15.5　建筑物

15.5　建筑物

技术发展史中不可能为美学讨论提供理想的位置，但是对于建筑物——特别是在本卷所论及的这一时期的建筑物，不能认为是与建筑技术无关的，而建筑技术则被认为是一种艺术，所以我们就必须对具备那个时代特征的建筑物的建造者们的美学态度有所涉及。

大教堂的建造会使精通工艺的石匠立即想起中世纪的建筑技术，它在本质上是功能性的。设计建造建筑物，并与他的建筑物共度岁月，这到底是由于在教会出资人希望光照更好、配装更多彩色玻璃的要求下，设计者从10世纪到15世纪变得越来越大胆的结构设计，还是由于设计者只不过抓住了出资人给他的机会，为他自己想要更简洁、更经济的结构形式的想法所驱使？这个问题可能会无休无止地争论下去。毫无疑问，每一种倾向都会强化另一种倾向。但是，没有任何证据可以表明，有哪一方是在什么样的设计才算美丽的理论驱使或推动下行事的。

由于文艺复兴运动，这一切都发生了变化。希腊建筑师们发展起来的建筑物的正面已被罗马人形式化了，由维特鲁威（Vitruvius）编成法典，又由文艺复兴鼎盛时期的建筑物设计师，特别是帕拉第奥（Andrea Palladio，1518—1580）将其发展完善。美被认为固有地存在于某些几何形状和比例之中，正如和谐音乐的音符振动周期是以适当的数字比例体现的一样。照此推测，在任何体现了这些规则的建筑结构中都内在地存在着美。在帕拉第奥出版他的伟大著作［13］的时候，意大利建筑师已对这些规则所造成的限制非常厌倦，但它们的影响在法国又持续了一个世纪。18世纪时，这些规则实际上在英格兰建筑中占有统治地位，这主要是通过第三代伯灵顿伯爵理查德·博伊尔（Richard Boyle，1695—1753）的影响，是他资助了帕拉第奥著作英文版的出版（1715年），并资助了许多有前途的年轻人，其中包括坎贝尔（Colin Campbell）、肯特（William Kent）和弗利克罗夫特（Henry Flitcroft）。他把他们送到意大利去学习——就像他自己已经做过的那样，并且采用帕拉第奥风格确定了英格兰的公共建筑物和绅士们的乡村别墅的风格（图版30B），约翰·伍德（John Wood，1707—1764）和与他同名的儿子（1727—1782）以那种风格对巴斯进行了重新设计。不久以后，这些规则便被归纳在由像霍尔［Michael Hoare，他是以威廉·哈夫彭尼（William Halfpenny）的笔名写作的］和兰利（Batty Langley）等作者撰写的堪称典范的作品《木匠和建筑师》（carpenter and architect）中，有了这些书的帮助，雄心勃勃的工匠甚至也能以建筑师自居，或至少能正确地按照建筑师绘制的不很详细的建筑图纸建筑施工。

按照帕拉第奥的规则设计的建筑物尊贵气派，可它们缺乏变化和创意。随着时间的推移，建筑师和出资人都对这种风格感到厌倦了。19世纪初在英国，而在欧洲大陆还要更快一些，采用其他风格的运动开始了。这些运动涉及对于美固有地存在于客体中这一理论进行批判，认为美存在于注视者的眼中。对于那些能被这些联想在内心深处激起强烈情感和愉悦的人来说，能引起某些联想的客体就是美的。如果某些东西被普遍认定为美的客体，那是因为一种共同的观点和文化使得人们能从中发现令人愉悦的共同联想。因此，如果一个人欣赏哥特式建筑，不必将他认定为未开化之人。同样，如果一个人否定帕拉第奥，并回到那些对帕拉第奥规则一无所知的古希腊人那里去寻找灵感，这也没什么可大惊小怪的。

然而，文艺复兴运动通过把从事建筑工作的人分为有身份的人和实施者，已很好地完成了它的任务。建筑师是学者，是在绘图板上绘图的人。工匠大师仍然直接指挥建筑物的实际施工，并指导自身行业的学徒工培训，但已不再被允许从事设计，除非他完全消化吸收了那种经典的规则，并热衷于发展中的城镇建筑，就像许多人实际做的那样，否则他就必须满足于作为承包人的角色。结构上的诸多细节，往往留给工匠大师去解决。例如，普遍采用锯下的软木代替斧劈的硬木，就在木工方面给传统做法带来了显著的变化。中世纪的托梁和檩条的截面往往是方形的，即使是长方形的也常常把宽边做成平的。伽利略（1638年）曾经指出，梁的强度与其宽度和高度的平方成正比，但是，莫克森（Joseph Moxon，1627—1700）在其1677年的著作中［14］，似乎还并不知道这个事实。实际上，作为一条实用性规则，它也许是从雷恩（Wren）和胡克（Robert Hooke）的著作中传播开来的，而他们两人都是科学家和建筑师。

在木工方面，有关这种观点改变的一个惊人的例子，可以在尼科尔森（Peter Nicholson）的《木工和工匠的助手》（Carpenter's and Joiner's Assistant，1810年）一书中看到。他在书中将科文特加登的由伊尼戈·琼斯（Inigo Jones）设计的圣保罗教堂（1631—1638）的屋顶与哈德威克（Hardwick）的屋顶结构作了对比，1796年建成的后者明显是已毁于火灾的原始建筑物的复制品。图265展示了原始建筑和重建的建筑。早期房屋的檩条都是12英寸宽、10英寸纵深，后来变成了6.5英寸宽、9英寸纵深。屋顶上大量直立的木件和对角线木件都在中点部位相交叉，其功能在一定程度上都不很明确，并在后者中被一种包括两块汇合于桁架副柱的主椽和水平杆的净拱所取代，由此将系梁悬起，系梁的主要功能不再起梁的作用而是将拱脚系住。尼科尔森计算了两个屋顶的木料用量（老的有298立方英尺，新的为198立方英尺），验证了通过采用恰当的桁架结构来代替支架和支柱的模糊组合，可以有效地节约建筑用材。值得注意的是，雷恩在圣保罗大教堂和由他设计的其他建筑物的屋顶结构中采用了桁架，他很可能是第一个明确而又实用地采用木制屋顶桁架设计的英国建筑师。

设计木制框架的难点一直在于设置可通过它来传递拉力的接头。除了在像巴黎圣母院以及兰斯大教堂［15］这样的大屋顶中才使用外，中世纪的木匠总是设法避开这些接头，因为他们必须要依靠榫接、木栓或定缝销钉。18世纪的建筑师得以更加自由地使用铁制工件。系梁可以从桁架中柱或副柱的底脚吊住，它不再被看作支撑件，而是通过用吊夹条和键销固定的锻铁条成为一种悬吊手段。利用经过改进的锯具和螺栓，在长的拉杆构件中采用楔面接头成为可能（图266）。直到20世纪齿形结合环的引入，这方面才取得了实质性的改进，齿形结合环是用螺栓夹紧，以使之咬进所连接的并排放置的木料侧面。同时，榫接、叠接和其他装置虽然也能用作牢固的接头，但显著减少了木料的有效负荷截面。莫克森认识到，与从梁的顶端或底部挖掉木料相比，不超过梁半径的榫眼，对梁的强度的损害较小。这个认识导致了用于连接的多牙榫（图267）的发展，例如将一根重负载托梁或是辅助梁连接到主桁架的多牙榫。在建造18世纪大厦的大型楼板时，这一问题常会碰到。

除了改进的木材连接以及更为经济地使用木材外，建筑物的风格体现在民用建筑物的结构设计中的变化微乎其微，重点实际上是在外观和装饰。至少在城镇中，在室内墙壁和天花板表面用光滑的灰泥涂抹的做法已从大型重要建筑扩展到了较差的房屋，在细木工方面的改进和框格窗户（第Ⅲ卷，边码267）的使用也变得普及起来。在历次拿破仑战争结束之后，即使在绅士们位于城镇中的房屋和其他重要建筑物内，通常也较少对坚固的砖石结构采用浓重的古典风格了，他们对高雅的追求没有降低，但兜里的钱却少多了。此外，外墙的表面装饰也比以前更薄。在这个发展过程中，罗伯特·亚当（Robert Adam，1728—1792）起到了积极的带头作用（图268），又如已提到过的，约翰·纳什（边码447）常常将柱子上雕刻的砖石结构用铸铁代替，并在砖石结构上大面积涂抹光滑的砂浆或灰墁（图269）。

前面也已提及，在18世纪的最后25年，某些巴黎建筑师在屋顶结构施工中采用了锻铁，并在砖石结构中嵌入锻铁作为加强料。在1667—1670年间，贝洛（Claude Perrault，1613—1688）对罗浮宫的扁平柱顶过梁和穹顶作过加强。1779年，苏夫洛（G.Soufflot，1713—1781）设计了一个跨度为15英尺8英寸的铁制框架，用来承载复折式屋顶、穹形天顶和一个17英尺宽的天窗。那个框架是用末端销在一起的锻铁棒制成的，它覆盖了一个大厅和从一个公共入口通向门廊的楼梯。屋顶于1781年建成，但在1805年左右重建大厅时就消失了。苏夫洛还将锻铁棒框架埋入巴黎的圣·热内维耶瓦教堂和圣叙尔比斯教堂的砖石结构中，以摆脱对只靠侧向压力和重量求得稳定的砖石结构的依赖［16］（图270）。

在屋顶上——比如在剧院——用铁质结构比木质结构的优越之处在于铁是不会燃烧的。然而，铁也并非如有时所说的那样耐火，因为铁经过强烈加热以后就会失去强度，整个结构会塌下来。可是，如果与嵌有灰泥的空心罐制成的厚板结合起来使用，则用铁梁支撑的屋顶和楼板就有很高的耐火性。宜作此用的空心罐由圣法尔（St-Fart）于1785年从巴黎引入，他是一位专门从事医院建筑（图271）的建筑师。不久，这些空心罐也在伦敦得到了应用，约翰·索恩爵士（Sir John Soane）就把它们用在英格兰银行（1792年）的穹顶上。在建筑师联合会防火委员会的一份报告（1791年）中，对此曾作过推荐。德比和贝尔珀的著名工厂厂主斯特拉特（William Strutt，1756—1830），就在这一时期建造的“防火”厂房中部分使用了这种构件［17］。

直到斯特拉特的思想转到改善工厂的防火问题时，典型的多层厂房建筑物才有了坚实的厚木板地板，这种地板是由从一堵墙跨到另一堵墙上的重型梁承载的。如果梁的跨度很大或是载荷很重，则将每根梁的跨度进行划分，在下面的楼板和上面的梁之间的空间装上木支柱。厚重的木材往往不容易起火，而是通过阴燃被烧焦，但由于到处都有明火，易燃物真是太容易被引着了，在当时原始的消防器材能对火灾进行抑制之前，火就已经失控。有许多花费巨资建起来的工厂就那样被烧毁，从而造成生命财产的损失。斯特拉特的第一项革新就是将梁之间的木楼板用砖拱代替（图272），在梁的每侧固定一只硬木斜块拱脚，再在暴露的表面覆上铁皮进行防火。梁的下侧涂上灰泥，支撑柱是铸铁的，套接进梁内。后来还有一些革新，包括用铸铁代替木梁以及改进铁梁的形状［18］。在贝尔珀的楼板的端跨以及屋顶上，斯特拉特为了减轻重量，采用空罐拱代替实心砖。在结构理论的发展过程中，铸铁起到了重要作用。铸铁的使用以及出现的一些失败事例使人们认识到，对这种材料在受负荷时的工作性能仍缺乏了解，也需要去探索铸件应该具有的最经济的形状。到19世纪中叶，除了厂房以外，在桥梁和其他建筑物中也广泛使用了铸铁。不过到那时，铆接起来的锻铁板——例如锅炉制造商做的那样，也在寻求其他用途，尤其是在船舶制造中。长度达到空前的320英尺的“大不列颠号”（Great Britain），就是用锻铁制造的，它于1845年用了14天的时间首次穿越大西洋抵达纽约。这极大地鼓舞了人们在其他船只上使用这种材料，并用于建造大桥和横梁。锻铁梁的重量只是可以承受同样载荷的铸铁梁的1/2，尽管这种材料就重量而言，比铸铁要贵两倍之多，但净支出却相近——其自身重量的减少就是一个不花钱的优点。

锻铁的广泛使用，使得按要求的尺寸剪切板材以及在板材上打孔的机器（边码429）应运而生。大约在1820年，T形截面和角形截面的轧制棒材已经可以使用。在巴黎，可用作轻型构件的小型工字形截面梁从1847年就开始生产了。重型工字形截面梁不容易生产，因为锻铁实际上是用每件重达稍小于2英担（1/20吨）的铁坯手工锻制而成。虽然可以将好几个铁坯放在一起锤打然后再轧制，但涉及的繁重工作使得这一工艺过程比将铁板和角料铆接在一起成本更高。轧制重型工字形截面梁的工艺就不得不等到发明低碳钢以后再实施，而这种钢是在19世纪60年代用大块的铁锭浇铸的。

在我们讨论的这个时期末建成的最著名的建筑物之一是水晶宫，1851年，这里承办了在伦敦海德公园举行的万国博览会。帕克斯顿（Joseph Paxton，1801—1865）萌生用一座大型的玻璃房屋容纳整个展览会的想法，他是个很务实和有主动性的人，在担任德比郡公爵位于查茨沃思的巨大庄园的首席园艺师时，就已经建造过规模相当大的铁和玻璃结构的建筑物。方案被采纳后，帕克斯顿立即加入到福克斯亨德森公司的相关部门，制订详细的设计方案，组织包括3500吨铸铁零部件以及大量的锻铁、玻璃、木材、油漆和其他材料的生产和运输，以上这些工作在几个月的时间内完成。没有一家铸造厂能单独受理如此大的订单，所以这个项目由三家内地企业分别承担。所有的大梁和其他零部件都必须按严格的尺寸制造，这样，在工地上不作任何调整就可以装配在一起（图273）。为确保做到这一点，每根大梁一运到，就用起重机将其从车上吊放在一个框架内，框架的作用是提供一个测量工具，再配上液压千斤顶来校验载荷。对一根梁做装配和强度检测，只需要4分钟的时间。