线段式绘图法在建筑制图中的应用

付薇嘉 金松涛

(长春工程学院建筑与设计学院，吉林 长春 130012)

建筑制图是建筑工程类学生的一项重要基本功。如今虽有CAD等计算机制图软件，但是在建筑设计阶段，或是学习、考试中，还需要尺规作图。计算机制图适用于方案成熟阶段的表达，尺规作图仍然是建筑初步设计阶段最古老、最广泛、最为直观快速的表达方式[1]，提高绘图速度，既有利于设计思维的流畅表达，又有利于提高工作效率。传统的尺规作图，由于尺子边角磨损或操作不当，容易产生误差，给绘图带来不便。在作图中，需要计算比例，测量长度，并打点标记，步骤繁琐，费时费力，由于绘图误差的慢慢积累，容易导致绘图错误。市场现有的比例尺，虽然省去了比例计算，但仍需要打点量距离，没有全面解决问题。专利CN201520579395.5提供了一种平行尺[2]，但是它不仅对平行线的间距有限制，而且对尺子制造工艺要求高，如果出现松动，则会产生误差较大而无法使用。针对以上问题，现提出线段式制图法的新理念，利用建筑设计的模数制，绘制带有端点的连续线段，而不是直线，并提出配套的平行线与垂直线的画法，大幅节省作图步骤，加快画图速度，提高绘图精度，无论在工作中还是考试中，均有实际应用价值。

1 线段式绘图法的理论基础

1.1 模数制

为了建筑设计、构件生产以及施工等方面的尺寸协调，从而提高建筑工业化的水平，降低造价并提高建筑设计和建造的质量和速度，建筑设计应采用国家规定的建筑统一模数制[3]。各类建筑物在进行设计时，建筑模数是建筑设计中选定的标准尺度单位，作为建筑物、建筑构配件、建筑制品以及有关设备尺寸相互间协调的基础[4]。

根据国家建设委员会制订的《建筑统一模数制》，我国采用基本模数M=100 mm，由于建筑设计中建筑部位、构件尺寸、构造节点以及断面、缝隙等尺寸的不同要求，还分别采用分模数和扩大模数，共同组成模数制。分模数具体有1/2M(50 mm),1/5M(20 mm),1/10M(10 mm)，适用于成材的厚度、直径、缝隙、构造的细小尺寸以及建筑制品的公偏差等。基本模数1M和扩大模数3M(300 mm),6M(600 mm)等适用于门窗洞口、构配件、建筑制品及建筑物的跨度(进深)、柱距(开间)和层高的尺寸等。扩大模数12M(1 200 mm),30M(3 000 mm),60M(6 000 mm)等适用于大型建筑物的跨度(进深)、柱距(开间)、层高及构配件的尺寸等[5]。

由于模数的制约，建筑柱网、门窗洞口等，只有为数不多的几种规格，线段式制图法，就是依托于模数制，在尺子边缘刻三角形缺口，在制图尺的同一边缘上，每两个大三角形顶点的距离，即是一个模数单位，两个大三角形中间用小三角形缺口标记中点，如此，沿线段尺边缘一笔可以画出连续等长的模数线段，而不是直线，由此免去了量距离打点的画图步骤，起到快速制图的目的。为便于观察，本制图尺为全透明设计，如图1所示。

线段尺使用常用绘图比例1∶200，即当尺子刻度为8.4时，表示所绘制的连续线段，每两个大三角形顶点之间的距离为4.20 cm，也就是1∶200的比例下8.4M的距离。可用于柱网、墙体、门窗洞口、层高等定位点的标记。

线段尺的长边个数越多，可以集成的模数越多，尺子越长，画线越长，越能满足大型建筑需求，因此线段尺设计为长方形，并在当中掏洞，可以再获得两条长边。

1.2 常用柱网

常用的柱距有6M,7.2M,8.1M,8.4M。其中8.1M适用于地下车库。7.2M适用于商场写字楼，较为多见。6M,8.4M相对较少。由于模数的倍数关系，3M,12M的模数线段可与6M的模数线段通用，由于线段自带中点，7.2M模数线段也可以与3.6M模数线段通用，同理4.2M模数与8.4M模数线段通用。以此类推，本产品实际可以绘制的模数有：3M,6M，12M；3.6M,7.2M；4.2M,8.4M；4.05M,8.1M共计9种模数。3M,3.6M,4.2M模数亦适用于立面图、剖面图中的层高定位。

建筑设计中，常用的室内面积有30 m2,50 m2,60 m2,80 m2,100 m2等，可以根据房间面积灵活选择柱网，如：7.2M×4.2M≈30 m2，6M×7.2M≈40 m2，7.2M×7.2M≈50 m2，6M×8.4M≈50 m2，7.2M×8.4M≈60 m2，12M×7.2M≈80 m2，8.4M×12M≈100 m2，可以灵活组合模数，涵盖常用房间设计面积。

2 使用方法

在建筑制图中，需要大量绘制平行线和垂直线，减少平行线与垂直线的绘制步骤，是加快制图速度的关键。提高平行线与垂直线的绘制精度，可有效提高图纸的整体绘制精度，有利于减少制图错误，方便日后修改。为充分利用线段尺的优势，本产品不仅创新的提出了线段式制图的新理念，并且设计了新的平行线与垂直线的画法，其中最重要的理论成果是在比线对齐的基础上提出断线对齐。

比线对齐是指尺子的边缘与所画直接平齐的一种画图操作，可以进行续线，或者画垂直线，广泛应用于传统尺规作图中，如图2所示。其轻微偏差不易发觉，绘图精度有限。

如图3所示，断线对齐是指透明制图尺上的刻度线中间断开，并与所绘直线对齐的一种操作，其对齐精度要比比线对齐更高。线段尺广泛使用断线对齐。

2.1 线段的画法及应用

沿线段尺边缘画线，即可绘制出带有三角形标记的连续等长线段，用于柱网、墙体、门窗洞口、层高等定位点的标记，由此免去了计算比例、量距离打点的画图步骤，起到快速制图的目的。

同一起点同一直线上绘制两条模数线段，利用两个模数的差值，可以画出渐渐变大的模数序列或者渐渐变小的模数序列，可用于透视图的绘制。

2.2 垂直线画法

为充分利用线段式制图法的优势，本线段尺设计了新的平行线与垂直线的画法。传统的垂直线画法一般依靠三角板，且要求三角板的直角较为尖锐，否则需要平移三角板进行续线，操作繁琐。由于三角板制作工艺的限制，三角板的直角本身总有些许误差，三角板越小，画线越长，绘制误差越大，并且是导致尺规作图误差的主要原因。利用量角器绘制垂直线，需要先画一条直线作为基线，再标记垂足。再用量角器标记90°刻度点，再连接刻度点与垂足，共经历4个步骤，精度虽高于三角板，但操作较为繁琐。

线段尺上有两行平行的小刻度线，当上边一行刻度线延长，可与下边一行完全重合，见图4。先使其中一对刻度线，同时穿过一条直线，即断线对齐时，尺子与该直线垂直，然后画线即为垂直线，操作减少至2个步骤。且此方法不受尺子边角磨损影响，操作方便，可快速绘制精度更高的垂线。

2.3 平行线画法

传统的平行线画法需要两个尺子配合，步骤繁琐。当使用丁字尺和三角板时，需要使三角板的一条边贴着丁字尺平移，另一条边用来画线。由于尺子边缘不是绝对平直，并且平移过程中，两把尺子有轻微的相对移动不易发觉，从而容易产生误差。

而本产品在绘制平行线的方法与垂直线的类似，当尺子与基准直线或者纸张边缘垂直时，平移制图尺，即可绘制任意距离的平行线，这种画法的优点在于只操作一把尺子，操作更为方便，刻度线要比尺子边缘更加平直，使用断线对齐的方法，绘图精度更高，因此画出的平行线又快又精准，见图5。

3 讨论与展望

快速制图有利于业内人士提高工作效率，从繁琐的绘图工作中解放出来，把有限的精力更多的投入到设计中去。线段式制图法无论在绘图速度，还是绘制精度上，都比传统尺规作图有所提升，是从制图思维角度入手的理念创新，具有很好的实际应用价值。不仅可以实际应用于手工制图，若将该理念应用于CAD,sketch up等计算机制图建模软件中，例如使CAD可以绘制带有对象捕捉的连续模数线段，有望找到计算机快速绘图的新突破口。

用断线对齐全面取代比线对齐，有望设计出更先进的绘图尺，线段尺解决了尺子边角磨损带来的诸多绘图不便，绘图快速而精准，有望未来在制图领域，全面取代三角板。

其他专业，例如暖通、道桥、机械设计，亦有自己的模数制，因此本制图理念亦可变通应用，将其各自的模数集成在线段尺上，开创线段式制图法在其他专业制图领域的应用。