屋顶的发展 [复制链接]

第6版()
专栏：建筑小品

屋顶的发展
蔡继沅
新石器时代，人们居住的袋穴形地下室，洞顶盖些树枝茅草，借以遮风蔽雨，这就是最早的屋顶。后来用树枝束成尖顶，铺抹茅草和泥土，屋顶的形式向前进了一步。
殷商时，有了青铜工具，营造的宫室规模也大了，屋顶由密排的柱子和梁椽［chuán］来支撑，屋面用烤硬的夹草泥来铺盖，这是陶瓦的前身。
战国时，屋顶已用大块陶瓦来铺盖，半圆形的瓦当上刻着精美的花纹，屋瓦上涂抹朱红的色彩，屋脊上还有叉戟［jǐ］形装饰。
中国古建筑出檐很大，主要是保护木柱子免受雨水浸腐。唐代建筑，出檐几达檐高的二分之一，气魄真够雄伟。出檐太深太垂势必影响室内采光。为了减少其间矛盾，把屋檐做成上翘，这就形成了屋顶尖陡，檐角弯翘的中国特有的曲线形屋顶。
屋顶的首要任务是防雨，防雨材料大致分为片状与整体两类。片状者有陶瓦、水泥瓦、石片、木片等，一片片若鱼鳞似覆盖。为了避免雨水灌漏，屋顶的坡度就需要陡斜。整体的屋面，没有缝隙，坡度可以较为平缓。我国华北西北等雨量较少的地区，很早就用麦秸泥、青白灰、碱土等来铺抹成又平又光的屋面。现在性能优良的防水材料，如油毛毡、防水剂、沥青油膏等的广泛采用，和坚实的钢筋混凝土作为屋面基层，都有利于平屋顶的建造。平顶以它简洁的造型，空间的节约，并提供了活动场地，受到人们的欢迎。
随着人们生产规模的扩大，娱乐集会场所的扩大，要求屋顶的跨度越来越大。于是大跨度屋顶便成为结构工程师们的重要课题。从材料方面，高强度的钢材和高标号水泥代替了普通钢材、水泥和木材；结构的类型也由大梁、桁［héng］架演进到壳体、悬索等新型结构。
大梁桁架由于应力集中，受力不均等缺陷，要担负六十米以上的跨度已难以胜任。但是采用蛋壳似的壳体结构，由于它体内仅受均匀压力，跨度虽大到六十米以上，它的壳厚也只有六厘米。这不仅节约了很多材料，它那浑圆光洁的外表也是赏心悦目的。美中不足之处是弧形穹顶会造成音响上的不良效果，还有施工时耗用模板较多，都需加以改进。
还有一种利用绳索的原理组成的悬索屋顶，它的受力情况恰好与壳体相反——承受均匀的拉力，这使拉力很强的钢索充分发挥了它的特长。首都新建的北京工人体育馆，它头上那顶直径达九十四米，像个自行车轮子似的大圆顶，就是悬索屋顶与我国人民的初次见面。仅受拉力的构件在用材上是最经济的，所以这座悬索屋顶比同样大的钢网架屋顶要节省60％的钢材。
随着冶金技术的不断提高，拉力惊人的金属胡须的出现，合成材料正在按照人的意志不断地创新，悬索屋顶将会发挥更大的潜力。
苏联在北极地区已设计“温室城市”，巨大透明的屋顶笼盖着整座城市，这真是最大的屋顶了。