《营造法式》筑基、筑城、筑墙之制初探

2021-12-21裴强强陈嘉睿武海超郭青林赵国靖杨善龙王旭东

敦煌研究 2021年5期

裴强强　陈嘉睿　武海超　郭青林　赵国靖　杨善龙　王旭东

內容摘要：《营造法式》是北宋颁行的一部侧重于营造技法与工料估算的法规性建筑营造技术典籍，其中有关墙体建造工艺、结构特征和营造制度的描述内容丰富。本研究基于传统夯筑工艺技术调查与试验研究分析，通过对《营造法式》卷三“筑基、城、墙”文献的解读，结合不同等级城址和墙体考证，将宋尺换算为现代尺度基础上，揭示了筑城、筑墙和筑基遵循的不同等级模数制度和夯土结构特征的科学性，阐释了夯土结构中永定柱、夜叉木木楔和葽等加筋制度，以及传统夯筑工艺延续千年的科学内涵，为夯土遗址保护与现代绿色建筑建造提供科学依据。

关键词：营造法式;筑基;筑城;筑墙;模数

中图分类号：K928.71;K854.3 文献标识码：A 文章编号：1000-4106（2021）05-0145-14

A Preliminary Study on the Principles for Building Foundations，

Cities and Walls in Yingzao Fashi

PEI Qiangqiang1，2，3，5 Cheng Jiarui1，2，5 Wu Haichao1，3，5 GUO Qinglin1，3，4 ZHAO Guojing1，3，5

YANG Shanlong1，3 WANG Xudong3，4

（1. Dunhuang Academy， Dunhuang， Gansu736200;

2. School of Design Art， Lanzhou University of Technology， Lanzhou， Gansu730050;

3. National Technological Research Center for Conservation of Ancient Wall Paintings and Earthen Heritage Sites，

Dunhuang， Gansu736200;

4. School of Civil Engineering and Mechanics， Lanzhou University， Lanzhou， Gansu730000;

5. Cultural Heritage Conservation Design and Consultation Co.， Ltd. of Gansu Mogao Grottoes， Dunhuang， Gansu736200）

Abstract：Yingzao Fashi （“Standards for State Construction”） is a manual that was published and put into practice during the Northern Song dynasty on the regulations for construction that focuses on building techniques and the standards for building materials. The text contains rich information about wall building techniques， the structural features of buildings， and rules for construction. Based on an investigation of traditional earth tamping technology and analysis of research experiments， this chapter interprets the text in chapter three， “Building Foundations， Cities， and Walls.” In combination with textual research on the various grades of different wall types， and by converting the scale of measurement used during the Song dynasty to the modern system， a modular system and model of earth tamping for the various grades used in building cities， walls， and foundations has been obtained. In addition， the results of this research include an explication of earth tamping reinforcement systems such as the “yongding column” and“yechawood.” Finally， the researchers provide an analysis of the scientific basis of traditional ramming technology that allowed the building techniques in the Yingzao Fashi to remain useful for over a thousand years， in the hope that they may provide scientific vidence for the conservation of rammed earth sites and the construction of modern climate-friendly buildings.

Keywords：Yingzao Fashi; building foundation; building cities; building walls; modules

引言

从原始社会开始，人类逐渐从森林到山洞，从山洞到穴居，直至地上建筑的逐渐发展，从未离开过土，伴随着人类对土的认知和夯筑工艺技术的掌握，各式土工建筑在中华大地应运而生[1][2][3]。在人类进步的进程中，受礼制思想的影响，建筑营造中逐渐也形成了以实物度量空间尺度的比例关系，早在商周时期《考工记》记载“周人明堂，度九尺之筵，东西九筵，南北七筵，堂崇一筵[4]”。其“筵”是以物为丈量单位的佐证[5]。“匠人营国，方九里，旁三门，国中九经九纬，经涂九轨，左祖右社，面朝后市，市朝一夫。”[4]，清晰的阐释了城址营造遵循的尺度关系。中国古代建筑不论是单体建筑、还是群体建筑均受一定比例关系的约束，即“模数”制度用材用工的控制[6]。建筑的模数制度从实用价值来看，它主要促进了古代建筑的营造的规范化和标准化发展，使得房屋的大小等级包括造价都有了严格的控制，同时这种标准化的生产为实现大规模营造活动提供可靠的科学依据和理论指导。关于营造不同类型和规模的建筑，在《营造法式》[7]中均有明确的模数制度。传统的夯筑工艺最早在《考工记》中就载：“凡任，索约，大汲其版，谓之无任。茸屋三分，瓦屋四分，囷、窌、仓、城，逆墙六分，堂涂十有二分。”[4]清晰阐释了夯筑技法模数制度和基本要领。《营造法式》中卷三、卷十六等记述了筑基、筑墙和筑城的工序、工艺和遵循的“模数”制度，着重阐释了传统夯筑工艺用工、用料和消耗工具的计算方法。然而，由于近现代砼材料的出现，新使得传统夯筑工艺逐渐消亡，详细的实施工艺逐渐不被现代人所掌握。

鉴于此，本研究基于传统夯筑工艺技术在不同时期的演化与发展，在梳理商周《考工记》[4]、宋《营造法式》[7]、明《天工开物》[8]和清《工程做法则例》[9]等文献的基础上，结合近现代梁思成[10][11]、潘谷西[12]、刘大可[13]等学者们对传统筑基、筑墙和筑城之制、结构、工具和技术工艺的研究和诠释，归纳整理不同时期文化遗址考古报告对夯土工艺传承发展的映证条文，以及李最雄[14]、王旭东[15]等为代表的土质建筑遗址保护学者，在大量夯土遗址保护工程实践中对其深入调查与考证成果，在大量夯土遗址保护工程实践与研究的基础上，总结凝练了夯土工艺的营造制度和科学内涵。

然而，随着土质建筑遗址保护与研究工作的逐步深入，传统营造工艺的认知、传承、挖掘和应用逐渐以成为当下土质建筑遗址科学保护的关键，一方面需要科学认识和挖掘传统工艺科学内涵，另一方更需要通过科学手段量化解读和诠释传统夯筑工艺的优点和自身缺陷。因此，夯筑工艺中蕴含的“模数”制度成为认知土质建筑遗址科学价值的重要窗口，本研究基于大量传统夯土遗址的调查，结合《营造法式》卷三“筑基、筑城、筑墙”[7]中传统工艺技法与营造制度的记述，对比分析了筑城、筑墙和筑基等传统夯筑工艺遵循模数制度和夯土结构特征，映证阐释了夯土结构中永定柱、夜叉木、木楔和草绳等加筋方式，以期为夯土遗址保护加固、模拟实验和现代绿色建筑的建造提供科学依据。

一营造法式

中国古代早就掌握了成熟的城池营造技术，起初建造城池是为了人们居住和抵抗外敌，随着聚落的扩大和战争频发，特别是西周分封制和井田制的影响下，各诸侯国分别建造都城，据封邑自守，大大促进了夯筑技术和筑城制度的发展[16]。然而，除了历史遗存和考古发现外，历代文献的记载相对非常有限，而仅存的《考工记》中记载了筑墙制度，其中的“王城图”和“古代城墙夯土法”成为秦汉至南北朝、唐等时期筑城的主要依据[4]，直至宋代《营造法式》的问世，进一步的阐释了传统夯筑工艺等级关系与模数制度[7]，其囊括了大型宫殿基址和一般墙体营造工艺，为夯土工艺提供了明晰营造制度。

《营造法式》是中国古籍中最完整、最具有理论体系的建筑设计经典，融人文与技术为一体，是中国古代建筑技术与艺术的高度凝练和总结。诸多对于大型宫殿基址建造工艺的记载以及一般墙体工艺的描述，都从侧面反映出在墙体建造方面的流程与技术工艺。自1919年初朱启钤在江南图书馆发现《营造法式》抄本以来，历代学者持续不辍地开展有关《营造法式》的研究，梁思成、刘敦桢、陈明达等学者都曾在研究过程中涉及《营造法式》版本的相关研究，基本厘清了《营造法式》版本源流等问题，并获得大量校勘成果，成麗在此基础上系统梳理了研究成果[17]。梁思成最早在《注释》中对文本进行了大量深入细致的补正[18]，刘敦桢[19]、陈明达[20]、傅熹年[21]等人梳理了历代《法式》的版本，并建立了校勘和内容检索。

《营造法式》中有关墙体建造工艺的内容较为丰富。特别是涉及大型宫殿基址建造工艺、用料及建筑模数的阐释，以及一般墙体不同位置的营造技法与建筑模数等，基本明确了墙体营造流程、主要材料、工具、工艺、经验模数与技术方法。近年来，更多的学者将注意力转向中国传统木构建筑形制、结构特征和工艺的研究，早期土质建筑营造工艺与结构特征研究成果相对较少。

梁思成在汇总多年实物测绘调查成果的基础上，同莫宗江、罗哲文完成了“壕寨制度”，“石作制度”和“大木作制度”部分图样[11]，首次对筑基筑墙筑城之制的图样进行研究绘制，图样依据《营造法式》，对“筑露墙之制”、“筑墙之制”“筑抽纴墙之制”、“筑城之制”、“筑基之制”、“立基之制”等运用现代科学的投影几何画法，按照准确的比例尺绘制。在实物遗存调查较少的情况下，绘制图样实现了原宋代的建筑样式，为中国古代夯土建筑形制研究积累了经验，对中国建筑史学具有极高的参考价值。潘谷西在梁思成对图样研究的基础上，补充了土坯墙、砖墙的样式图，又在筑城之制图样中的护险墙、女头墙、城壁水道以垂直墙体长度方向的夜叉木等工艺进行补充[12]。目前，能够保存至今城址、长城遗迹等其结构形制已大多被损毁，很难厘清夯土城址整体结构和建筑样式，且受建筑制度、区域环境、功能需求和材料属性等方面的影响，不同区域夯筑工艺与模数制度差异较大，长期困扰对夯筑工艺、结构特征和模数制度等方面的科学认知，残损严重的早期建筑和潮湿区域的土遗址更显著。然而，土遗址夯筑工艺传承与科学应用是土质建筑遗址保护的前提和基础，本研究基于大量工程实践和夯土城址、长城的调查，对比分析《营造法式》卷三和卷十六中关于夯土城址、墙体和基础的夯筑工艺、结构特征和模数规制的规定，考证发现相似度极高，研究成果可为夯土遗址保护与现代夯土建筑建造提供科学依据。

二筑城之制分析与考证

“筑城之制：每高四十尺，则厚加高二十尺;其上斜收减高之半。若高增一尺，则其下厚亦加一尺;其上斜收亦减高之半，或高减者亦如之。城基开地深五尺，其广随城之厚。”即城高为四十尺，城墙的厚度相应为墙体高度增加二十尺，即城墙墙高∶墙底厚= 40尺∶60尺= 2∶3;城墙上方两面斜收共为高的一半，即顶部厚=墙底厚度-墙体高度/2，在此基础上，墙体高度有增减时，高度每增加一尺，城墙底部厚度也应增加一尺;城墙顶部斜面收分制度不变均为墙高的一半，当高度较少的时也按此比例关系计算。另外，城墙下挖深5尺作为基础，宽度按照墙体厚度适当放大。

由上述可知，墙体营建遵循相应“模数”制度，并用数学表达式和图像进一步说明，其中单位均为“宋尺”。得出相应计算公式：

{1}当城高40尺时，城墙底部厚60尺，顶部厚40尺，墙体共收分20尺，两侧各斜收10尺（图1-a），墙基础深5尺，墙基宽度应大于60尺（图1-d），《营造法式》中并无明确说明。

{2}以城高40尺为基准，当城高增加或降低X尺，可按照下式计算，单位为“宋尺”（图1-b、图1-c和图1-d）。

我国遗址类型多样，夯土城址是重要的组成部分，史前龙山时期的藤花落古城已经具有一定规模，外城周长为1520m，城墙底厚达21—25m不等，残留墙体高1.2m[22]，郑州商城是奴隶社会早期的典型代表，是我国建筑史上里程碑，内城周长近7000m，城墙平均底宽约20m、顶宽约5m、高约10m[23]，战国时期楚国郢都纪南城，规模宏大，东西长4450m，南北长3588m，整个周长为15506m，墙体高3—7.6m[24]，唐长安城址、高昌故城、北庭故城等规模更大，墙体厚度均在15m以上，明代以后，国力强盛，手工业发展很快，大量生产青砖，开始大量营建砖墙[25]。把城墙的内外都用砖砌，砖城看起来非常美观，而且又坚固。目前，中国西北地区保存有大量的城址，规模较大的有交河故城、高昌故城、锁阳城、松山故城、洮州卫城等，大部分城墙高8.0～15m之间，城墙底面厚度6.0～20m不等，顶部厚度1.0～12m不等，这与城址等级与规模有关，等级较高、规模较大的城址，墙体高度和厚度更大，由于长期收自然力和人为活动破坏，城墙整体减低和减薄，同时明显表现为墙体高度损伤更为显著。虽然实际墙体的尺寸与套用营造法式计算数据并不一致，但墙体比例与《营造法式》中营造制度相似，可见当时夯筑城墙普遍采用相似模数和形制。

洮州卫城古称洪和城，距今已有1600多年的历史。城平面呈多边形，全长约7700米，城墙保存完整，是典型的夯土建筑遗址，主要黄土和红土互层等夯筑而成，洮州卫城西门南断面保存历代修复痕迹，南断面高约8.7m，底宽约15.8m，顶阔约12.4m。北断面高约9.2m，底宽约14.2m，顶阔约9.2m。

嘉峪关始建于明洪武五年（1372年），由内城、外城、罗城、瓮城、城壕和南北两翼长城组成，是土质长城军事防御体系最全面的典型代表，平面略呈西大东小的梯形布局，周长806.80m2，面積40096m2，由东墙、南墙、西墙、北墙及东、西二门构成。墙体中下部为夯土墙，上部青砖砌筑并形成垛墙，其中东城墙最高、最厚，东城墙高11.3m，底面厚约7.01m，顶面厚约2.74m，收分明显。

上述洮州卫城和嘉峪关长城调查发现，按照宋代1丈宋=10尺宋，1尺宋=10寸宋，1寸宋=10分，1尺宋=31.6～32.9厘米[25]，洮州卫城西门两侧断面保存相对完好，以高度为基准，分别按照筑城之制可知，南断面高约26.44～27.53尺宋，即为墙体高度H=40-（12.47～13.56）尺宋，墙体底面厚度=60-（12.47～13.56）尺宋=46.4～47.53尺宋，顶面厚度40尺宋-（12.47～13.56尺宋）/2=33.22～33.765尺宋，即墙体底面宽度和顶部的宽度均小于现存墙体的底面、顶面宽度;以墙体底部宽度计算，墙体底部厚=48.02～50尺宋，即墙体底部厚为60-（10～11.98）=40.02～50尺宋，墙体高度=40-（10～11.98）=29.02～30尺宋，墙体顶面宽度=40-（10～11.98）/2=34.01～35尺宋。由此可知，掏蚀卫城墙体高度和宽度整体比较相似于《营造法式》筑城之制的模数制度，宽度和高度均小于其“筑城之制”计算值，可知洮州卫城墙体高度应远远大于30尺，墙体底面厚和顶面厚也均大于现存墙体的尺寸，主要是由于墙体在长期自然力作用下墙体减薄、减低，但总体与营造法式规定的规制相近，具有极高的参考价值。考虑长期自然力作用墙体损伤部分，按照《营造法式》筑城之制计算，洮州卫城墙体应为标准墙高40尺建成的城墙，底部宽60尺，墙体顶部宽为40尺。因此，墙体南断面高度已消减12.47～13.56尺，墙体底部厚度消减10～11.98尺，墙体北断面高度消减10.89～12.03尺，墙体底部厚度消减15.03～16.84尺，明显洮州卫城南侧高度方向较厚度破坏坍塌更快，北墙厚度消减比高度方向更快，这是由于人为活动影响所致，北墙人为破坏较南墙明显，可见洮州卫城的城墙的营建和夯筑工艺普遍采用相似的模式和形制。

另外，明代所建嘉峪关城楼夯土墙体，现存嘉峪关城墙相对更高，保存较好，按照墙体高度35.31尺明（1明尺=0.32m=32.0cm）[25]计算，即墙体高度为40-4.69尺明，墙体底面厚度=60-4.69=55.31尺明，是实际墙体底部宽度的2.52倍，墙体顶部宽度=40-4.69/2=37.655尺明，是实际墙体顶部厚度的4.39倍，这与实际墙体比例关系相差较大。但并不是因为尺规引起的差距，最大的可能是嘉峪关城等级没有按照筑城等级制度，可能按照低一级的筑墙之制夯筑而成，也可能是明代筑城的营造制度已较宋代有了巨大改变，与《营造法式》中相关建筑规制不相适用，但目前并未发现相关文献，因此，嘉峪关关城保存完好的建筑规制是研究明代夯土筑城制度的实物标本。

“筑城之制：每城身长七尺五寸，栽永定柱，长视城高，径一尺至一尺二寸、夜叉木径同上，其长比上减四尺，各二条。每筑高五尺.横用纴木一条，长一丈至一丈二尺，径五寸至七寸，护门瓮城及马面之类准此。每膊椽长三尺，用草葽一条，长五尺，径一寸，重四两，木橛子一枚，头径一寸，长一尺。”即沿着城身每间隔七尺五寸竖栽永定柱，其长度根据城墙的高度而定，直径为一尺宋至一尺宋二寸宋，夜叉木直径和永定柱直径一致，其长度比永定筑减少4尺，各自两根。城墙高度每筑高五尺宋，需要横铺一条纴木，长度为一丈宋至一丈宋二尺宋，直径为五寸宋至七寸宋，护门瓮城及马面之类的也以此为标准。使用筑墙的侧模板为椽子长度延墙身每长三尺使用一条草葽（其长度为五尺宋，粗一寸宋，四两宋重），一枚木橛子（其头部的直径为一寸宋，长度为一尺宋），最终形成延墙身方向3尺宋×5尺宋方格加筋网格。

由上述可知，并用数学表达式和图像表达如下，其中单位均为宋尺。以墙高40尺宋基准，墙体底部厚度60尺宋，顶部厚度40尺宋，墙体共收分20尺宋墙体两侧各斜收10尺宋;墙基础深5尺宋，墙基宽度应大于60尺宋。其中护门瓮城及马面之类的永定柱、夜叉木、草葽、木橛子使用均以此为标准。

{1}永定柱沿墙身方向每间隔七尺宋五寸宋=2.37～2.47m，长等于墙高40尺宋=12.64～13.16m，直径为1尺宋至1.2尺宋=31.6～39.48cm。

{2}夜叉木沿墙身方向每间隔七尺五寸=2.37～2.47m，长为40尺宋-4尺宋=36尺宋=11.38～11.84m，直径为1尺宋至1.2尺宋=31.6～39.48cm。

{3}纴木沿着墙体高度方向每夯筑高5尺宋=1.58～1.65m，垂直于墙身方向安装纴木一根，长度为一丈宋至一丈宋二尺=10～12尺宋=3.16m～3.95m，直径为五寸宋至七寸宋=15.8cm～23.03cm。

调查发现夯土遗址中多有加筋草葽、木楔和纴木、永定柱、夜叉木等加筋结构，尤其在丝绸之路沿线甘肃西部、新疆、青海等地黏土颗粒含量较少的区域，墙体加筋比较常见，随着黏土含量的减少，草葽、木楔形成的方格网间距适当变密，纴木加筋层间距变小。然而，永定柱埋置在墙体中部往往不容易被发现，其内部结构目前还未能得到全面的考证。之前潘谷西关于永定柱、夜叉木和纴木布设进行了推测并形成了如图3-a所示，这种方式永定柱、夜叉木沿着墙身方向的间距并不清楚，同时每个断面之间布置木构件如何连接，尤其是夜叉木、纴木、木楔和草葽的配合使用尚不清晰。因此，沿着墙身方向布置连续的永定柱、夜叉木，并将纴木垂直墙身方向形成立体式结构更加合理，中间各层界面之间使用草葽、木楔形成网状结构，提高墙体的整体结构（图3-b和3-c）。

内蒙古阿拉善盟额济纳旗境内的居延大同城遗址，考古调查其城采用版筑堆筑建成，城址由外城和内城组成，平面呈“回”字形。其中内城基本呈正方形，现存墙体东西长87m，南北长92m，顶宽1～2m，基宽3～5m，残高5～7m，墙体上下有成排的洞孔，城门设在南墙中部。从内城南墙成排的孔洞来看，孔洞每排高0.7m～0.9m，每列宽0.8m～1.2m，现存孔洞深为1～2m，根据残留的孔洞，推测孔洞内原为木椽，木椽糟朽后只留下孔洞，在筑城时，为防止城墙崩毁，在城的两侧垂直于城表面每隔一定高度铺一层木椽，在《营造法式》中称此种木椽为“纴木”，规定五尺宋铺一层。尽管大同城夯筑时对于铺设纴木的数量与《营造法式》不一致，但却为传统筑城铺设纴木的工艺提供了实物证据。

{4}使用筑墙的侧模板为椽子，每长度三尺宋=94.8～98.7cm，草葽粗为3.09～3.29cm，长度5尺宋=158cm～165cm，重四两宋=4×37.3g=149.2g（宋代1两=37.3g）。

{5}一枚木橛子直径为一寸宋=3.16～3.29cm，长度为一尺宋=31.6～32.9cm。

河西走廊夯土遗址、长城遗址表面常见露出的草绳、木楔子等加筋材料，嘉峪关市的十五里墩烽火台、嘉峪关局部区域长城更为典型，烽火台修筑于砂石基础之上，为黄土夹砂石夯筑而成，夯层清晰，底部有方形夯土基座，烽火台南侧有围院残存，风雨侵蚀使壁面和围院墙体夯土剥落坍塌明显。从露出的围墙表面，可以清晰的看到夯筑时所用的木楔子和草绳，以及木楔子从草绳中穿过的绑扎固定方式，固定在墙体内木楔之间的距离一般为20～35cm。《营造法式》中称木楔为“橛”，草绳为“葽”，通过加筋提高夯土体整体性的作用。十五里墩烽火台的夯筑工艺中加入木楔和草绳，可以看出沿着层高方向每层均有设置，层高间距为18～26cm不等，水平方向20～35cm不等，草葽直径2～3cm，木楔直径2.5～3.0cm之间，按明尺计算，草葽为0.63～0.94寸，木楔为0.78～0.94寸，整体接近《营造法式》木楔、草葽的用法，然而，草葽的水平间距远远小于其三尺（宋代94.8～98.7cm）96cm，这是由于河西走廊区域土料含有大量砂石，其夯筑过程中为了提高夯筑土体的整体，每层夯筑均加筋且加筋间距在1尺左右，加筋草葽明显要比规定拉结夯筑侧模板的草葽更纤细一些，这是传统夯筑工艺草绳加筋的重要佐证，也是《营造法式》在長城墙体、烽火台及相关夯筑工艺中使用的典型实例。

三筑墙之制分析与考证

墙其名有五：一曰墙，二曰墉，三曰垣，四曰（土尞），五日壁。

筑墙之制：每墙厚三尺，则高九尺;其上斜收.比厚减半，若高增三尺，则厚加一尺，减亦如之;常数的墙体有五种说法，第一种就称之为墙，第二种为墉，第三种为垣，第四种（土尞），第五种为壁。筑墙的制度：墙厚度为三尺，其高度可到九尺。墙顶部厚度斜收为墙体底部厚度的一半，即墙身厚度∶墙高=1∶3。如果高度增加三尺，那么厚度相应增加一尺，降低的情况也如此。

用数学表达式和图像说明如下，其中单位均为宋尺。得出相应计算公式：

{1}当墙体厚度为3尺宋=94.8～98.7cm，墙体高度可达9尺宋=284.4～296.1cm，顶部厚为3/2尺宋=47.4～49.35cm，两面各斜收3/4尺宋=23.7～24.68cm;

墙体基础深和墙体基础的宽度未说明。墙体每增加或减少3X高度，墙体厚度增加或减少X。即为：

“凡露墙：每墙高一丈.则厚减高之半;其上收面之广，比高五分之一。若高增一尺，其厚加三寸;減亦如之。其用葽、橛，并准住筑城制度。”对于露墙来说，墙的高度为一丈，那么其厚度是高度的一半。墙上端斜收的宽度是墙高度的五分之一。如果墙的高度增加一尺，其厚度增加三寸，墙体减低的情况也是如此。露墙采用草葽、木橛子时，要遵循筑城的制度。

由上述文字可知，并用数学表达式和图像说明如下，其中单位均为宋尺。得出相应计算公式：

墙体高1丈宋（10尺宋）=3.16～3.29m为基准，墙体厚度为墙体高度的一半=10尺宋/2=5尺宋=1.58m～1.65m，墙体顶部厚=10尺宋/5=2尺宋=63.2～65.8cm.

{2}以墙高1丈（10尺）时为基准，当城高增加X尺时，可按照下式计算：单位为宋尺

由此发现，嘉峪关关城墙体高度10.70米，黄土版筑墙高9米，砖砌垛墙高1.70米，底宽6.60、顶宽2米，收分明显，基本符合一般露墙建筑规制，按照墙体高度10.70m计算，即墙体高度=

凡抽纴墙：高厚同上;其上收面之广，比高四分之一。若高增一尺，其厚加二寸五分。如在屋下，只加二寸。划削并准筑城制度。对于抽纴墙来说，墙的高度为一丈，那么其厚度是高度的一半;墙上端斜收的宽度是墙高度的四分之一。如果墙的高度增加一尺，其厚度则增加二寸五分，如果是在屋下，只增加二寸，其设置和建造也应当遵循筑城的制度。

墙体高1丈宋（10尺宋）=3.16～3.29m为基准，墙体厚度为墙体高度的一半=10尺宋/2=5尺宋=

1.55m～1.65m，墙体顶部厚=10尺宋/4=2.5尺宋=

7.73～8.23cm.

{3}以墙高1丈宋（10尺宋）时为基准，当城高增加X尺时，可按照下式计算：单位为宋尺

无论是早期商周《周礼·考工记》，还是明《天工开物》和清《工程做法则例》中均没有宋《营造法式》关于传统夯土技术规制更为清晰，成书于春秋战国时期《考工记》对于墙体夯筑的记载“凡任，索约，大汲其版，谓之无任。葺屋三分，瓦屋四分，囷、窌、仓、城，逆墙六分。堂涂十有二分。窦，其崇三尺。墙厚三尺，崇三之。”由此可知，战国时期夯筑技术已经成熟，明确筑墙采用绳索绑扎固定筑版和木桩夯筑营造的工艺，并已提出了墙体顶面收分为高度的六分之一，墙体高度为厚度的三倍等基本规制。宋之后明代《天工开物》[8]载“上栋下室以避风雨，而瓴建焉。王公设险以守其国，而城垣雉堞，寇来不可上矣。”“凡郡邑城雉、民居垣墙所用者，有眠砖、侧砖两色。眠砖方长条，砌城郭与民人饶富家，不惜工费直垒而上。民居算计者，则一眠之上施侧砖一路，填土砾其中以实之，盖省啬之义也。”更多的描述墙体营造之法为砖的砌筑方式和使用规矩，从而也侧面反映明代，国力强盛，手工业发展很快，大量生产青砖，采用烧制青砖砌筑各类墙体，砖砌筑城墙看起来非常美观且又坚固。清《工程做法则例》更少提及夯筑技术的规制，更多是对基础夯筑技术的阐释。然而，未有向宋《营造法式》对墙体夯筑模数中详细的描述。《营造法式》分为主要的三个等级，即筑基、筑城和筑墙，墙体又分为一般墙体、一般露墙和一般抽纴墙三种，分别对应一般墙体（墙），一般露墙（墉、垣），一般抽纴墙（（土尞）、壁系指屋檐下的），并分别说明了营造的基本“模数”，以基准作为墙体等级的分界线，在系统总结夯筑技术成功经验的同时，指明了墙体随高度增加缩减的法式，详细的规定了不同等级墙体加筋、扩基、收分等应该遵循的营造技术“模数”。

四夯筑工艺及质量控制

“筑基之制：每方一尺。用土二檐;隔层用碎砖瓦及石札等，亦二檐。每次布土厚五寸，先打六杵，二人相对，每窝子内各打三杵。次打四杵，一（二）人相对，每窝子内各打二杵。次打两杵。二人相对，每窝子内各打一杵。以上并各打平土头.然后碎用杵辗蹑令平;再攅杵扇扑，重细辗蹑。每布土厚五寸，筑实厚三寸。每布碎砖瓦及石札等厚三寸，筑实厚一寸五分。凡开基址，须相视地脉虚实，其深不过一丈。浅止于五尺或四尺，并用碎砖瓦石札等，每土三分内添碎砖瓦等一分。”夯筑遍数在《营造法式》中，每个夯窝先打三杵，再打二杵，再次打一杵，后用木杵碾压一次，最后再用木杵打一遍，一共夯筑八遍，与试验结论中一般情况单层夯土层夯筑密实需要8遍完全吻合，其中“每布土厚五寸，筑实厚三寸。每布碎砖瓦及石札等厚三寸，筑实厚一寸五分。”即铺土厚度为15.5～16.5cm，夯实后为9.3～9.9cm，铺碎砖、碎瓦、碎石厚度为9.3～9.9cm，夯实后为4.7～5cm，其体积变化为松散堆积土的50%～60%。这与模拟实验墙研究成果完全吻合，发现夯筑8遍夯筑密度、强度和孔隙率收敛的规律，铺土的厚度为8～20cm，松散堆积土夯筑密实状态后，其体高度压缩至55%左右规律[26]。明《天工开物》[8]中“凡灰……用以砌墙石，则筛去石块，水调粘合。墁则仍用油灰。用以垩墙壁，则澄过入纸筋涂墁。用以襄墓及贮水池，则灰一分，入河沙、黄土二分，用糯粳米、羊桃藤汁和匀，轻筑坚固，永不隳坏，名曰三和土。”对夯筑材料进行了改进，用纸筋石灰粉刷墙壁和夯筑时加入“三合土”后，使得墙体异常坚固，不会轻易毁坏，可知明代改性土研究有了更进一步发展。

另外，清《工程做法则例》[9]卷四十七：

凡夯筑二十四把小夯灰土，先用大硪排底一遍，将灰土拌匀下槽。头夯充开海窝三寸，每窝筑打二十四夯头，二夯筑银锭，每银锭亦筑二十四夯头，其余皆随充沟。每槽宽一丈，充剁大梗五十七道。取平、落水、压碴子，起平夯一遍，高夯乱打一遍，取平旋夯一遍，满筑拐眼、落水，如此筑打拐眼三遍后，又起高硪二遍，至顶步平串硪一遍。”“凡夯筑二十把小夯灰土，筑法俱与二十四把夯同。每筑海窝、银锭、沟梗俱二十夯头，每槽宽一丈。充剁大梗小梗四十九道。“凡夯筑大夯灰土，先用大硪排底一遍，将灰土拌匀下槽。每槽夯五把，头夯充开海窝六寸，每窝筑打八夯头。二夯筑银锭，亦筑打八夯头，其余皆随充沟。每槽宽一丈，充剁大梗小梗二十一道。第二遍筑打六夯头，海窝、银锭、充沟同前。第三遍取平、落水、撒碴子，雁别翅筑打四夯头后，起高硪二遍，顶步平串硪一遍。”

“凡夯筑素土，每槽用夯五把。头夯充开海窝宽六寸，每窝筑打四夯头。二夯筑银锭，亦订四夯头。其余皆随充沟。每槽宽一丈、充剁大小梗十七道。第二次与头次相同。第三遍取平，落水、撤渣子、雁别翅筑打四夯头一遍，后起高硪一遍、顶步乎串硪一遏。”[9]对夯筑工艺进行了细化说明，它按木夯直接大小，分为小夯灰土、大夯土灰和素土做法，并对每一种做法的夯筑工艺进行了详细的描述，其中小夯灰土多用于重要宫殿基础，大夯灰土一般用于大式建筑和各种小式建筑。对比宋《营造法式》和清《工程做法则例》中对夯筑工艺的记载，可以看到在夯筑工艺及质量控制方面，清《工程做法则例》有了进一步的发展，且主要针对建筑物基础的处理方式，这也可以看出我们的建筑理论随着历史的进步也在不断的进步。

五结论

综上所述，建筑“模数”是人类在不断总结建筑形制、材料特性、结构特征和环境适应性等方面经验的基础上形成的工艺技术结晶，然而，由于现代建筑技术迅速发展和中国传统口口相传的特点，传统工艺精髓面临失传，甚至部分已经不为人知。因此，《营造法式》提出的古代传统夯筑制度和工艺技术，需要长期在遗址保护工程实践和研究中不断的积累和考证分析，才能科学解读传统工艺的科学内涵和技术要领。

本研究基于《营造法式》卷三中“筑基、城、墙”的记载，通过采集分析古城墙几何尺度，与《营造法式》中筑城、筑墙、筑基的营造制度“模数”和工艺特征进行比较，发现了大多数夯筑城墙遵循了“法式”的“模数”与营建制度，特别是在文献中所提到在夯筑过程中放置的“橛、葽、纴木”在现存的土遗址建筑中发现了实物证据，且与营造法式中的主要技术要领相吻合。

另外，《营造法式》夯筑工艺的记载充分体现了传统夯筑工艺的科学性，简明扼要的阐释了夯筑质量控制的要求，实验中得出的最佳夯筑遍数与压实程度同文献中对“筑基”所记载的方法和参数高度吻合，规定的夯筑方法和质量控制指标阐释了夯筑工艺的技术要领，同时从虚土至密实过程夯筑遍数巧妙的递减，充分说明了对夯筑工艺作用机制的科学认知，通过不同土压实程度阐释了粗颗粒土较黏粒土夯筑更加密实的特点。

综上所述，《营造法式》规定的筑基、城、墙“模数”制度，不仅是夯土建筑遗址研究营造制度的重要依据，更是解读夯筑质量控制“法式”科学性的重要典籍，可为夯筑工艺的科学评价和优化提供重要依据。

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[9]吴吉明. 译注. 清工部《工程做法则例》[M]. 北京：化学工业出版社.2018：392-397.

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