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石材加工哦應(yīng)用技術(shù)

2017-08-14 10:41 瀏覽:74082 評論:0 發(fā)布:139石材網(wǎng)   
核心摘要:古代中國為什么多采用木材而不是石材來建造房子呢? 在歐洲各處走走,然后就尋思著如果我們的都保存下來了,一定更精美。只可惜,我們留下的太少了(原因很多,但木材相較于石材更不易保存下來是個(gè)很重要的原因)根據(jù)難易程度和成本高低來決定的吧,就像現(xiàn)在也才開始越來越多地應(yīng)用到石材而已,成本還高了很多呢。
 古代石材技術(shù)的演變

(1)梁柱結(jié)構(gòu)
最早的石梁柱體系出現(xiàn)在古埃及,是從木質(zhì)梁柱發(fā)展而來的。古埃及的石質(zhì)梁柱往往跨度不大且顯得十分粗壯。底比斯的盧克索神廟的柱廳內(nèi)巨大的空間由許多石頭過梁來覆蓋,整個(gè)廳中石柱如林,高大粗壯的柱子處處遮斷人的視線,使得粗壯的石質(zhì)梁柱在滿足神廟空間功能需求的同時(shí),又滿足了神廟對于神秘、壓抑氣氛的需求。(圖2.3)

希臘時(shí)期石柱梁體系達(dá)到了成熟。石材先用來做柱子,起初是整塊石頭的,后來分成許多段砌筑,每段的中心有一個(gè)梢子。在檐部,先把石材用于充填部位,后來才用于額仿,這在技術(shù)上非常困難。到公元前7世紀(jì)末,有些廟宇,除了屋架之外,己經(jīng)全用石材建造了。屋面一直被用木材建造,甚至在石砌的廟宇上也是如此。雅典衛(wèi)城上許多廟宇的遺址之所以都沒有留下屋項(xiàng),恰恰說明了這一點(diǎn)。(圖2.4)

由于石材屬于脆性的材料,有抗拉、抗剪強(qiáng)度低、自重大等弱點(diǎn),其在水平方向的發(fā)展受到一定的限制。在古埃及、古希臘的仿木構(gòu)石梁柱結(jié)構(gòu)明確的反映出這一特征。公元7至4世紀(jì)期間,橫跨在兩柱間的木梁改為額仿式的石梁,其最大的跨度僅為6m左右,超過這一跨度就必須在跨度之間增加柱子。

石梁柱結(jié)構(gòu)的高厚比一般比較大,主要是受到剪力角的限制。古希臘的柱式是建立在力學(xué)基礎(chǔ)上的,當(dāng)建筑的安全性等技術(shù)問題總體解決后,古希臘人將注意力轉(zhuǎn)向柱子的視覺關(guān)系,并根據(jù)人體的比例,推導(dǎo)出愛奧尼、多里克、科林斯柱式。雖然它是以石材模仿木梁柱體系,在石結(jié)構(gòu)受力性能上并不合理,但是石質(zhì)柱式的形式反映了結(jié)構(gòu)因素和裝飾因素的成功結(jié)合。柱式體現(xiàn)著嚴(yán)謹(jǐn)?shù)臉?gòu)造邏輯,條理井然,每一種構(gòu)件的形式完整,適合它的功能。垂直構(gòu)件作垂直線角或凹槽,而水平構(gòu)件作水平線角;承重構(gòu)件樸素?zé)o華,而裝飾雕刻集中在填充部分或其他非承重構(gòu)件上。所以柱式的受力體系在外形上脈絡(luò)分明。

古羅馬人繼承了希臘的柱式,根據(jù)新的條件把它加以發(fā)展,柱式到了羅馬時(shí)代,多數(shù)己經(jīng)不是結(jié)構(gòu)構(gòu)件,而退化成僅是一種裝飾。

(2)拱券結(jié)構(gòu)
在古埃及拱券結(jié)構(gòu)并沒有發(fā)展起來,究其原因可能是由于缺少木材來制作模架的緣故。石拱在一些帝王和貴族的金字塔、墓葬中有一些運(yùn)用,大致有三種類型:疊澀拱、石板拱。(圖2.5~2.6)


真拱,構(gòu)成真拱的砌體的粘合線不像疊澀拱那樣是平行線,而是放射線。更重要的是組成真拱的砌體不是方形的,而是一段段的圓環(huán)。古埃及人用于砌筑真拱的材料主要是磚砌體,石材的用量較少。

疊澀拱其實(shí)就是漸次接近的兩排砌體,在拱的中心位置交匯。從第二至第四王朝的這段時(shí)期’內(nèi),疊澀拱在古埃及建筑中可以見到。人可以在第四王朝墓葬的墓室的頂部發(fā)現(xiàn)石頭砌成的疊澀拱。在胡夫金字塔的一條墓的頂部也是由石頭的疊澀拱砌筑而成的(長48.71m,高8.5m)

石板拱只用在如金字塔、墓葬等地下結(jié)構(gòu)之中,用于胡夫金字塔的石板拱有7至8m長,重達(dá)36噸。在第5至6王朝的金字塔墓室中通常由斜置石板組成的巨大的屋頂結(jié)構(gòu),壓力沿著石板向墓室周圍的填充砌體或?qū)崏鲗?dǎo)。有時(shí)石板在頂部交匯處被設(shè)計(jì)成復(fù)雜的可以互鎖的結(jié)構(gòu)?,F(xiàn)今,石板拱常用于橋梁中。

拱券技術(shù)是古羅馬建筑最大的特色與成就。古羅馬人的北鄰伊達(dá)利亞人建筑工程水平很高,很早就用石頭砌筑疊澀假券。古羅馬人從伊達(dá)利亞人那里繼承了許多工程技術(shù)和建筑經(jīng)驗(yàn)。公元前4世紀(jì),羅馬城的下水道就有了真正的發(fā)券。公元前2世紀(jì),假券被淘汰,在陵墓橋梁城門輸水道等工程上廣泛使用真的拱券,而且技術(shù)己經(jīng)相當(dāng)高超。如公元前,44年建造的向羅馬城輸水的塔拉戈納輸水道,有10km長的一段架在一系列的發(fā)券上,跨度達(dá)到24.5m。(圖2.7)


在歐洲的中世紀(jì),哥特式建筑將拱券技術(shù)推向了高峰。哥特建筑起源于法國,13至15世紀(jì)流行于歐洲,主要見于天主教堂,也影響到了世俗建筑。在西方傳統(tǒng)建筑發(fā)展史上,真正實(shí)現(xiàn)了石材的結(jié)構(gòu)和裝飾三種功能的完美結(jié)合。(圖2.8)

第一,哥特式建筑使用骨架券作為拱頂?shù)某兄貥?gòu)件,十字拱成了框架式的,其余的填充圍護(hù)部分就減薄到25至30cm左右,拱頂重量大為減輕,石材的用料節(jié)省了,側(cè)推力也小多了。骨架券使各種形狀的平面都可以用拱頂覆蓋,祭壇外環(huán)廊和小禮拜室拱項(xiàng)的技術(shù)困難迎刃而解。

第二,用獨(dú)立的飛券在兩側(cè)凌空越過側(cè)廊上方,在中廳每間十字拱四角的起腳抵住它的側(cè)推力,飛券落腳在側(cè)廊外側(cè)一片片橫向的墻上。從此,側(cè)廊的拱頂不必負(fù)擔(dān)中廳拱項(xiàng)的側(cè)推力,可以大大降低高度,擴(kuò)大中廳的側(cè)高窗,而且外墻上也因?yàn)樾度チ撕奢d而窗子大開。于是,結(jié)構(gòu)進(jìn)一步減輕,材料進(jìn)一步節(jié)省。飛券較早使用在巴黎圣母院,它和骨架券一起使整個(gè)教堂的結(jié)構(gòu)近于框架式。

第三,全部使用二圓心的尖券和尖拱,尖券和尖拱的側(cè)推力比較小,有利于減輕結(jié)構(gòu),而且使不同跨度的券和拱可以一樣高。因此,骨架券的十字拱項(xiàng)不致逐間隆起。甚至,十字拱的間也不必是正方形的了。12世紀(jì)時(shí),中廳還沿用正方形的間,每間中用骨架券橫一下。到13世紀(jì),中廳的間就同側(cè)廊一樣進(jìn)深,不再橫分。于是,中廳兩側(cè)大小支柱交替和大小開間套疊的現(xiàn)象消失了。內(nèi)部的形象因此整齊、單純、統(tǒng)一。不僅在結(jié)構(gòu)上,而且在裝飾、華蓋、壁盒等等一切地方,一切細(xì)部,尖券都代替了半圓券,風(fēng)格是統(tǒng)一的。

(3)墻體砌筑技術(shù)
古埃及人廣泛的把石材用于墻體的砌筑中,其砌法非常的多樣,許多種砌法時(shí)至今日仍無多大的改變。(圖2.9)在有的砌法中對作為維護(hù)裝飾的面層和作為承重的內(nèi)砌筑層也已進(jìn)行了區(qū)分。(圖2.10)




古希臘人把墻體的砌筑視為一種高等的藝術(shù)行為。古希臘墻體的砌塊尺度不像古埃及的那么巨大,但是組成部分更加精美,風(fēng)格的跨度無與倫比的豐富。古希臘人在墻體的砌筑中沒有內(nèi)外層石料之分,在一層墻體中,石材既起到了結(jié)構(gòu)功能又起到了維護(hù)功能。而裝飾的功能則是通過多變的砌筑方式來達(dá)到的。

古希臘人在砌石塊時(shí)不用灰漿,砌塊安放得相當(dāng)精準(zhǔn)。每層石頭中間做成微凹的形狀,每塊石頭就位時(shí)加點(diǎn)細(xì)砂以便緊密的結(jié)合。這種作法緣自古埃及,有的時(shí)候?yàn)榱朔乐蛊鰤K的移動,砌塊中會使用水平或垂直的銷子固定來保證安全,銷子全是由金屬制成。由于金屬連接物過于昂貴,只能被用在最高等的建筑物中。其他墻體的安全只能依賴于單個(gè)砌塊的重量,除了在少數(shù)的神廟建筑中采用方整的砌塊,一般的砌筑方式都是由不規(guī)則的石塊粗砌在一起,在所有的砌筑風(fēng)格中最古老的是將砌塊沿曲折的輪廓切割,以毛石亂砌法進(jìn)行砌筑。這種砌法到了六世紀(jì)的時(shí)候己經(jīng)被一種多邊形的琢石砌法所代替。在特爾裴神廟保留下來的墻體中,包含有多角石混合曲線石的石工砌法,這顯然是在兩種風(fēng)格的過渡過程中修建的。在雅典多角石砌法在公元六世紀(jì)中葉始到了頂峰。(圖2.11)



在五世紀(jì)的晚期出現(xiàn)了另一種砌筑風(fēng)格,一種在規(guī)則砌筑和多角石砌筑之間的妥協(xié)。砌塊的頂部和底部都是平的,砌層的高度是相同的,但砌塊的側(cè)邊總是被斜向切割,這種砌法易于建造而又不顯得粗野,而且斜切的側(cè)邊所造成了穩(wěn)定的互鎖感,因此這種風(fēng)格被頻繁的使用。

多邊形的砌塊因?yàn)榫哂休^強(qiáng)的穩(wěn)定性,一直被用于城防工事之中。一種裝飾性的多邊形砌塊風(fēng)格的復(fù)興出現(xiàn)在希臘化時(shí)期。其風(fēng)格與六世紀(jì)時(shí)的多邊形砌塊風(fēng)格己經(jīng)大不相同了,出與美化裝飾的目的,建造者故意把砌塊切割成最奇異的圖案。規(guī)整的砌筑有多種的形式,是從神廟建筑的精工石作上發(fā)展出來的,在這些建筑的基礎(chǔ)部分和墻體部分,砌塊的長度尺寸比高度尺寸大得多,砌塊的長度會沿著層的方向變化。在其他一些墻體中,砌塊可以朝里放置而短邊朝外露出來,形成了多變的外表。

古羅馬,在建筑中為了支撐沉重的拱頂和彎頂,抵御側(cè)推力,墻垣很厚,甚至有厚達(dá)幾米的。混凝土的墻起初是內(nèi)外兩面先各砌一道石墻,把混凝土澆筑在當(dāng)中。后來,為了節(jié)約石材,混凝土用模板澆筑,在混凝土之外總會包砌面層。起初,面層的材料與墻芯骨料用料相同,幾乎一成不變。這層面層由最初的不規(guī)則石塊,發(fā)展成為毛石亂砌法。在羅馬,因?yàn)橛懈洝⒏子诩庸さ哪規(guī)r,這種亂砌法變得漸有章法,出現(xiàn)了向規(guī)則化成層砌筑發(fā)展的趨勢,并且漫漫地發(fā)展成方石網(wǎng)眼砌法,即用地面10cm×10cm左右的整齊的方錐石塊排滿表面,尖角朝里,底面形成規(guī)則的斜方格。其最早實(shí)例見于公元前55年的龐貝劇場(圖2.12)。這種網(wǎng)狀團(tuán)可以結(jié)合凝灰?guī)r小方塊或者磚形成混合砌體。這些面層的處理式樣在今意大利中部地區(qū)得到了廣泛的應(yīng)用。在羅馬的大角斗場中,古羅馬人用凝灰?guī)r料石構(gòu)成了角斗場的承重體系,在外部又包砌了一層石灰華。

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