本文轉自：iStructure

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“建築師的責任是使每塊磚塊回歸其原有的位置。建築師不是實現自己的夢想，而是幫助磚塊實現自己的夢想。”——路易斯·康

磚由粘土，頁岩，煤纖石等制成，壓碎後将其人工或機械模壓成型，然後幹燥并在約900攝氏度的氧化火焰中燒制。随着窯爐溫度的變化，煅燒的磚塊也會顯示出不同的顔色。紅磚作為一種簡單，耐用且便宜的建築材料，它已在全球範圍内廣泛使用。尺寸标準使其具有出色的靈活性，各種尺寸的建築物都可以表現出良好的質感，貫穿整個人類的建築曆史。

布谷鳥屋（越南）

磚的基本機械特性是高抗壓強度和低抗拉強度（約為抗壓強度的10％）。它們不适用于拉伸和彎曲部件，因此影響它們在各種結構系統中的廣泛的應用。

進一步閱讀：但是混凝土的抗拉強度也很低。為什麼混凝土現在成為最好的建築材料？這主要是因為工程師發現了混凝土和鋼筋的黃金組合。混凝土和鋼筋的線性膨脹系數相似。當溫度變化時，它們可以協調變形而沒有應力。混凝土還具有與鋼筋的良好粘結強度，以确保粘結強度，混凝土鋼筋的位置相對自由，鋼筋彌補了混凝土抗拉強度的不足。

而砌體與鋼筋之間的配合不是很完美，砌體隻能在砌體的空心中心和外部混凝土中布置縱向鋼筋，而在水平灰漿接縫中隻能布置水平鋼筋。

紅磚花園（北京）

“你對磚頭說：‘磚頭，你想成為什麼？磚頭對你說：“我愛拱券”。您對磚頭說：‘看，我也想要拱券，但是拱門非常昂貴。我可以在孔上做成混凝土石。’然後您繼續說：‘磚頭，您怎麼看？“磚頭說：“我愛拱券”。——路易斯·康

基于尊重材料特性的建築邏輯，磚一直用于主要受力的結構系統中。就像路易斯·康（Louis Kahn）關于上述磚塊經典的對話一樣，磚塊的曆史可以說是檔案券的曆史。在這裡，并簡要介紹拱券的曆史。

拱券，拱和券的合稱，是一種空心砌塊，由砌塊材料（磚，石頭，土坯）利用砌塊之間的橫向壓力制成。這種結構是在古羅馬手中發揚光大的，創造了古羅馬獨特的建築形式，并深深影響了整個歐洲和整個世界。

最初，古羅馬人從伊達爾人那裡學到了堆積拱門的技術。他們通過逐層拾起磚石并向中心移動來分散較高的荷載。這是一個相對簡單的拱形結構。

疊澀拱

在折疊澀假券基礎上，公元前2世紀的羅馬人進一步發明了真正的拱形優惠券。券可以理解為拱門的基本元素。單層拱形結構（例如牆壁上的拱形門窗）就是券。

拱券

筒拱是券的延伸。在混凝土發明之前，筒拱是由多個試塊并排組成的。

筒拱

穹頂是從拱形結構發展而來的結構，無需内部結構的支撐即可實現更大的空間跨度。它可以看作是一個以拱形為中心的結構。

穹頂

穹頂拱是羅馬人從管拱結構中創造出來的結構，是筒拱的異化形式。

四瓣拱

和四瓣拱一樣，同樣是在方形的管拱上進行十字切割，由四份相同的部分組成，但頂部相比四重拱形成了更鮮明的十字形，所以羅馬人稱其為十字拱。

十字拱

十字拱雖然擺脫了承重牆，但無法像四瓣拱和筒拱一樣依靠自身結構平衡側推力，于是羅馬人将十字拱按縱向排列，相鄰的部分互相平衡縱向的側推力。

肋架拱出現在羅馬帝國晚期，相比十字拱，肋架拱分出了承重部分和圍合部分，主要負荷集中在拱上，其餘部分用輕石闆圍合，既節約了材料也減輕了拱頂的重量。

肋架拱

言歸正傳，讓我們回到這個問題的主角-紅磚。

我想知道您是否有同樣的疑惑？為什麼磚頭的尺寸現在這麼大，而全世界的磚頭卻差不多？

小材迷檢查了各種信息，更令人信服的答案是，這主要是為了運輸和鋪設。磚必須小而輕，才能用一隻手撿起。對于世界上大多數人來說，拇指和其他手指之間的合适抓握距離約為4英寸（約100毫米），這決定了磚的寬度。以這個長度為單位，磚頭太小且效率低下；以這個高度為單位，磚塊又大又重。此外，由于倍數将有助于堆疊，因此長度，寬度和高度通常為4：2：1的倍數。因此，世界範圍内标準磚的具體大小會有所不同，但形式和大小基本相同。我國标準磚和德國DF磚的尺寸均為240x115x52mm。

小材迷還有一個問題。為什麼“秦磚和漢磚”大多是藍磚，而我們現在看到的大多數磚是紅磚？

磚是用火燒粘土制成的。粘土含有鐵，通常粘土是紅棕色。鐵元素在1000度的高溫和足夠的氧氣（深紅色）下會被氧化成三氧化二鐵。因此，通常在露天窯（無屋頂窯）中燃燒的磚是紅磚。這種窯的簡單磚産量很高，但紅磚更易碎。

同樣是鐵元素，在缺氧的情況下鐵元素會成為四氧化三鐵，四氧化三鐵是黑色的，所以一般密閉窯（有頂的窯）裡氧氣少，燒出來的磚就是青磚。青磚相比于紅磚産量要低很多，因為青磚的窯都是有頂的，而這種圓頂是不能建造的很大的。所以青磚比紅磚産量低成本也高，但是青磚比紅磚更結實密度更大。根據建築的質量，古人選擇青磚。

磚作為離散性的建築材料，要建造就少不了砌築。雖然小材迷自己沒砌過牆，但砌磚法在砌體規範中已有過詳細介紹。這裡也就不再詳述，僅将經典的幾種砌築方法為大家列一下。

從19世紀到20世紀，諸如鋼筋混凝土，鋼材和玻璃之類的現代建築材料層出不窮，并被廣泛使用。磚的使用越來越少。直到1950年代，密斯（Mies）風格的玻璃盒子開始在世界範圍内得到普遍認可，當代建築的美學越來越透明和輕巧。這時，沉重的磚塊使其脫離了主流建築材料的行列。但是這些磚塊還沒有消失，在某些設計師和手工藝人手中仍然充滿了生機。

十字拱和肋骨拱等經典的結構形式，由于其結構受力合理，象征意義明顯的特點，在當代諸多教堂建築中仍然被采用。

伊格萊西亞主教基督教堂（墨西哥）

古巴國家美術館（古巴）

烏拉圭設計師埃拉迪奧·迪埃斯特（Eladio Dieste）通過兩種巧妙的結構形式的自承式殼和高斯拱門創造了“讓磚塊漂浮”的視覺效果。

海鷗（烏拉圭）

自平衡殼是一組并排布置的殼。殼體的橫截面形狀是具有最合理作用力的懸鍊線，以确保在重力載荷下殼體中僅存在壓力。在中間跨度中，左右足弓的推力可以互相抵消。在側跨中設置水平橫梁，高剛度的側梁收集水平推力，并将其傳遞給與側柱組合的對角撐杆。殼體的縱向截面等效于梁，它将産生彎曲的拉應力和壓應力。在柱頂支撐部分中，拉力出現在殼體的頂部，因此将鋼筋布置在磚牆上的混凝土薄層中；例如，支點在殼管的兩端，而拉力出現在殼的中間跨度的下部。因此，鋼制拉杆将被埋在槽中。

SaltoBus客運站（烏拉圭）

工人基督教堂（烏拉圭）

高斯拱沿跨度的橫截面為懸鍊線。當剖面垂直于跨度方向移動時，懸鍊線的矢量高度會相應變化，顯示為傾斜的“ S”形。它的起伏波峰出現在最可能發生不穩定性的中跨中，中點處的波形增強了殼體的剛度并避免了結構不穩定性。在跨度的兩端，曲面完全平坦，可以輕松與兩側的牆連接。一組外殼單元最後連接。在相鄰的“ S”形的高端和低端之間，在建築物的水平方向上形成一個長而窄的月牙形間隙，并排列了一個長玻璃天窗，為屋頂提供了畫龍點睛的效果。

Don Bosco學校體育館（烏拉圭）

如今，自由曲面非常流行，一些設計師嘗試将磚與自由曲面結合在一起。

瑪雅索瑪亞圖書館（印度）

借助于現代計算技術，我們可以通過各種找形算法獲得合理的自由曲面形狀，并使表面主要為壓應力。這樣，可以充分利用磚的材料特性來實現形式和材料的内部統一。同時，它還允許設計師設計自由曲面，這是除了常用的混凝土外殼和鋼結構網格以外的另一種材料選擇。

瑪雅索瑪亞圖書館（印度）

EME3音樂節上的當代手工藝品（西班牙）

由諾曼·福斯特（Norman Foster）設計的無人機機場用于向非洲提供醫療用品，以改善非洲及其他地區的健康和經濟狀況。設計師希望采用更便宜，更容易獲得的建築材料以及堅固且易于建造的結構，因此最終選擇了磚殼。

無人機機場（盧旺達）

在巴拉圭兒童康複中心項目中，設計人員使用磚塊實現了鋼結構常用的網狀殼結構。建築效果令人印象深刻，但請仔細考慮網狀殼結構中的節點都是剛連接的節點，并且磚塊已連接。不适合傳遞彎矩。因此，小材迷認為他的結構系統與結構材料的選擇不匹配。歡迎大家讨論。

兒童康複中心（巴拉圭）

如開篇時所提到的，作為建築材料的磚具有明顯的缺點，不适用于抗拉伸和抗彎曲性。如果僅在垂直載荷的作用下，設計人員可以使用合理的結構來避免磚的短闆。但是，抗震設計已經成為當代結構設計中不可或缺的一部分，因此在磚的應用中會受到很多限制。例如，在我國的抗震設計規範中，砌體結構的高度不應超過21米。因此，當代設計師更傾向于将磚用于維護和表面結構，以表達特定建築物中磚的獨特材料質感。

隐身畫廊（伊朗）

幾千年來，磚牆的編織質地在建築過程中形成了各種難以估量的變化。在實踐過程中，當代建築師也已經開始嘗試新的磚石形式，例如像素化磚石。就像我們小時候玩的紅色和白色機器一樣，遊戲場景和角色都是由單個像素組成的，并且不斷變化的圖像可以通過像素的變化來形成。這裡的像素與磚非常相似，設計人員在建造磚時也可以使用挖空，凹凸和其他技術來實現不斷變化的建築效果。

設計師還嘗試使用參數化工具對積木進行更多更改。在設計表皮時，可以使用諸如Grasshopper之類的參數化工具通過改變外牆砌塊的堆疊位置和角度來表達随風而變化的蒙皮形狀。此時，磚塊所表現出的質感是常用的玻璃和鋁闆無法比拟的。

自加入工作以來，小材迷從未設計過磚房，而且砌體規範僅在注冊考試期間進行了審查。大約兩年前，Xiaoi寫了一篇有關結構大師Dieste的推文。第一次，他對傳統的磚結構材料感到震驚。事實證明，磚瓦不僅可以在我的童年記憶中建造磚瓦住宅。 。

兩年後，我寫了一條關于磚的推文。我記得當時我的震驚可能主要是由于我對磚塊缺乏了解。我下意識地認為磚是相對較弱的材料。在過去的兩年中，我對各種結構材料有了更深入的了解，現在，我回顧上面的各種情況，以分析材料和系統是否适合。這可能就像生活，沒有最好，隻有最合适。

由于空間有限，有些情況無法一一列舉，下面與大家一起來欣賞一下。

參考

1 知乎：精羅落淚，古羅馬光輝的拱技術！——魚雨玉

2知道：為什麼砌體結構工程無法達到鋼筋混凝土結構工程的高度？ -張昕宇

3 知乎：标準磚頭尺寸（240/115/53mm）是怎麼确定的？為什麼是這樣的？——Archdevil

4青磚的曆史-店主說曆史

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