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金字塔形的房子
来源:世界科技百科 专题:建筑科学

公元2 世纪时,欧洲一位旅行家在他的著作中提到,古代世界有7 大建筑奇迹,它们是埃及的金字塔、古代巴比伦城中的空中花园、希腊雅典城的宙斯神像、土耳其依弗索的阿泰密斯月神庙、土耳其哈力卡那索的亚摩索拉斯墓、地中海土耳其罗得岛上的太阳神巨像、埃及地中海港口城市亚历山大的灯塔.这都是一些高大宏伟的建筑物,即使在现代的技术条件下,要建造这些壮观的建筑物,也要花费不少的时间和力量,把它们称为奇迹,是并不过分的.可惜,这些古代建筑中,除了埃及的金字塔外,其他6 个早已经损毁湮没,再也看不到了.有关金字塔的记载很多,关于它的种种传说,和有关它的一些在天文学上和建筑学上的数据,精确的程度使人惊奇,至今,一些科学家和考古学家还在不断研究它。

金字塔是埃及古代皇帝的陵墓.古代埃及人相信,人死以后经过3000年还会复活,所以,皇帝的尸体要很好地保存.他们用药物和香料涂抹在尸体上,再用很多的布一层层地包裹起来,用这种办法保存的尸体称作“木乃伊”.皇帝的木乃伊要用巨大的陵墓安放,就用许许多多大石块堆砌成金字塔,最大的金字塔要20 万人建造20 多年呢.古埃及人崇拜自然界的东西,像浩瀚的沙漠,滔滔的长河,还有高山峻岭等等.金字塔是皇帝的墓,它的外形就采用了高山的形状.正是这种坚实的、稳固的体形,使金字塔经历了4 千多年沙漠地带气温剧烈的变化和干旱风沙的侵蚀,还能够保留到今天,只磨损了一些表面,它的外形却没有什么变化,不像其他的建筑物早已消失了。

金字塔大大小小有70 多座,最早的金字塔是公元前2800 多年开始建造的,是一层一层向上缩小的台阶形式,以后才发展成没有台阶的形式,现在看到的金字塔多数没有台阶.金字塔这类形状特殊的建筑,在古代世界的其他地方也有.公元前3000年左右,中亚细亚有另一个文化中心称作“两河流域”的地方(现在伊拉克境内),那里几乎每个城市都有一座叫“山岳台”的建筑物,很像早期的台阶形金字塔,所不同的地方是顶上造了一所神殿.到公元7 世纪,在中美洲墨西哥一带的玛雅民族文化遗迹中,也可以看到大量的金字塔建筑.但是,美洲离埃及有半个地球,又远隔万里海洋,玛雅文化和古埃及文化有什么联系呢? 真像谜一样,考古学家们还在研究。

金字塔形的建筑,在以后很长一段历史时期中,无论在其他地方还是在埃及本地,已很少再采用.可能是由于这种形状太单调又不美观的缘故吧! 但是,经过数千年之后,金字塔的外形又在现代建筑中使用起来了。

在著名的法国巴黎卢浮宫内,1988年建成了一组玻璃金字塔建筑.卢浮宫原来是中世纪的城堡,1541年改建成王宫,以后几经扩建具有现在的规模,占地达18 公顷,可以说是法国的故宫.整座宫殿建筑群形成两个大院落,四合院式的方宫和“拿破仑院”.1793年起用作国家艺术博物馆,馆藏艺术品多达40 万件,意大利文艺复兴时期巨匠达·芬奇的名画“蒙娜丽莎”就珍藏在卢浮宫内.由于参观人数极多,但是为参观者服务的设施和建筑严重欠缺,因之在1984年开始设计并建造服务建筑,为了不占地面,和不影响原有宫殿建筑群和建筑风格.这些建筑都建造在罗浮宫中央庭院的地面下,总的建筑面积达7 万多平方米,包括有餐厅、剧场、各类商店、文物仓库、停车场等等,形成一座地下宫殿,而进入地下的进口大厅就是一座玻璃的金字塔建筑,它同时又是地下宫的天然采光建筑.金字塔高22 米,边长32 米,采用钢结构,镶嵌有666 块玻璃,玻璃总重180 吨.金字塔一边是入口,另外3 边各建有3 座小型金字塔,也是玻璃的,还配合有三角形的水池、喷泉,这组玻璃金字塔像宝石镶嵌在艺术品宫殿中,也使人联想起埃及尼罗河畔的金字塔群,它还和附近协和广场上的方尖碑相互呼应,方尖碑也是埃及的风格。

美国亚利桑那州东北部的沙漠戈壁滩上,1991年建成了一座巨大的玻璃建筑,著名的“生物圈2 号”.这是一座完全和外界隔离的“微型地球”实验室.目的是在其他星球上建立人类能够生存的环境作先驱实验。

这座巨大的用钢架和玻璃建造的建筑占地35 亩,主体建筑是高26 米的玻璃金字塔,依照早期埃及金字塔型式,呈台阶式.室内空间达3000 万立方米,历时6年完成.内有人造海洋、沼泽、雨林、平原、沙漠等5 种原始生态环境,养殖了达4000 种动物植物.科学家把人类生息的地球称为“第一生物圈”,因之,这个微型地球就称为“生物圈2 号”。

在里面进行实验的有8 位科学家,每天工作8 小时,其中4 小时用于农业生产管理,还有4 小时净化空气、净化水和分解各种废弃物,在里面的两年时间内,完全依靠自己生产供养、独立生活,新陈代谢在圈内自行循环,以取得未来在其他星球上人类独立生存的各种数据.其中还有一小块土地是用从月球上取来的土壤,在上面种植作物,这是为将来在月球上建立生物圈作实验。

现代建筑中采用金字塔形有各种原因,也有多种金字塔形,而且并不完全按照金字塔的比例.德国有一座叫作“弗洛豪斯”的建筑,几乎完全依照古代埃及金字塔的比例建筑起来的.这并不是有什么技术上的优点才这样做,只是因为这种奇异的形状,可以吸引更多的游客。

南美洲的巴西,在1956年开始把首都从沿海城市里约热内卢迁到内地,新的首都名叫巴西利亚,规划呈飞机形,修建了一系列的现代化建筑,其中巴西利亚国家剧院也是一座建造成金字塔形的建筑物,它的形状是美洲多尔台克人的金字塔形(也有人认为是玛雅人建的金字塔),塔的坡度较埃及金字塔稍缓,顶部没有尖端,常常建有神庙.国家歌剧院是一座四周没有一扇门和窗的建筑,加以石块状的外部装饰,外观更酷似古代金字塔建筑.通风是依靠良好的空调设施,采用人工照明,进口是通过地下通道进出。

还有一些建筑物像一只细长的“竹笋”,也有像不规则的三角锥体,有的又像早期的台阶形金字塔.在建筑上,这些上面小下面大的建筑形式,都称作金字塔形。

美国旧金山市一座泛美大楼,高44 层,是一座像“竹笋”一样瘦长的金字塔形建筑.还有,美国芝加哥市的汉考克大楼有99 层,它同样是上面小、下面大,但不是尖顶是平顶,可看作削去了尖顶的金字塔形.高层建筑采用这种形状,主要是为了提高稳定性.从几何学上知道,三角形的重心不在它高度一半的地方,而在高度一半以下,重心愈低,物体愈稳定,底面积愈大,也愈稳定.高层建筑受风的压力作用很大,重心低的金字塔形,可以大大增加抗风的能力.现代建筑不必要像古代金字塔那样下面要那么大的面积,即使用“瘦”的三角形,还是可以稳妥地站在那里,在古代,想用石块堆成一个瘦高个子的金字塔是不可能的,不得不用宽大的角锥形。

在一幢高层住宅里,住在上面较高层数里的住户,虽然比较安静和有开阔的视线,但总有个缺点,就是缺少宽敞的院子,他们很羡慕底层的住户,前面有一片阳光充足的小院子,既可以种上些花草,也能晾晒衣服,夏天可在院子里乘凉吃饭,冬天可以晒晒太阳.可是,高楼上面只有一个较小的阳台,除了在上面看看远处的景色外,并没有很大的用处,还由于这个阳台使房间里的光线受到影响。

有没有办法克服这个缺点呢? 有的,就是一层一层地向后收缩,像台阶一样,上面一层比下面一层小,使每一层都有一只较为宽阔的阳台,阳台就在下面一层的房间顶上,既不会挡住下面房间的阳光,更不会遮去下面阳台的一部分光线.台阶式住宅现在造得很多,也有各种的型式.德国慕尼黑市的台阶式住宅,是不规则的形状;英国伦敦亚历山大路公寓是长条形的台阶式。

上面小下面大的台阶式建筑有些缺点,土地的利用不经济,同时下面的房间很深,里面很难得到充足的天然光线,需要用灯光照明.因此,又采用另外一种方式的台阶形,使每层上下一样大小,这就成为一座斜伸的建筑物,真的像楼梯了。

它会倾倒吗? 在一定的高度范围内是不会的.一个斜的物体会不会倾倒,要看它的重心是不是在它的底面积范围内.当层数不多的情况下,都能使重心处在底面积以内,如果层数很多,重心向上移动,离开了它的底面积范围内,那就要倾倒了。

层数较多的像楼梯那样的台阶式建筑,也可以使它不倾倒,最简单的办法是在要倾倒的那一侧,加上一列柱子来支撑,就像撑上拐杖一样.我们平常看到有些房子,上面一层的房间比下面大,或者要伸出一个大一些的阳台,非常吸引人,这种“内院大厅”是现代建筑的一个特色,后面还要专门讲它.如果两座倾斜的台阶式建筑对靠在一起,像平时看到工人用的人字形梯子,这样,立在地上是很稳固的.日本有一座建筑物就用这办法,看上去有些像一座桥梁。

台阶式住宅建筑中,最突出而有趣的,可以算是那座实验性的有名住宅建筑,它建造在加拿大蒙特利尔市,建成后像大的雨篷,这种式样的房子,常常采用加柱子的方法支撑上面的建筑,这种方法简单经济,到处都可看得到。

另外一些方法是,让一座斜的建筑物的上部和另一座直的建筑物靠在一起,搭成帐篷一样,结果,两座建筑物之间形成一个很大的三角形空间,聪明的建筑师利用这种空间来布置游憩场所,种植花木,设置商店和餐厅等,把它称作“内院大厅”.美国旧金山市有一座18 层高的海亚特旅馆,就是这样的建筑物,它的平面是三角形的,其中二边是直立的建筑,另一边是斜的台阶式建筑,它的顶部就靠在其中一边的直立高层建筑物上,这样,内部形成一个很高很大的“内院大厅”。

这是一座像由“小盒子”堆成的“假山”形建筑物,是用15 种不同形式的“小盒子”组成,每个小盒子是一套房间,共有158 套房间堆积成这座“假山”,有12 层高,每套都有一只独用的屋顶花园,也是阳台,它既宽敞又巧妙地安排得互相不会干扰.每个房间都是在工厂里预先制造好的长方形“盒子”,运到工地上,一间一间地吊上去,再用螺检固定起来就成了。

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