“建筑师的职责是让每一块砖回到它的位置。 建筑师不是在实现自己的梦想，而是在帮助砖块实现梦想。” ——路易斯·卡恩
贝尔纳多礼拜堂（阿根廷）
砖是以粘土、页岩、煤纤维石等为原料，经手工或机械破碎、压制而成。 干燥后，用氧化焰在约900摄氏度的温度下烧制。 随着窑炉温度的变化，烧成的砖会呈现出不同的颜色。 作为一种简单、耐用且廉价的建筑材料，它们在世界各地被广泛使用。 尺寸标准使其极其灵活，各种尺寸的建筑都能表达出良好的质感，几乎贯穿了整个人类建筑史。
杜鹃屋（越南）
砖的基本力学特性是抗压强度高，抗拉强度低（约为抗压强度的10%）。 它们不适合用于拉伸和弯曲构件，从而影响了它们在各种结构系统中的广泛使用。 应用。 但混凝土的抗拉强度也很低。 为什么混凝土现在成为主要的建筑材料？ 这主要是因为工程师们找到了混凝土和钢筋的黄金组合。 混凝土和钢筋的线膨胀系数相近，在温度变化时能协调变形而不产生应力。 混凝土对钢筋也有良好的抓力，以确保粘合。 强度，并且混凝土钢筋的放置比较自由，钢筋弥补了混凝土抗拉强度的不足。
砌体与钢筋的配合不是那么完美，砌体只能在砌体中心空腔和外部混凝土中布置纵向钢筋，在水平砂浆缝布置横向钢筋网片。
红砖花园（北京）
砖的历史
“你对布里克说：‘布里克，你想成为什么？’ 布里克对你说：“我喜欢拱形优惠券。” 你对砖头说：“你看，我也想要拱门优惠券，但是拱门很贵。我可以在洞口做，在上面做一个混凝土门楣。” 你接着说，‘布里克，你觉得怎么样？’ 布里克说，“我喜欢门楣。”——路易斯·卡恩
基于尊重材料特性的建筑逻辑，砖一直被用于以压缩为主的结构系统中。 就像上面路易斯康关于砖的经典对话一样，砖的历史可以说是拱门的历史。 在这里，小我先扯一下题外话，简单介绍一下功拳的历史。
拱券，是拱门、券的统称，是利用块材（砖、石、土坯）之间的侧压力而砌成的跨度砌体。 这种结构在古罗马手中得到了发扬光大，创造了古罗马独特的建筑形式，深深影响了整个欧洲乃至整个世界。
起初，古罗马人从伊特鲁里亚人那里学到了叠拱技术。 他们通过将砖石层突出到更靠近中心的位置来分散上部荷载。 这是一个比较简单的拱形结构。
在假券的基础上，公元前2世纪的罗马人进一步发明了真正的拱门券。 券可以理解为拱门的基本元素。 墙上的拱形门窗等单层拱形结构就是券。
筒形拱是拱门的延伸。 在混凝土发明之前，筒形拱是由多个并排排列的拱组成的。
穹顶是由拱形结构发展而来的一种结构。 无需内部结构支撑即可实现更大的空间跨度。 它可以被视为一个以拱形围绕中心的结构。 古罗马时期的圆顶由混凝土制成，位于连续的承重墙上。 代表作是哈德良时期的万神殿。
四瓣拱门是罗马人根据桶拱结构创造的结构，是桶拱的异化形式。 首先，假设有一个平面为正方形的桶形拱。 我们对其进行横切，得到一个基本单元，然后将其复制到四个平面上，刚好形成一个正方形。 然后在墙上打开一扇门，最后形成一个四瓣拱门。 由于它由四个相同的结构组成，可以分段建造，促进了工程上建筑模块化的发展。
与四瓣拱门一样，它也是在方筒拱门上进行十字切割而成，由四个相同的部分组成，但顶部形成比四瓣拱门更明显的十字形状，因此罗马人称其为“四瓣拱门”。十字拱门。 十字拱的发明，使拱结构突破了承重墙的限制。 只需要四根柱子就可以支撑一个拱顶，为建筑内部的变化提供了更多的可能性。
十字拱虽然摆脱了承重墙，但不能像四瓣拱、桶拱那样依靠自身结构来平衡侧推力。 于是罗马人将十字拱纵向布置，相邻部分相互平衡纵向侧推力。
肋拱出现于罗马帝国晚期。 与十字拱相比，肋拱区分了承重部分和封闭部分。 主要荷载集中在拱门上，其余部分用轻质石板围护，既节省了材料，又减轻了拱门的负担。 最高重量。
言归正传，让我们回到本期的主角——砖头。
砖尺寸
不知道你是否也有和小i一样的疑惑，为什么砖块是我们现在看到的尺寸，为什么世界各地的砖块尺寸都是一样的呢？
小我查了各种资料，给我比较有说服力的答案是，这主要是为了方便运输和铺设。 砖块必须足够小、足够轻，以便可以用一只手拿起。 对于世界上大多数人来说，拇指和手指之间的理想抓握距离约为 4 英寸（约 100 毫米），这决定了砖块的宽度。 如果是这个长度，砖块就会太小，效率低下； 如果是这个高度，砖块就会太大太重。 另外，由于倍数有利于堆叠，因此长、宽、高往往呈4:2:1的倍数关系。 因此，世界各地标准砖的具体尺寸会有所不同，但形式和尺寸基本相同。 我国的标准砖与德国的DF砖尺寸相同，均为240x115x52mm。
砖色
小i也有一个疑问，为什么“秦砖汉瓦”多是青砖，而我们现在看到的砖多是红砖呢？
砖块是用粘土经火烧制而成的。 粘土含有铁，粘土一般呈红棕色。 在1000度的高温和充足的氧气下，铁元素会被氧化成三氧化二铁。 三氧化二铁呈深红色。 因此，露天窑（没有屋顶的窑）烧制的砖一般都是红砖。 这种窑结构简单，砖产量大，但红砖比较脆。
它也是一种铁元素。 在没有氧气的情况下，铁元素会变成四氧化三铁，呈黑色。 因此，封闭窑（有顶的窑）一般氧气较少，烧制的砖为青砖。 青砖的产量比红砖低很多，因为青砖的窑炉都是有盖的，这种穹顶不能建很大。 因此，青砖的生产成本比红砖高，但青砖比红砖强度更大、密度更大。 古人根据青砖的建筑质量来选择青砖。
砌砖方法
砖作为一种离散的建筑材料，是建筑中不可缺少的。 虽然小伊自己没有砌过墙，但砌砖规范中已经详细介绍了砌砖方法。 这里不再赘述，仅列出一些经典的砌筑方法。
19世纪至20世纪钢结构砖砌体，钢筋混凝土、钢材、玻璃等现代建筑材料相继出现并得到广泛应用。 砖头的使用越来越少。 直到20世纪50年代，密斯玻璃箱才开始在世界范围内得到广泛认可。 当代建筑的美学越来越趋向于透明、轻盈。 此时，砖的厚度使其退出了主流建筑材料的行列。 但砖并没有消失，仍然在一些设计师和工匠的手中。
承重结构
十字拱、肋拱等经典结构形式因其合理的结构受力和明显的象征意义，至今仍被许多当代教堂建筑所采用。
Lglesia 圣公会基督城（墨西哥）
古巴国家美术馆（古巴）
乌拉圭设计师埃拉迪奥·迪斯特(Eladio Dieste)利用自承式贝壳和高斯拱门两种巧妙的结构形式，创造出“让砖块漂浮起来”的视觉冲击。 小i之前的大师系列文章里有详细的介绍。 有兴趣的朋友不妨一读。
海鸥“海鸥”（乌拉圭）
自平衡壳体是一组并排排列的壳体。 壳体的截面形状是最合理的悬链线，保证重力载荷作用下壳体内部只有压力。 中跨时，左右两侧拱脚的推力可相互抵消； 边跨内设置水平边梁，刚性很强的边梁收集水平推力，并将其传递给与边柱结合的斜撑。 壳体的纵截面相当于一根梁，会产生弯曲拉应力和压应力。 柱顶支撑部分，拉力出现在壳体顶部，因此钢筋布置在砖砌体上方的薄混凝土层中； 如果支点在壳管两端，则在跨中部分，拉力出现在壳管下部，因此在槽位埋设钢拉杆。
萨尔托巴士总站（乌拉圭）
工人基督教会（乌拉圭）
高斯拱沿跨度方向的横截面是一条悬链线。 当剖面垂直于跨度方向移动时，悬链线的矢高也随之变化，形成斜“S”形。 其起伏的波峰出现在跨度中部，是最容易发生失稳的地方。 中点的波形增强了壳体刚度并避免了结构不稳定。 在跨度的两端，曲面变得完全平坦，很容易与两侧的墙壁连接。 末端连接一组外壳单元。 相邻“S”形的高低端之间，在建筑横向形成狭长的月牙形缝隙，并设置长条玻璃天窗，为屋顶起到了点睛之笔。
唐博斯科学校体育馆（乌拉圭）
如今，自由曲面非常流行，一些设计师正在尝试将砖块与自由曲面结合起来。
玛雅索迈亚图书馆（印度）
借助现代计算技术，我们可以通过各种找形算法获得合理的自由曲面形状，使压应力在曲面中占主导地位。 这样，就可以充分利用砖的材料特性，实现形式与材质的内在统一。 同时，也让设计者在设计自由曲面时，除了常用的混凝土壳体和钢结构网格之外，还有另一种材料选择。
玛雅索迈亚图书馆（印度）
EME3 艺术节当代工艺品（西班牙）
该机场由诺曼·福斯特设计钢结构砖砌体，用于向非洲运送医疗物资，以改善非洲及其他地区的健康和经济状况。 设计师希望使用更便宜且容易获得的建筑材料以及坚固且易于建造的结构，因此选择了砖壳。
无人机机场（卢旺达）
在巴拉圭的二手钢结构项目中，设计师利用砖块实现了钢结构中常用的格构壳结构。 建筑效果引人注目，但仔细想想，格壳结构中的节点都是刚性连接节点，而砖块连接并不适合传递弯矩。 因此，小i觉得它的结构体系与结构材料的选择不匹配。 欢迎大家讨论。
书福二手钢结构（巴拉圭）
表皮结构
正如一开始提到的，砖作为建筑材料有明显的缺点，那就是不适合抗拉和抗弯。 例如，只有在垂直荷载作用下，设计者才能采用合理的结构形式，避免砖的缺点。 然而抗震设计已成为当代结构设计中不可缺少的一部分，因此砖的应用受到很多限制。 例如，我国抗震设计规范规定，砌体结构高度不能高于21米。 因此，当代设计师倾向于在维护和表皮结构中使用砖块来表达特定建筑中砖块独特的材质质感。
斗篷画廊（伊朗）
经过数千年的建造过程，砖墙的编织纹理形成了各种难以估量的色彩。 在实践过程中，当代建筑师也开始尝试新的砌体形式，例如像素化砌体。 就像我们小时候玩的红白游戏机一样，游戏场景和人物都是由像素组成的，通过像素的变化可以形成千变万化的画面。 这里的像素很像砖块，设计师在砌砖时也可以通过镂空、凹凸等手法实现千变万化的建筑效果。
设计师还尝试使用参数化工具来赋予砖块更多的多样性。 在设计蒙皮时，采用Grasshopper等参数化工具，通过改变外墙块的堆叠位置和角度来表达随风波动的蒙皮形状。 这时，砖块所表达的质感是常用的玻璃和铝板无法比拟的。
结论
加入公司八年来，小i从未设计过砖房，砖石规格也只是在参加注册考试时审核过。 大约两年前，小i写了一篇关于结构大师迪斯特的推文。 我第一次对砖这种传统的结构材料感到震惊。 原来，砖头不仅仅可以建造我小时候记忆中的砖砌住宅楼。 。
两年后，我写了一篇关于砖块的推文。 现在回想起来，我当时的震惊大概主要是因为我对砖块缺乏了解，潜意识里认为砖块是一种比较脆弱的材料。 这两年，我对各种结构材料有了更深入的了解。 现在当我回顾上面的各种案例时，我会更多地分析材料和系统是否契合。 这也许就像人生一样，没有最好，只有最适合。
还有一些案例因篇幅限制无法详细描述，下面分享给大家。
参考
1知乎：京洛落泪，古罗马辉煌的拱门技术！ ——余郁余
2知乎：为什么砌体结构工程达不到钢筋混凝土结构工程的高度？ ——张馨予
3知乎：标准砖（240/115/53mm）的尺寸是如何确定的？ 为什么是这样？ ——大恶魔
4青砖的历史——掌柜讲述历史
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