分注重 建筑人文美与山水自然美的有机结合 。例如定陵,其基址(穴位或明堂)以及中轴线(山向),经过全面详缜地权衡底景、对景等各方面景观因素,才能最终优化确定。


在选址并酌拟设计方案时,要进行“抄平子”即地形测量,如前面所讲,从穴中向四面划出经纬方格网,方格尺度视建筑规模而定;然后测量网格各交点的标高,最终形成定量描述地形的“平格”。由此可推敲建筑平面布局或按相应高程“平子样”作竖向设计。


比如, 慈安、慈禧太后的定东陵 在选址规划、设计和施工时就运用了平格方法。陵寝所在的平顶山、普陀山的自然地形中间是深达六米的冲沟,经过一次次精确地勘测以及局部测量,形成平格图。在此基础上建筑师设计组群布局,经多次调整,最终确定平面及竖向的设计方案。在最后的方案中我们可以看到,基址中间的沟壑作为泄洪的马槽沟,两边也利用天然冲沟进行设计,减慢流速,同时将地面工程量减到最小,又兼顾了景观。然后依据精准的地形数据和此基础上完成的设计方案,制作“烫样”,即建筑模型,包括呈现组群布局的“全分样”(图6),以及呈现每个单体设计的“个样”,皇帝审阅批准后就可以进入施工程序。


同治六年(1867年)平顶山普陀山平格地势全图糙底,国家图书馆藏

同治十二年(1867年)菩陀峪地势平格糙底,故宫博物院藏

同治十二年(1867年),国家图书馆藏

同治十二年(1867年),国家图书馆藏

同治十二年(1867年)普祥峪菩陀峪万年吉地丈尺画样细底,国家图书馆藏

普祥峪菩陀峪全分烫样,故宫博物院藏


平格的渊源

古代相关文献的记载和实物遗存表明,清代样式雷建筑图档中采用的平格方法有着深厚的历史渊源,也曾影响了日本、韩国的传统建筑文化。其中,还涉及中国古代数学、计量学、制图学的发展脉络。


1.中国早期计里画方实例







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