屋頂
許多傳統屋頂下,是由大量木材製成的桁架結構,這可以通風,減輕重量,緩衝內部濕度。
屋頂是建築防水的第一道防線,因此在建築實用結構中佔據支配地位。例如,在多雨的地區,屋頂更陡峭以促進水流。坡度也取決於屋頂的取材,以及掛件工藝。同時,屋頂可能具有其他重要功能,例如控制太陽能吸收,或防止內部產生的熱流失:維多利亞式購物商場的大玻璃屋頂,就是旨在防止雨水,但使室內充滿陽光。而如果濕熱地區模仿之,則會變成大蒸籠。
屋頂的兩個基本組成部分,是支撐結構和覆蓋材料。
屋頂由下方承重的支撐結構和上方的覆蓋材料構成,在科學與審美的作用下,呈現變化多樣的建築效果。
支撐結構
支撐結構要抵抗上方材料的靜壓強和風吹的動壓強。大多數傳統結構使用粗壯的樑柱,採用抗壓、抗拉強度較大的材料。這個屋頂結構的受力,又壓在承重牆或承重柱上,最後傳到地面。
木材應該是最早被用於桁架的材料。它的優異性能,使它在工業革命之後仍然受歡迎。革命帶來了鋼鐵,便利人們設計建造大跨度廳堂。這些結構需要更大的抗拉強度,必須鋼筋混凝土才能做到。不過,究其根本,屋頂結構的核心邏輯是沒有改變很多。
在20世紀初,全球都沈浸在鋼筋混凝土的潮流里,出現了一批古今結合的建築。
值得一提的是,一些地方採用長度驚人的石材做梁。這在橋樑上多見,房梁也偶爾可見。石材終究跨度不大,難以加工搬運,容易開裂,不多用於房屋結構。
羅馬人擅長用拱來解決大跨度的支撐問題。這讓石材有了用武之地:關鍵是讓石材從三點彎曲的「弱勢」,變成了相互受壓的「優勢」。拱券將受力傳到兩端的承重牆。這樣的拱,跨度可以達到40米以上,滿足了中世紀以前神聖空間的要求。
現代的建築設計還發展出了拉力支撐的屋頂,並非將重力往下傳遞,而是通過鋼索和錨點拉住屋頂——就像一個帳篷。這設計下的天棚可以非常大,甚至能滿足數萬人的運動場。這麼說來,歷史建築也不是沒有這樣的「新潮」設計。比如蒙古包就是呀!