屋顶上的秘密（上）

文/张 威

图/之 虎

盖房子讲究“坚固”“实用”“美观”兼备，清华大学建筑学院的陈志华爷爷说过：“在古代，人们建造房屋，就是要建造一个外壳，抵御风霜雨雪、狼虫虎豹，获得一个可以利用的内部空间，而建造外壳的一大难题便是——造屋顶”。

从古至今，屋顶的面积大小，以及怎样使屋顶好好地待在建筑的最上方，都是建筑师（古代叫“工匠”）最头疼的问题。每当房子的主人要求他们把家建得大一些的时候，他们便开始绞尽脑汁：“该怎样摆脱承重墙来解放内部空间呢？”一间房子如果没有屋顶，那不就是一个带围墙的院子吗？院子可以圈得很大，但能不能把整个院子都盖上屋顶就不一定喽！

屋顶很难盖吗？

在生产力低下的原始社会，盖屋顶是极其困难的。所以聪明的原始人使用了一种简单的方式，把屋顶和支承的结构合二为一，做成一个“石棚”，这种

结构方式叫“简支”（简单支撑）。还记得小时曾玩过的积木吗？我们把一块横向的长积木，搭在两块平行竖立的短积木上，一座简单的小房子就搭好了。

可是当把积木房子放大到能供人居住的大小时，因为梁的材料、跨度和体积的增大，它的自重也会增加，中间部位会自然下垂，形成“弯矩”。

弯矩的大小，跟“跨度”（也就是两块竖立短积木的距离）有关。当弯矩超过梁的抗拉强度的时候，梁就会断裂，“屋顶”也就塌了。所以原始人只好把这种石棚的跨度做得小一些，这样的建筑形式仅可供几个人居住或举行一些祭祀类的活动。

◎木棚的“简支”构造

◎卡纳克 阿蒙-瑞神庙大柱厅剖视图

如果家里有二十口人，需要大房子怎么办？

当然有办法！你可以在保持两道石墙间距的同时，延长石墙的长度，再把几块石板拼在一起，也可以把石板锯成很多窄条，变成石梁再拼在一起，而且一条石梁的重量要小于石板，这样搬运和吊装就可以节省很多力气了。古埃及神庙的屋顶就是用这种方法建造的：两根石柱子上有一条石梁一字排开，形成一个柱列；两排平行的柱列构成一个柱廊；石梁上铺满与石梁垂直的石板就形成了屋面；若干个柱廊并列在一起就构成了一个大殿。这种大殿的一个特点是由于石梁、石板长度有限，室内柱子就特别多、特别密，没有办法建造出空旷的空间。

当然，用石梁、石板盖屋顶要花费很多的人力和金钱，所以建宫殿、住宅时，古埃及人一般会用木材做梁，再把茅草和泥混合，或者直接用席子覆盖在屋顶表面。而埃及由于气候干燥、降雨少，所以屋顶基本上是平的或是微微向上拱起的。但在多雨的地区，这种平屋顶无法快速排净雨水，雨水就会很容易漏到屋里。

屋顶有什么颜色的？

如果你到北京旅游，就会发现故宫的建筑中，很多屋顶都是黄色的，天坛里建筑的屋顶很多是蓝色的，而北京四合院的屋顶都是黑灰色的。这是因为故宫、天坛屋顶上用的瓦大多是琉璃瓦。在制作这种琉璃瓦时，工匠会在土坯的外面涂一层带颜色的釉子。而四合院屋顶用的瓦叫“青瓦”，不涂釉子，所以保持了瓦片烧制之后的黑灰色。

在古代，尤其是明清时期，不同颜色的瓦象征着不同的封建等级，比如与皇帝、皇后、皇太后有关的宫殿、陵寝或由皇帝下令修建的宫观、寺庙一般使用黄色琉璃瓦；亲王的王府、园寝（坟墓）以及独立建造的皇帝妃子的园寝用绿色琉璃瓦；而普通人就只能用黑灰色的青瓦了。天坛嘛，因为是祭天的场所，所以在乾隆年间改用了特殊的蓝色琉璃瓦。

屋顶都是用瓦做的吗？

在中国古代，并不是所有的屋顶都使用瓦。比如在山区，有些居民就地取材，用石片、木条或树皮造屋顶。也有穷苦人没钱在整个屋顶上铺瓦，只能铺在屋顶的三个边缘（不含檐口），中间留着青灰屋面。甚至还有人用芦苇、茅草和泥做屋顶。因为材料不耐久，隔一段时间就要翻修一次。当然也有一些特殊的建筑，主人为了凸显某种原生态的风格，故意用茅草盖顶。

在西方，木屋架屋顶的材料与中国的差不多，人们也会用不同颜色的瓦拼出很多图案，也有很多人用石片、木板。日本等国还很崇尚专门用草做的厚屋顶，因为制作屋顶时使用了特殊的工艺，所以它的耐久性很好，不仅可以遮雨，还具有良好的保温、隔热性能。

稀奇古怪大冲关

勋章任务4

请为下面的小屋设计一个既能够遮风挡雨，又美观大方的屋顶吧！