古代建筑设计图纸叫什么(宋代房屋设计使用的模数单位)

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材分是一个古建筑尺度模数化计量单位。中国建筑的规范化和模数化在隋唐时期已经逐步形成,在唐时代尚有章、材、方桁等称谓。宋代建筑学著作《营造法式》建立的模数制称为“材分制”。它以斗栱中栱的截面——“材”作知为模数的基本单位。“材”进一步细分为“份”,“份”是材高的十五分之一,材宽的十分之一。《营造法式》中写作“材分”,“分”读如“份”。规定1材=15份;又有两种铺助单位:“栔”和“足材”,1栔=2/5材=6份,1足材=1材 1栔=21份。房屋的长、宽、高和各种构件的截面,以至外形轮廓、艺术加工等,都用“份”数定出标准。这就是“材份制”。

古代建筑设计图纸叫什么(宋代房屋设计使用的模数单位)(1)

《营造法式》中载有“以材为祖”的设计方法和按材份制定的标准规范。根据对现存古代建筑的实测得知,建于公元782年和857年的唐代南禅寺大殿和佛光寺大殿,已经应用了材份制。由此推测,至迟在初唐时期(7世纪初)材份制已经形成了。此后直至元代末年(14世纪中叶),基本沿用,变更不大。自明代开始,材份制实际上已废止不用,仅留余迹。

《营造法式》对材规定了八等(八种实际尺寸),供不同性质、规模的建筑选用。每等材的份值、材广(高)和应用范围如表。八等材是按强度划分的,尤其1~6等材,相邻两等材的截面强度虽不同,但有比较均匀的比值,以下一等材代替上一等材时,增加的应力最多不超过1/3,以便于对房屋的某些局部可以减小用材。如殿堂副阶、缠腰用材可比殿身用材减一等。

古代建筑设计图纸叫什么(宋代房屋设计使用的模数单位)(2)

宋《营造法式》规定的材等

材广(高)15份,其厚(宽)为10份的比例原则,是所有矩形构件截面的定法,即广厚比为3∶2(仅足材栱广厚比为21∶10,是惟一的特例)。这是按从圆木中锯出的最强截面√2∶1在应用时化零为整而得出的。

用份数规定的各种受力构件的截面、长度,按所受静荷载以现代方法核算其弯曲应力,证明截面份数的规定是合理的。而且同一构件不论用哪一等材,都是几何相似形,是等应力构件。各类构件有比较接近的安全度,基本上可达到等安全度结构的目的。

材份制是按等强度控制结构的设计方法。

古代建筑设计图纸叫什么(宋代房屋设计使用的模数单位)(3)

中国古代建筑到宋代时,已经分为殿堂、厅堂、余屋三大类型。殿堂规模最大,质量要求最高,屋顶自重最大;厅堂、余屋依次减小、降低(余屋即一般房屋,如库、官府廊屋、亭榭、营房)。三等材是使用最普遍的材等。

凡房屋的间广、椽平长、柱高、层高,各种构件的截面大小,各种建筑形式,各种构件的艺术加工,全按材份计算。于是,用材份设计的同类房屋,在使用不同材等时,虽然大小不同,但从整体到个别构件,都是几何相似形。可见用材份设计是包括建筑和结构在内的标准化方法。

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