拱 “拱”的成长史

你对砖头说:“砖头，你想要什么？”

布里克说:“我喜欢拱门。”

-路易斯·康

ng xuàn是一种建筑结构。简称拱，或称券，又叫券洞、法界、法券。它不仅在竖向荷载下具有良好的承载特性，还起到装饰美化的作用。

拱门对西方古代建筑的作用和斗拱对中国建筑的作用是一样的，是两个体系中最好的部分。在古代，东方和西方不能制造一个宽的平屋顶，因为他们没有找到任何结构系统或材料来支撑这个巨大的平屋顶。

因此，中国古代人用梁柱框架和斗拱建造了巨大的木制屋顶，坡度很大。古代西方人使用拱形结构来建造他们宏伟而永久的圆顶石屋顶。Arch在不同时期都有发展演变，经历了从无到有，从简单到复杂，从粗糙到精致的演变过程。

高贝尔拱门的雏形

重叠拱:是一系列两排砖逐渐逼近。公元前几个世纪，在埃及、美索不达米亚和希腊等许多地方都可以看到重叠拱门的雏形。古埃及有句谚语叫“拱门永不沉睡”，反映了人们对楔形拱门安全性能的关注。

▲重叠拱

公元前，世界各地都发现了楔形砖的小拱门。比如爱琴海的迈西尼卫城就有一座狮门，建于公元前1350年至1300年之间。门为单石制，门宽3.5米，可供骑兵和战车使用。

▲迈西尼狮门

门上的门楣是一块重达20吨的巨石，中间比两边都厚。巨石阵的过梁上有一个三角形的折叠券，用来降低过梁的承载能力。三角形折叠券中嵌有一块浮雕有两只狮子的三角形石板。双狮雕刻工艺精湛，栩栩如生，因此得名狮门。

真正的拱可以充分发挥砌体的抗压强度。亚平宁半岛的本土伊特鲁里亚人最先发现了拱形原理。他们很早就开始吸收希腊文化，拥有高度发达的文明，但很快就被罗马人征服了。伊特鲁里亚居民学习希腊和两河流域，用特殊的石头组成，对后来的罗马影响很大。

古罗马时期

半圆拱是古罗马建筑的一个重要特征。当时罗马人做出了史无前例的各具特色的“罗马混凝土”。生石灰与来自维苏威火山的火山灰混合，并添加骨料。

这种建筑材料产生于公元前27年的帝国政治时代。随着混凝土的出现，人们用这种新材料建造大跨度的拱门和拱顶，逐渐取代了建筑中石头的使用。从此建筑不仅仅是体积的积累，更是空之间的构成。

▲从管拱到横拱的演变

管状拱是一种沿直线延伸或连续展开的拱，形成隧道形或管状拱顶，在两个平行的墙之间提供弯曲的屋顶，并可组合形成拱廊。

十字拱是两个圆柱形拱顶相交，两个长度和形状相同的拱顶相交形成十字拱，两个不同长度的拱顶相交形成直拱。十字拱又叫棱形拱，十字拱的重量由四角的桥墩承担，代替了罗马建筑中承重墙的作用，在空的形式上进行了更多的改变。

▲古罗马中心广场东侧的君士坦丁大教堂

中心有三个跨25.3米、高40米的十字形拱门

左右两侧有三个跨度为23.5米的圆柱形拱门，以抵抗水平推力

穹顶是由拱门转一圈形成的结构，也称穹顶、拱顶、穹顶，常指在宽大的大厅空上建造的球面、多边形面的穹顶罩，有的中央有圆孔采光。它是古罗马建筑和文艺复兴建筑的重要造型特征。

罗马人的另一项发明是将各种骨料混合到混凝土中，并将其浇注在具有一定承载力的模板中。例如，在拱门和拱顶中，用作模板的砖被制成环，混凝土被浇注在它们的空间隙中。这是万神殿大空空间形成的关键。

▲ pantheon

穹顶由混凝土制成，底部6米，顶部1米。为了减轻自重，穹顶内表面形成网格状的方形凹格，也起到了装饰作用。大厅中央的地板微微凸起，以汉白玉为主要图案。支撑穹顶的墙厚6.2m，沿墙均匀分布7个壁龛，中间有一个大玄关。门廊有三根柱子，柱身由红色花岗岩制成，柱头由白色大理石制成

▲万神殿圆顶圆孔

▲万神殿简介

光有单一的拱形结构是远远不够的。古罗马人将梁、柱与拱结合起来，形成一个邮票柱，包括连续邮票、巨型柱和堆叠柱，创造了一种新的建筑形式。古罗马建筑师在一系列伟大的建筑中使用了大量的拱形结构，如凯旋门、斗兽场和浴场，对后来的建筑也产生了很大的影响。

▲君士坦丁凯旋门，建于公元312年

立面分三部分，中间大，第二部分小。

▲泰特斯单拱凯旋门

由图密善皇帝在他的兄弟泰特斯死后不久建造

它是为了纪念泰特斯镇压犹太人的胜利而建造的

▲古罗马大竞技场

长轴188米，短轴156米，立面80个拱门，4层

▲卡拉卡拉浴

采用十字拱结构，重量主要落在8个桥墩上

它们被圆柱形拱门、大型券形拱门和大型拱顶所包围

现在，它是音乐会、音乐会和体育锻炼的热门场所

拜占庭建筑

中拜占庭帝国是历史上的东罗马帝国。拜占庭建筑最大的进步是穹顶和帆拱的完美结合，即一个穹顶切掉四个半球，然后在上面挖一个圆孔，在圆孔上加一个基座，再在基座上加一个穹顶。

这种结构的重量落在四个试件上，然后力通过试件之间的交点传递到四个桥墩上。这样也完成了圆形穹顶和方形平面之间的自然过渡。由于承重方式的改进，穹顶下的空空间变得更加自由多变，这种结构为建筑的发展做出了巨大的贡献。

▲A:帆拱，B:帆拱+拱顶，C:帆拱+鼓座+拱顶

君士坦丁堡的圣索菲娅大教堂是帆拱应用的杰出范例。它的穹顶高15米，直径32.6米，由四个7.6米宽的桥墩通过帆拱支撑。中央穹顶的侧向推力由扣在东西两侧大券上的半穹顶抵抗，它们的侧向推力由斜角上的两个较小的半穹顶和东西两端的两个砧板抵抗。

▲圣索菲亚大教堂

在希腊语中，它的意思是“上帝的智慧”

教会将耶稣奉为正统基督教神学

室内灯光处理非常生动，阳光透过彩色玻璃，使室内气氛趋于神秘梦幻。室内空房间也更开阔宽阔，四周有秩序的层次感。这套结构关系明确，层次分明，中期拱技术达到了一个新的高峰。

▲圣索菲亚大教堂内

哥特式建筑

中世纪建筑除了拜占庭建筑，还不得不提哥特式建筑。哥特式建筑起源于12世纪下半叶的法国，盛行于欧洲的鼎盛时期和中世纪晚期，复兴于18世纪的英国，一直延续到20世纪。其建筑风格源于罗马建筑，被文艺复兴建筑所继承。

▲法国亚眠大教堂，双飞扶壁，尖肋拱顶

哥特式建筑的特点是广泛使用尖肋拱顶，推力作用在四个石拱上，拱的推力通过飞扶壁来平衡，使拱顶的高度和跨度不再受到限制，可以建造得又大又高。最著名的哥特式建筑是意大利的米兰大教堂、德国的科隆大教堂和法国的巴黎圣母院。

▲意大利米兰大教堂

▲德国科隆大教堂

▲法国巴黎圣母院

文艺复兴

14世纪末，意大利资本主义开始萌芽，人们开始了激烈的思想、政治、文化较量，“文艺复兴”时代到来了。文艺复兴时期，拱形和拱顶的建筑词汇被广泛使用，意大利的标志性建筑——佛罗伦萨的圣母大教堂必须提及。

▲佛罗伦萨圣母院

这座教堂的主要建筑师是菲利普·布鲁内尔斯基。教堂内径42米，穹顶高20多米，建筑总高度107米，在佛罗伦萨巍峨显眼。在完成这个空的过程中，这位大师没有使用拱形框架，而是使用了一种新颖的连接鱼骨结构，通过漂流和固定瓷砖的方式从下往上建造。穹顶为双层薄壳，两层之间有空间隙，上端略尖。

▲穹顶成分分解

结构成就包括:采用双中心矢状穹顶；采用骨架券，穹顶设有纵筋；水平配筋，双层结构，使用金属连接件。

▲穹顶内部

16世纪佛罗伦萨画家乔尔乔·瓦萨里绘制的巨幅天顶画《末日审判》

圣彼得大教堂是梵蒂冈城的主教堂，可容纳2万人。它是罗马最大和最重要的教皇广场教堂。这座教堂高211.5米，宽187米，几乎是世界上所有教堂建筑中建筑面积最大的。这座132.5米高的穹顶结构由近800根柱子支撑。大教堂里有45座祭坛和450多尊雕像。

▲圣彼得大教堂

圣彼得大教堂的重建于1506年破土动工。在120年的重建过程中，意大利最优秀的建筑师布拉曼特、米开朗基罗、德拉·波塔和卡洛·马特尔先后主持设计和施工，直到1626年11月18日才正式宣布。

圣彼得大教堂与佛罗伦萨大教堂有着相同的尺寸、双壳形式和加强环，但它的平面不是八角形而是圆形。利用圆形的优势，采用了比佛罗伦萨大教堂更简单的结构，比如减小内壳厚度，取消内环，减少纵向肋。也许正是因为这个原因，100多年后，拱门下出现了许多明显的裂缝。

▲米开朗基罗去世五年后的1569年出版的雕版印刷

1743年，三位数学家研究了圣彼得大教堂。在他们的报告中，他们指出环向加固应该按照“虚位移原理”进行。最后，根据报告，增加了五个铁锁环，使穹顶安全完好。这个事件是第一次对包括破坏机构在内的设计方法进行理论探讨。这也标志着长期积累经验和感受的时代已经结束，引入科学客观评价方法的时代已经开始。钢结构正在孕育，时代将发生巨大变化。