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方窗和圆窗的区别



大学建筑专业,开学去上某教授的第一堂课,教授在黑板上画了一个房间,然后问学生们如何开窗比较好。学生们各抒己见,采光、通风、美学、象征......最后,教授说,你们讨论了半天,却没有人问这个房间的墙体材料和结构形式,那你们这样的讨论有何意义呢?回到问题本身,窗户形状的选择,的确牵扯到很多因素,但最最基本的条件是,它要能存在。如果在特定的技术条件下,根本就建造不出来某种形状的窗户,那这种形状的窗户通风采光再好、外观再漂亮也没有任何意义。

在漫长的历史岁月里,砖石等砌体是最主要的墙体材料,即使是现在,砖头依然是重要的墙体材料。以上图中的这堵砖墙为例,我们在这堵砖墙上开设这样一个窗洞。请问,这样可行吗?

很明显,不需要任何专业知识,只要稍微动一下脑子就知道这样不行。窗洞上方的砖头都是悬空的,一下子就掉下来了。那怎么才能在砌体墙里把窗户留出来呢?如何有效的支撑窗洞上方的墙体的重量呢?主要的方法有两种,第一种是过梁,第二种是砖拱,这也就对应着问题里的“方窗”和“圆窗”
用一根石头、木头、混凝土作为过梁,架设在窗洞上方,这样,窗洞上方的墙体的重量由这根过梁可靠的承担,继而传递到两侧的墙体上。为方便起见,绝大多数过梁都是平的,因此这也是“方窗”的来历。这种方法的优点是窗户是方形的,很规整,缺点则是需要砖头之外的其它材料。在古代,没有钢筋混凝土或者钢材,所能用作过梁的只有石材和木材。但石材加工比较困难,力学性能也参差不齐,木材则耐久性不好,防火也有问题。而且这两种材料的力学性能并不怎么出色,很难应对宽度很大的窗洞。因此,石材过梁、木材过梁只能用在比较次要的小型窗户上。我们在一些老房子上还能看到这种过梁的身影。
而砖拱的好处则在于不需要额外的第二种材料,只用砖头就能搞定。利用拱的受压原理,用砖头在窗洞上方砌筑一个拱圈,上方的墙体的重量由这个砖拱承担,继而传递给两侧的墙体。这也就是欧洲那些古建筑中圆窗的来历。在没有钢筋混凝土和钢材的时代,要想在砌体墙中开设很大的窗洞,砌筑砖拱几乎是唯一可行的方案。砖拱的形状不一定是半圆形,可以是各种形状的,比如像赵州桥的形状那样的很平缓的砖拱,或者很尖很高的欧洲哥特式的砖拱。我们可以在身边的历史保护建筑中找到大量的这种砖拱。随着材料的发展,过梁终于找到了合适的材料——钢材和钢筋混凝土。这样一来,过梁的力学性能、耐久性能都有了保证,跨度可以做的很大,能够适用于各种尺寸的窗户。而且,与砌筑砖拱相比,过梁的另一个优点就是可以预制化、工厂化作业。我们可以提前用钢材或者钢筋混凝土做好一批过梁,各种长度的,1米的、1米5的、1米8的。现场砌墙的时候需要做一个1米5宽的窗户,只需要拿一根1米5的预制过梁往上面一放就行了,省时又省力。相比可以预制化的过梁,砖拱就要落伍的多了,它的性质决定了它必须现场砌筑,所以需要大量的现场劳动。而且最终的质量严重依赖于现场工人的工艺水平,所以质量控制也很成问题。在大规模工业化的时代,砌筑砖拱被钢筋混凝土过梁淘汰也就不足为奇了。

但是,由于漫长的岁月里人们习惯了砌筑砖拱形成的“圆窗”,形成了一种审美惯性,所以很多新建的仿古建筑里依然采用了圆窗。当然,这些都是“伪圆窗”,上面顶着一根钢筋混凝土过梁,只不过这根过梁是弯的而已。至于飞机上的圆窗,跟建筑上的窗户可以说完全是两回事。飞机一起步就是为工业化大生产准备的,蒙皮材料也是帆布、木材和金属。砖石砌体这种又笨重、力学性能又差的材料永远不可能用在飞机上。因此,飞机的圆窗考虑的完全是另外一回事。之所以用圆角的窗户,很大的原因是为了避免直角带来的应力集中。《勒·柯布西耶全集》第3卷《关于福特的思考》一文中有这样一段话:我从底特律的福特汽车工厂离开。作为一名建筑师,我陷入了一种惊愕。在工地,当我拿出一沓10张1000法郎的钞票,这些钱都用上,连一个简单的房间也盖不出来!而在这里,同样的10张钞票,福特将交给您一辆久负盛名的魅力十足的轿车。目前的福特已经掌握了最先进的汽车生产技术。10张1000法郎的钞票,这全部的机器的魅力就归您所有!而在我的工地上,工人们一斧、一镐、一榔头,又锯又刨,误差时大时小。一边是未开化,另一边是——福特工厂——现代化。柯布一直在为建筑的现代化、工业化奋笔疾呼,甚至提出了向飞机、汽车、轮船学习这样的说法。的确,建筑理论、体系、形式的发展很长一段时间都没能跟上材料、技术、科学发展的脚步。但我们也欣慰的看到,越来越多的新材料应用到建筑领域,越来越多的建筑走出了从前的范式和窠臼,墙体再也不是千篇一律的砖石砌体墙了。具体到窗户,我们在大街上已经可以看到各种形状、各种尺寸的窗户了,这也算是建筑学的一种进步吧。
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“小姐,你喜不喜欢吃青椒诶?”
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