圓窗與方窗的區別是什麼?
在教堂等復古建築中,圓窗比較常見,而現今乏味的方形窗流行,方窗有什麼好處呢?取代的歷史又是?在幾何學上除了方比圓大之外還有什麼奧秘在其中,如果說是受力上的區別可以說來聽聽其中的藝術么?(飛機上的窗戶都是圓角的,為的就是壓力之類)希望能得到解答~感謝
記得之前逛書店,偶然看到這麼一段,很可惜,忘了具體的書名了,剛才找了半天也沒有找到具體的出處,只好當成段子講了。
這個段子說的是大學建築專業,開學去上某教授的第一堂課,教授在黑板上畫了一個房間,然後問學生們如何開窗比較好。學生們各抒己見,採光、通風、美學、象徵......最後,教授說,你們討論了半天,卻沒有人問這個房間的牆體材料和結構形式,那你們這樣的討論有何意義呢?
回到問題本身,窗戶形狀的選擇,的確牽扯到很多因素,但最最基本的條件是,它要能存在。如果在特定的技術條件下,根本就建造不出來某種形狀的窗戶,那這種形狀的窗戶通風采光再好、外觀再漂亮也沒有任何意義。
在漫長的歷史歲月里,磚石等砌體是最主要的牆體材料,即使是現在,磚頭依然是重要的牆體材料。以上圖中的這堵磚牆為例,我們在這堵磚牆上開設這樣一個窗洞。請問,這樣可行嗎?
很明顯,不需要任何專業知識,只要稍微動一下腦子就知道這樣不行。窗洞上方的磚頭都是懸空的,一下子就掉下來了。
那怎麼才能在砌體牆裡把窗戶留出來呢?如何有效的支撐窗洞上方的牆體的重量呢?
主要的方法有兩種,第一種是過梁,第二種是磚拱,這也就對應著問題里的「方窗」和「圓窗」。
用一根石頭、木頭、混凝土作為過梁,架設在窗洞上方,這樣,窗洞上方的牆體的重量由這根過梁可靠的承擔,繼而傳遞到兩側的牆體上。為方便起見,絕大多數過梁都是平的,因此這也是「方窗」的來歷。
這種方法的優點是窗戶是方形的,很規整,缺點則是需要磚頭之外的其它材料。在古代,沒有鋼筋混凝土或者鋼材,所能用作過梁的只有石材和木材。但石材加工比較困難,力學性能也參差不齊,木材則耐久性不好,防火也有問題。而且這兩種材料的力學性能並不怎麼出色,很難應對寬度很大的窗洞。因此,石材過梁、木材過梁只能用在比較次要的小型窗戶上。我們在一些老房子上還能看到這種過梁的身影。
而磚拱的好處則在於不需要額外的第二種材料,只用磚頭就能搞定。利用拱的受壓原理,用磚頭在窗洞上方砌築一個拱圈,上方的牆體的重量由這個磚拱承擔,繼而傳遞給兩側的牆體。這也就是歐洲那些古建築中圓窗的來歷。
在沒有鋼筋混凝土和鋼材的時代,要想在砌體牆中開設很大的窗洞,砌築磚拱幾乎是唯一可行的方案。磚拱的形狀不一定是半圓形,可以是各種形狀的,比如像趙州橋的形狀那樣的很平緩的磚拱,或者很尖很高的歐洲哥特式的磚拱。我們可以在身邊的歷史保護建築中找到大量的這種磚拱。
隨著材料的發展,過梁終於找到了合適的材料——鋼材和鋼筋混凝土。這樣一來,過梁的力學性能、耐久性能都有了保證,跨度可以做的很大,能夠適用於各種尺寸的窗戶。而且,與砌築磚拱相比,過梁的另一個優點就是可以預製化、工廠化作業。我們可以提前用鋼材或者鋼筋混凝土做好一批過梁,各種長度的,1米的、1米5的、1米8的。現場砌牆的時候需要做一個1米5寬的窗戶,只需要拿一根1米5的預製過梁往上面一放就行了,省時又省力。
相比可以預製化的過梁,磚拱就要落伍的多了,它的性質決定了它必須現場砌築,所以需要大量的現場勞動。而且最終的質量嚴重依賴於現場工人的工藝水平,所以質量控制也很成問題。在大規模工業化的時代,砌築磚拱被鋼筋混凝土過梁淘汰也就不足為奇了。
但是,由於漫長的歲月里人們習慣了砌築磚拱形成的「圓窗」,形成了一種審美慣性,所以很多新建的仿古建築里依然採用了圓窗。當然,這些都是「偽圓窗」,上面頂著一根鋼筋混凝土過梁,只不過這根過梁是彎的而已。
至於飛機上的圓窗,跟建築上的窗戶可以說完全是兩回事。飛機一起步就是為工業化大生產準備的,蒙皮材料也是帆布、木材和金屬。磚石砌體這種又笨重、力學性能又差的材料永遠不可能用在飛機上。因此,飛機的圓窗考慮的完全是另外一回事。之所以用圓角的窗戶,很大的原因是為了避免直角帶來的應力集中。
《勒·柯布西耶全集》第3卷《關於福特的思考》一文中有這樣一段話:我從底特律的福特汽車工廠離開。作為一名建築師,我陷入了一種驚愕。在工地,當我拿出一沓10張1000法郎的鈔票,這些錢都用上,連一個簡單的房間也蓋不出來!而在這裡,同樣的10張鈔票,福特將交給您一輛久負盛名的魅力十足的轎車。目前的福特已經掌握了最先進的汽車生產技術。10張1000法郎的鈔票,這全部的機器的魅力就歸您所有!而在我的工地上,工人們一斧、一鎬、一榔頭,又鋸又刨,誤差時大時小。一邊是未開化,另一邊是——福特工廠——現代化。
柯布一直在為建築的現代化、工業化奮筆疾呼,甚至提出了向飛機、汽車、輪船學習這樣的說法。的確,建築理論、體系、形式的發展很長一段時間都沒能跟上材料、技術、科學發展的腳步。但我們也欣慰的看到,越來越多的新材料應用到建築領域,越來越多的建築走出了從前的範式和窠臼,牆體再也不是千篇一律的磚石砌體牆了。具體到窗戶,我們在大街上已經可以看到各種形狀、各種尺寸的窗戶了,這也算是建築學的一種進步吧。
其他人的回答在建築上已經非常全面了,我來回答一下飛機上的小窗戶。
這個一句話就能說明白,就是因為應力集中。
展開點講:
飛機內部是有氣壓的,一般737這種客機的飛行高度大概在35,000英尺-40,000英尺,在這個高度下氣壓是很低的,如果人直接暴露在該氣壓30秒後就會失去意識。飛機在飛行過程中會對機艙充氣,充到大概是8000英尺高度的大氣壓,所以人在飛機中總會感覺到昏昏欲睡,不舒服,小孩總是哭,食品脹帶等。
所以飛機上的窗戶承受的氣壓還是很大的,做的又小又圓,那玻璃也貴的很,里外好幾層。玻璃設計也要考慮到結構怎麼走,一直以來飛機上的窗戶的設計原則是有就行。
新的波音787有一大賣點就是窗戶大了不少,可惜似乎國內報道的都是這東西出事故,至於說一個窗戶體現出來強大的材料和設計功底就不會有人關注了。
有人問,那為啥還要裝窗戶呢?
兩個原因:
1、看風景
2、看事故。這也是為什麼飛機在起飛的過程中要求打開窗戶,人類總是一個很好奇的動物,如果看到什麼地方異常會跟其他人說的,歷史上有很多次乘客報告飛機外異常的案例,所以空姐也從來沒提到為什麼要開窗戶,這是人性。
受力角度——方窗會產生應力集中點,四個角易產生破壞。
圓窗四周應力分布均勻。
施工方面——方窗顯然容易施工多了,但對於圓窗來說施工中實際情況應該是不怎麼理想的,而且對
於不同尺寸,還得重新設計模板。
使用方面——按照我們的使用習慣,推or 拉,三個維度上的力,圓窗上很難實現將力平均傳遞至邊上
所以圓窗不適合打開的需求;方窗就不同了,使用中受力均勻,能滿足多種打開方式。
我覺得後期維護方面,圓窗也比方窗要高多,就單換玻璃這塊,應該就比較麻煩。
所以這就導致了,一般情況下,圓窗只是用來採光的,不具打開的功能,且一棟建築只有一兩處使用圓窗,方窗基本到處開了
我認為圓窗其實在使用上並不方便,
樓主也說了是教堂和復古建築. 這類建築的功能主要是紀念性和特殊用途。並不是為我們日常生活所用. 所以這類窗戶主要營造一種特殊的氣氛和美感。並不是出於為生活舒適的目的考慮。現在你所接觸的建築大多都是生活建築,自然方窗不僅易於施工. 而且使用上推拉平開都能更好的通風。這正符合現代建築追求的經濟。衛生住宅。人性化住宅。而且方窗更符合生產流水化. 拙見
方窗可是裝推拉玻璃,可以打開,相比來說圓窗就比較難;
方窗比較容易施工,圓窗較難,大了小了,方窗可以墊墊什麼的,但是圓窗總不能墊一圈吧。
比較講究的也有圓窗,可能施工較貴。
方窗實際面積大,透光率高
周長and面積計算方式不同
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