История строительства

Эта статья об истории строительных инструментов, методов и систем. Историю типов и стилей зданий см. в разделе « История архитектуры» .

История строительства прослеживает изменения строительных инструментов, методов, приемов и систем, используемых в сфере строительства . Это объясняет эволюцию того, как люди создавали жилье и другие структуры, составляющие всю искусственную среду. Он охватывает несколько областей, включая структурное проектирование , гражданское строительство , рост городов и рост населения , которые связаны с отраслями технологии , науки, истории и архитектуры . Поля позволяют анализировать как современное, так и древнее строительство, а также конструкции , строительные материалы и используемые инструменты.

Строительство — это древняя человеческая деятельность, которая началась примерно в 4000 году до нашей эры как ответ на потребность человека в жилье. С течением времени оно развивалось и претерпело различные тенденции, отмеченные несколькими ключевыми принципами: долговечность используемых материалов, увеличение высоты и пролета здания, степень контроля над внутренней средой и, наконец, энергия, доступная для строительного процесса. .

Доисторическая эпоха

каменный век

Люди в эпоху палеолита были охотниками-собирателями. Их кочевой образ жизни привел к созданию временных и недолговечных построек, что привело к отсутствию сохранившихся свидетельств строительства. Однако считается, что самым ранним свидетельством строительства в мире является каменный круг возрастом 1,8 миллиона лет, найденный в Олдувайском ущелье и представляющий собой остатки ветрозащитной полосы .

К эпохе мезолита люди начали развивать сельское хозяйство. Охотники-собиратели строили временное убежище для охотников, устраивавших засаду на свою добычу. В настоящее время первые свидетельства существования искусственного убежища относятся к 400 000 г. до н.э. на Терра Амата во Франции, которое служило жильем для охотников.

Неолитическая эпоха

Дополнительная информация: неолитическая архитектура и неолит.

К эпохе неолита , также известной как новый каменный век, люди развили сельское хозяйство и начали выращивать растения и приручать животных. Это изменение образа жизни кочевников означало, что люди начали строить стены и формировать города. Помимо проживания в пещерах и использования каменных укрытий , первые постройки представляли собой простые палатки , подобные инуитским тупикам , и хижины . Хижины строились для защиты от непогоды, например ямы , и в качестве укреплений безопасности, например кранног .

Их убежища были построены самостоятельно их жителями, а не специалистами-строителями, с использованием местных материалов и традиционных конструкций и методов. По этой причине то немногое, что можно сказать об очень раннем строительстве, в основном является предположениями и основано на народной архитектуре или на том, что известно о том, как кочевые охотники-собиратели и пастухи в отдаленных районах сегодня строят убежища. Например, первые мосты, построенные людьми, вероятно, представляли собой простые деревянные бревна, переброшенные через ручей, а позже превратившиеся в деревянные дороги .

Строительные материалы и инструменты

Реконструкция жилища земляного типа из костей мамонта.

Доисторические люди изготавливали инструменты из кости , слоновой кости, рога, шкуры, камня , дерева, травы, металлов (золота, меди и серебра) и волокон животных. различные инструменты для резки ( ручной топор , измельчитель , тесло и кельт ), скобления или рубки ( инструмент для отщепов Были изготовлены и использованы ), а также инструменты для колотья, прокалывания, катания, вытягивания и рычага. В качестве строительных материалов они использовали такие кости, как ребра мамонта , шкуру , камень, металл, кору, бамбук и навоз животных.

Доисторические люди также использовали кирпич и известковую штукатурку в качестве строительных материалов. Например, были найдены сырцовые кирпичи и глиняный раствор, датированные 9000 годом до нашей эры в Иерихоне . Эти сырцовые кирпичи были сформированы руками, а не деревянными формами, а узор «елочка» был сделан большими пальцами кирпичника.

Строительные методы

Реконструкция неолитической укрепленной деревни с частоколом и домами на сваях в музее Пфальбау в Унтерульдингене , Германия.

Отсутствие металлических инструментов налагало ограничения на материалы, которые можно было обрабатывать, но все же можно было изобретательно строить довольно сложные каменные конструкции, используя методы возведения стен из сухого камня, такие как те, что были найдены в Скара-Брей в Шотландии, самой полной неолитической деревне Европы. Другим примером поселения, построенного в эпоху неолита, является Гёбекли-Тепе . Он состоит из Т-образных известняковых столбов, вырезанных с использованием кремневых острий и других архитектурных методов, вырезанных в скале . Консольная крыша Ньюгрейнджа ( ок. 3200 г. до н. э.) показывает, что консольные арки использовались с эпохи неолита.

Одним из крупнейших сооружений этого периода был неолитический длинный дом . Это было длинное и узкое деревянное жилище, построенное первыми фермерами в Европе, по крайней мере, еще в 5000–6000 годах до нашей эры. Как и все деревянные каркасные и бревенчатые конструкции ( дома на сваях только самые низкие части стен и ям для столбов ) в ранних культурах, при археологических раскопках обнаружены ; что делает реконструкцию верхних частей этих зданий во многом предположительной.

Самым примечательным сооружением эпохи неолита в Западной Европе является культовый мегалит, известный как Стоунхендж , который, по мнению некоторых археологов, демонстрирует методы деревянного строительства, такие как в Вудхендже, переведенные в камень. процесс, известный как окаменение . Ныне разрушенные остатки представляют собой конструкции столбов и перемычек и включают массивные перемычки из песчаника, которые располагались на опорных стойках с помощью пазовых и шиповых соединений; сами перемычки имеют торцевое соединение с использованием шпунтовых соединений. Есть также свидетельства предварительной изготовления каменной кладки; симметричные геометрические массивы камня ясно указывают на то, что строители Стоунхенджа освоили сложные методы съемки .

Галерея неолитических инструментов

• 
  Человек, использующий ручной топор
• 
  Каменный топор эпохи неолита с деревянной ручкой.
• 
  Серп для уборки урожая и материалов для соломы.
• 
  Различные костяные инструменты из Китая.
• 
  Костяной молоток из культуры линейной керамики
• 
  Долото из кости, Sechseläutenplatz, Цюрих.
• 
  Сани для перемещения тяжелых материалов.
• 
  Каменная дрель

Медный век и бронзовый век

Бронзовая пила из археологического памятника Акротири — Музея доисторической Теры — Санторини, Греция. Изображение: Норберт Нагель / Wikimedia Commons

Медь вошла в обиход до 5000 г. до н. э. и была одним из первых металлов, используемых людьми для изготовления инструментов, наряду с золотом, серебром и свинцом. Нерафинированная медь была податливой, жесткой, прочной, устойчивой к коррозии и гораздо более универсальной, чем камень, что привело к изменению предпочтений в отношении материала для изготовления инструментов. В этот период была разработана пила , которая использовалась как строительный инструмент.

Примерно в 3100 году до нашей эры люди начали экспериментировать с металлами и создавать сплавы, такие как бронза (полученная при добавлении олова к меди) и латунь (полученная при добавлении цинка к меди). Бронзе можно было отливать желаемую форму, а в случае повреждения ее можно было отлить повторно, увеличив количество типов инструментов, разработанных в этот период. Медь и бронза использовались для изготовления тех же инструментов, что и камень, но менее хрупкий и более прочный материал режелся лучше. Эти преимущества привели к переходу от каменных орудий к металлическим. Оба также использовались для «упрочнения» режущей кромки инструментов, например, египтяне использовали медные и бронзовые наконечники для обработки мягкого камня, включая добычу блоков и создание архитектуры, вырезанной в скале.

В медный век древние китайцы изобрели обожженный кирпич еще в 4400 году до нашей эры. В Чэнтушане в качестве полов домов использовали обожженный кирпич. Глина также использовалась в Месопотамии в качестве канализационных труб примерно в 4000 году до нашей эры, причем самые ранние образцы были найдены в храме Бела в Вавилонии . в туалетах города Урук Около 3200 г. до н.э. были возведены платформы для ног из обожженного кирпича. Сырцовые кирпичи, облицованные обожженным кирпичом, залитым битумом, использовались для первоначального строительства Зиккурата Ура .

Колесо было изобретено шумерами в медный век, но только в 3500 г. до н.э. оно начнет использоваться в транспорте. Тяжелые грузы перевозили на лодках, санях (примитивные сани) или катках. Самый старый сохранившийся измерительный стержень, изготовленный из прутка медного сплава, датируется 2650 годом до нашей эры и был найден в шумерском городе Ниппур (современный Ирак).

Метод строительства столбов и перемычек был популяризирован египтянами примерно в 3100 г. до н.э. для строительства таких храмов, как Великая пирамида в Гизе (ок. 2560 г.). Позже эта техника была адаптирована греками, как видно из гробницы Агамемнона (около 1250 г. до н.э.), и римлянами. Циклопическая кладка, использованная при строительстве моста Аркадико , также широко использовалась микенцами .

Железный век

Железный век начался около 1200 г. до н.э. и закончился около 500 г. до н.э. Люди, возможно, время от времени выплавляли железо на протяжении всего бронзового века, но считалось, что это металл низшего качества, поскольку железные инструменты и оружие не были такими твердыми и долговечными, как бронзовые аналоги. Лишь после создания стали , сочетающей железо и углерод, железо стало заметным. Сталь можно закалить и отпустить, чтобы получить острую и прочную режущую кромку, что позволяет создавать более совершенные инструменты, такие как молотки, долота, ножи и топоры.

Самым распространенным типом построек железного века на территории современного Соединенного Королевства были круглые дома . Они были сделаны из каменных или деревянных столбов, соединенных глинобитными панелями, увенчанными конической соломенной крышей. Археологи предполагают, что стены были сделаны из деревянных досок с использованием бокового топора, чтобы удалить лишнюю древесину.

Цивилизации

Древняя Месопотамия

Самые ранние крупномасштабные постройки, о которых сохранились свидетельства, были найдены в древней Месопотамии . Меньшие жилища сохранились только в виде следов фундамента, но более поздние цивилизации строили очень большие сооружения в форме дворцов, храмов и зиккуратов и уделяли особое внимание тому, чтобы построить их из долговечных материалов, что гарантировало, что очень значительные части остались нетронутыми. . О крупных технических достижениях свидетельствует строительство великих городов, таких как Урук и Ур . Зиккурат Ура — выдающееся здание того периода, несмотря на масштабные реконструкции. Еще одним прекрасным примером является зиккурат в Чогха-Занбиле в современном Иране. В городах возникла потребность в новых технологиях, таких как канализация сточных вод животных и людей и мощеные улицы.

Археологические данные показали существование кирпичных сводов . например, в Телль-эль-Риме на территории современного Ирака.

Строительные технологии и материалы

Основным строительным материалом был сырцовый кирпич , отформованный в деревянных формах, подобных тем, которые используются для изготовления сырцового кирпича. Кирпичи сильно различались по размеру и формату: от маленьких, которые можно было поднять одной рукой, до огромных, напоминающих большую тротуарную плитку. Прямоугольные и квадратные кирпичи были обычным явлением. Их укладывали практически во все мыслимые схемы соединения и использовали со значительной изощренностью. На глиняных табличках более поздних периодов сохранились рисунки, показывающие, что здания строились на кирпичных модулях. К 3500 г. до н. э. в обиход вошли обожженные кирпичи , и сохранившиеся записи показывают очень сложное разделение труда на отдельные задачи и профессии. использовались обожженный кирпич и камень Для покрытия .

Жизнь в целом управлялась сложным ритуалом, который распространялся и на ритуалы возведения зданий и формования первых кирпичей. Вопреки распространенному мнению, арка не была изобретена римлянами, а использовалась в этих цивилизациях. Более поздние месопотамские цивилизации, особенно Вавилон и, следовательно, Сузы , развили глазурованную кирпичную кладку в очень высокой степени, украшая интерьеры и экстерьеры своих зданий рельефами из глазурованного кирпича, образцы которых сохранились в Тегеранском археологическом музее, Лувре в Париже и Пергамский музей в Берлине.

• 
  Деталь ворот Иштар (575 г. до н. э.), демонстрирующая исключительно тонкую глазурованную кирпичную кладку позднего периода. Глазурованные кирпичи были найдены в 13 веке до нашей эры.
• 
  Свод из скатного кирпича был найден в Месопотамии примерно в 2000 году до нашей эры.
• 
  Вавилон , место археологических раскопок в 1932 году, до масштабных восстановительных работ, предпринятых Садамом Хусейном.
• 
  Высушенные кирпичи, сложенные стопкой, готовые к обжигу без использования печи.
• 
  Египетская каменная кладка со следами инструментов и замками-бабочками в храме Ком Омбо началась в 180–145 гг. До н.э.

Строительный кодекс

Основная статья: Строительный кодекс

Известно, что Кодекс Хаммурби, написанный вавилонянами Древней Месопотамии, содержит самый ранний письменный строительный кодекс.

Древний Египет

Дополнительная информация: Древний Египет , Древняя египетская архитектура , Список древнеегипетских достопримечательностей , Список египетских пирамид и Египетские пирамиды.

Вид с воздуха на Рамассеум в Фивах и связанные с ним глинобитные постройки.

Копия настенной росписи гробницы Рехмира между 1550 и 1292 годами до нашей эры.

В отличие от культур древней Месопотамии, которые строили из кирпича, фараоны Египта строили огромные сооружения из камня. Засушливый климат сохранил большую часть древних построек.

Материалы

Строительство из самана (обожженного на солнце кирпича ) использовалось для строительства вспомогательных построек и обычных домов в древние времена и до сих пор широко используется в сельских районах Египта. Жаркий и сухой климат идеально подходил для сырцового кирпича, который имеет свойство смывать дождем. Рамессеум (Луксор) , в Фивах, Египет представляет собой один из лучших образцов строительства из сырцового кирпича . Сохранились также обширные склады со сводами из сырцового кирпича, построенные с наклоном, чтобы избежать необходимости в опалубке.

Самые величественные здания были построены из камня, часто из массивных каменных блоков. Методы перемещения массивных блоков, используемых в пирамидах и храмах, стали предметом обширных дискуссий. Некоторые авторы предполагают, что более крупные памятники могут быть изготовлены не из тесаного камня, а из бетона.

Строительные технологии

Основная статья: Древнеегипетские технологии

Хотя египтяне достигли выдающихся инженерных достижений, похоже, они сделали это с помощью относительно примитивных технологий. Насколько известно, они не использовали колеса или шкивы. Они перевозили массивные камни на большие расстояния с помощью катков, веревок и саней, которые тянуло большое количество рабочих. Древним египтянам приписывают изобретение пандуса , рычага , токарного станка , печи , корабля , бумаги , ирригационной системы , окна , навеса , двери , стекла , гипсовой формы , ванны , замка , навеса , ткачества , стандартизированных измерений. система , геометрия , силос , способ сверления камня , пила , паровая мощность , чертежи в пропорциональном масштабе , эмалирование , шпон , фанера , веревочная ферма и многое другое. Египетских руководств не сохранилось, поэтому существует множество предположений о том, как камни поднимались на большую высоту и возводились обелиски. Большинство теорий сосредоточено на использовании пандусов.

Имхотепу , жившему около 2650–2600 гг. до н. э., приписывают звание первого зарегистрированного архитектора и инженера.

Достижения

Пирамиды . впечатляют главным образом своими огромными размерами и огромным количеством рабочей силы, которая, должно быть, была задействована в их строительстве Самая большая из них — Великая пирамида в Гизе , которая оставалась самым высоким сооружением в мире на протяжении 3800 лет (см. Список самых высоких отдельно стоящих сооружений в мире ). Инженерные проблемы были в основном связаны с транспортировкой блоков, иногда на большие расстояния, их перемещением на место и точным выравниванием. Сейчас общепризнано, что квалифицированных строительных рабочих уважали и с ними хорошо обращались, но, несомненно, для обеспечения грубой силы требовалось очень большое количество рабочих.

Методы, использованные при строительстве пирамид, были предметом значительных исследований и дискуссий (см. Техники строительства египетских пирамид ).

• 
  Великая пирамида Гизы , самое высокое здание в мире, которому более 3800 лет.
• 
  Пирамида Менкауреса, Гиза

Древняя Греция

Иллюстрация, показывающая методы каменной кладки Древней Греции и Рима.

Дополнительная информация: Древнегреческая архитектура , Список древних архитектурных записей и Список древнегреческих и римских крыш.

Древние греки , как египтяне и месопотамцы, имели тенденцию строить большинство своих обычных зданий из сырцового кирпича, не оставляя после себя никаких записей. Тем не менее, многие постройки сохранились, некоторые из них находятся в очень хорошем состоянии, хотя некоторые были частично реконструированы или перестроены в современную эпоху. Наиболее впечатляющими являются греческие храмы . Греки добились многих достижений в технологии , включая водопровод , винтовую лестницу , центральное отопление , городское планирование , водяное колесо , кран и многое другое.

Самый старый строительный чертеж находится в храме Аполлона в Дидиме . На незавершенной каменной стене были выгравированы профили колонн и карнизов , и стена так и не была закончена, поэтому рисунок не был стерт: редкий взгляд на историю рабочих строительных чертежей.

Никаких деревянных конструкций (крыш, полов и т. д.) не сохранилось, поэтому знания о том, как они были построены, ограничены. Пролеты в основном ограничены и представляют собой очень простые конструкции из балок и стоек, охватывающие каменные стены. Что касается более длинных пролетов, неизвестно, изобрели ли фермы греки или римляне , но римляне определенно использовали деревянные фермы крыши . До 650 г. до н.э. знаменитые ныне древнегреческие храмы были построены из дерева, но после этой даты стали строиться из камня. Процесс повторения деревянной конструкции в камне называется окаменением. или окаменелые столярные изделия.

Обожженная глина в основном использовалась для изготовления кровельной черепицы и связанных с ней украшений, но они были довольно сложными. Черепица допускает низкий уклон крыши, характерный для древнегреческой архитектуры. Обожженный кирпич стали применять на известковом растворе . Очень известные здания были покрыты каменной черепицей, имитирующей форму своих терракотовых аналогов. В то время как более поздние культуры имели тенденцию строить свои каменные здания с тонкой оболочкой из готовых камней поверх бутового ядра, греки имели тенденцию строить из больших обрезанных блоков, соединенных металлическими скобами. Это был медленный, дорогой и трудоемкий процесс, который ограничивал количество зданий, которые можно было построить. Металлические скобы часто выходили из строя из-за коррозии.

В строительных конструкциях в основном использовалась простая система балок и колонн без сводов и арок, что устанавливало строгие ограничения на возможные пролеты. Тем не менее, греки построили несколько крестовых сводов , арочные мосты , а вместе с египтянами – первое высотное здание – Александрийский маяк , одно из семи чудес древнего мира .

Греческая математика была технически продвинутой, и несомненно, что они использовали и понимали принципы работы шкивов , которые позволили им строить стрелы и краны для подъема тяжелой каменной кладки на верхние части зданий. Их геодезические навыки были исключительными, что позволило им проводить невероятно точные оптические коррекции таких зданий, как Парфенон , хотя используемые методы остаются загадкой. Более простой декор, такой как рифление на колоннах , обычно оставляли до тех пор, пока не устанавливались барабаны колонн.

Древние греки так и не разработали прочные растворы, которые стали важной особенностью римского строительства.

Римская империя

Дополнительная информация: Древнеримская архитектура , римская инженерия , бетонная революция и римские технологии.

Реконструированный римский кран с гусеничным колесом в Бонне , Германия.

Ручной рубанок был разработан в железном веке и, как известно, использовался римлянами. Эти римские самолеты были найдены в Германии и датируются I-III веками нашей эры.

В отличие от предыдущих культур, о строительстве римских зданий известно огромное количество. Сохранилось очень большое количество памятников, в том числе целые неповрежденные здания, такие как Пантеон, Рим и очень хорошо сохранившиеся руины в Помпеях и Геркулануме . Первый сохранившийся трактат по архитектуре принадлежит Марку Витрувию Поллиону и включает обширные отрывки о строительных методах. Его труды усилили разницу между мастером-строителем и архитектором .

Материалы

Великим римским достижением в области строительных материалов стало использование гидравлического известкового раствора, называемого римским цементом . Предыдущие культуры использовали известковые растворы, но при добавлении вулканического пепла, называемого пуццоланом , раствор затвердевал под водой, образуя самовосстанавливающийся цемент. Это дало им прочный материал для возведения объемных стен. Они использовали кирпич или камень, чтобы построить внешние оболочки стены, а затем заполнили полость огромным количеством бетона , эффективно используя кирпичную кладку в качестве постоянной опалубки (опалубки). Позже они использовали деревянную опалубку, которую сняли, чтобы бетон застыл.

Примером храма из римского бетона I века до нашей эры является храм Весты в Тиволи, Италия. Бетон был сделан из не более чем щебня и раствора. Он был дешев, его очень легко производить, и для его использования требовалась относительно неквалифицированная рабочая сила, что позволяло римлянам строить в беспрецедентных масштабах. Они использовали его не только для стен, но и для формирования арок , цилиндрических сводов и куполов , которые строили на огромных пролетах. Римляне разработали систему полых горшков для изготовления куполов и сложные системы отопления и вентиляции для термальных ванн.

Римляне заменили дерево бронзой в фермах крыши портика Пантеона , который был введен в эксплуатацию между 27 г. до н.э. и 14 г. н.э. Бронзовые фермы были уникальными, но в 1625 году папа Урбан VIII заменил фермы деревянными и переплавил бронзу для других целей. Римляне также изготавливали бронзовую черепицу.

Свинец использовался для изготовления кровельного покрытия, а также для водопроводных и канализационных труб. Латинское название свинца – Plumbum , то есть водопровод . Римляне также использовали стекло в строительстве: цветное стекло в мозаике и прозрачное стекло для окон. Стекло стало довольно широко использоваться в окнах общественных зданий. Центральное отопление в виде гипокауста , фальшпола, обогреваемого выхлопами дров или угля.

Организация труда

У римлян были торговые гильдии. Большая часть строительства велась рабами или свободными людьми. Использование рабского труда, несомненно, сокращало затраты и было одной из причин масштабности некоторых сооружений. Римляне уделяли большое внимание строительству своих зданий очень быстро, обычно в течение двух лет. Для очень крупных структур единственный способ добиться этого — привлечь к этой задаче огромное количество рабочих.

Технология

Водяное колесо, лесопилку и арку изобрели римляне. Римляне также начали использовать стекло в архитектурных целях примерно после 100 г. н.э. и использовали двойное остекление в качестве изолированного остекления . Римские дороги включали вельветовые дороги и дороги с твердым покрытием, иногда опиравшиеся на плоты или свайные фундаменты и мосты. Витрувий приводит подробности многих римских машин. Римляне разработали сложные деревянные краны, позволяющие поднимать значительные тяжести на большую высоту. Верхний предел подъема, судя по всему, составлял около 100 тонн. Колонна Траяна в Риме содержит одни из самых больших камней, когда-либо поднятых в римском здании, и инженеры до сих пор не уверены, как именно это было сделано.

Список самых длинных, высоких и глубоких римских построек можно найти в Списке древних архитектурных записей . Римская строительная изобретательность распространилась на мосты , акведуки и крытые амфитеатры . Их работы по канализации и водоснабжению были замечательными, и некоторые системы работают до сих пор. Единственный аспект римского строительства, о котором сохранилось очень мало свидетельств, — это форма деревянных крыш, ни одна из которых, похоже, не сохранилась в целости и сохранности. Возможно, были построены треугольные фермы крыши, и это был единственный мыслимый способ построить огромные пролеты, самый длинный из которых превышал 30 метров (см. Список древнегреческих и римских крыш ).

Древний Китай

На Дальнем Востоке использовался другой метод распиловки бревен, чем западный метод распиловки бревен с помощью ямы : концепция та же, но, как показано здесь, бревно расположено под углом и яма не используется.

Китай – культурный очаг Восточной Азии. Многие на Дальнем Востоке методы и стили строительства произошли из Китая. Известным примером китайского строительства является Великая Китайская стена , построенная между VII и II веками до нашей эры. Великая стена была построена из утрамбованной земли , камней и дерева, а затем из кирпича и плитки на известковом растворе. Деревянные ворота перекрывали проходы. Самые старые археологические образцы соединений дерева пазового и шипового типа были найдены в Китае и датируются примерно 5000 годом до нашей эры.

« Инцзао Фаши» — старейшее полное техническое руководство по китайской архитектуре. Китайцы следовали государственным правилам на протяжении тысячелетий, поэтому многие из сохранившихся древних зданий были построены с использованием методов и материалов, которые все еще использовались в 11 веке. Китайские храмы обычно представляют собой деревянные деревянные каркасы на земляном и каменном основании. Самым старым деревянным зданием является храм Наньчан (Утай), датируемый 782 годом нашей эры. Однако китайские строители храмов регулярно перестраивают деревянные храмы, поэтому некоторые части этих древних построек имеют разный возраст. Традиционные китайские деревянные каркасы не используют фермы, а полагаются только на конструкцию стоек и перемычек . Важным архитектурным элементом являются комплекты кронштейнов Dougong . Пагода Сонгюэ — старейшая кирпичная пагода, построенная в 523 году нашей эры. Он был построен из желтого обожженного кирпича, уложенного на глиняном растворе, с двенадцатью сторонами и пятнадцатью уровнями крыш. Мост Анжи — старейший в мире каменный сегментный арочный мост с открытыми перемычками, построенный в 595–605 годах нашей эры. Мост построен из песчаника, соединенного железными соединениями «ласточкин хвост».

Большинство (восстановленных) участков Великой стены, видимых сегодня, были построены из кирпича и тесаных каменных блоков/плит. Там, где кирпичей и блоков не было, в качестве местных материалов использовали утрамбованную землю, необработанные камни, дерево и даже тростник. Дерево использовалось для крепостей и в качестве вспомогательного материала. Там, где местной древесины не хватало, ее завозили.

Каменные секции Великой стены

В горных районах рабочие добывали камень для строительства Великой стены. Используя сами горы в качестве опор, внешний слой Великой стены был построен из каменных блоков (и кирпичей) и заполнен необработанным камнем и всем остальным (например, землей и мертвыми рабочими).

Участки грунта Великой стены

На равнинах рабочие Великой китайской стены использовали местную почву (песок, лесс и т. д.) и утрамбовывали ее в плотные слои. Участок Великой стены Цзяюгуань на западе Китая был построен в основном из пыльного лёсса, который считается «самой эродируемой почвой на планете».

Песчаные (и тростниковые/ивовые) участки Великой стены

Песок не слипается, поэтому его использовали в качестве наполнителя между слоями тростника и ивы при строительстве участков стены.

Западный Китай вокруг Дуньхуана представляет собой пустыню. Строители-новаторы использовали тростник и иву, привезенные из рек и оазисов, для строительства прочной стены. Перевал Нефритовых ворот (Юмэнгуань) Форт Великой стены был построен из 20-сантиметровых слоев песка и тростника и имеет впечатляющую высоту 9 метров.

Кирпичные секции Great Wall

Великая стена династии Мин была построена в основном из кирпича. Чтобы построить прочную стену из кирпича, использовали известковый раствор. У стены рабочие построили кирпичный и цементный заводы из местных материалов.

Средний возраст

Дополнительная информация: Средневековые технологии и Убежище (архитектура).

Рисунок Виллара де Оннекура с аркбутаном в Реймсе , ок. 1320–1335 гг. н.э. ( Национальная библиотека )

Средневековье в Европе охватывает период с V по XV века нашей эры, от падения Западной Римской империи до эпохи Возрождения , и делится на предроманский и романский периоды. Падение Римской империи привело к упадку строительной деятельности и технологий. Строительные работы в основном осуществлялись Римско-католической церковью . В этот период основное внимание уделялось ремесленному обучению и образованию, и были организованы ремесленные гильдии. три различных уровня способностей ( мастер , подмастерье и ученик Были признаны ).

Укрепления , замки и соборы были величайшими строительными проектами. Средние века начались с концом римской эпохи, и многие римские строительные технологии были утеряны. Но некоторые римские методы, в том числе использование железных кольцевых балок, по-видимому, использовались в Палатинской капелле в Аахене , ок. 800 г. н. э., когда, как полагают, в работу внесли свой вклад строители из Ломбардского королевства на севере Италии. Возрождение каменных построек 9 века и романского стиля архитектуры началось в конце 11 века. Также примечательны деревянные церкви в Скандинавии.

Материалы

Рабочие везут на санях, запряженных волами, большой камень для строительства церкви. Скульптура из церкви Корого X века в Грузии .

Большинство зданий в Северной Европе были построены из дерева до ок. 1000 год нашей эры. В Южной Европе саман оставался преобладающим. Кирпич продолжал производиться в Италии на протяжении всего периода 600–1000 годов нашей эры, но в других местах ремесло изготовления кирпича в значительной степени исчезло, а вместе с ним и методы обжига плитки . Крыши в основном были крыты соломой. Дома были небольшими и собирались вокруг большого общественного зала . Монашество распространило более сложные строительные технологии. Цистерцианцы , возможно, были ответственны за восстановление производства кирпича в этом районе. из Нидерландов через Данию и Северную Германию в Польшу, ведущую в Бакштайнготик . Кирпич на протяжении всего периода оставался самым популярным престижным материалом в этих районах. В других местах здания обычно были деревянными или, где это было возможно, каменными. Средневековые каменные стены были построены с использованием тесаных блоков снаружи стен и бутового заполнения на слабом известковом растворе . Плохие свойства затвердевания этих растворов были постоянной проблемой, и усадка щебня романских и готических стен и опор по-прежнему является серьезной причиной для беспокойства.

Дизайн

В Средние века не существовало стандартных учебников по строительству. Мастера-ремесленники передавали свои знания посредством ученичества и от отца к сыну. Коммерческие тайны тщательно охранялись, так как они были источником средств к существованию мастера. Рисунки сохранились только более позднего периода. Пергамент был слишком дорогим, чтобы его можно было широко использовать, а бумага не появилась до конца того периода. Модели использовались для проектирования конструкций и могли быть построены в больших масштабах. Детали в основном создавались в натуральную величину на натурных полах, некоторые из которых сохранились.

Техники

Церковь в Кижах , Россия, внесена в список ЮНЕСКО Всемирного наследия как здание, полностью построенное из дерева, в бревенчатого строительства . технике

Романские постройки периода 600–1100 гг. н. э. были полностью крыты деревом или имели каменные цилиндрические своды, покрытые деревянной крышей. Готический стиль архитектуры с его сводами , аркбутанами и остроконечными готическими арками развился в двенадцатом веке, а в последующие столетия в камне были достигнуты еще более невероятные подвиги строительной смелости. Тонкие каменные своды и высокие здания были построены по правилам, полученным методом проб и ошибок. Неисправности случались часто, особенно на сложных участках, таких как переправочные башни .

Сваебой был изобретен около 1500 года.

Достижения

Масштабы укреплений и замкового строительства в средние века были поразительны, но выдающимися зданиями того периода были готические соборы с тонкими каменными сводами и стеклянными стенами. Выдающимися примерами являются: собор Бове , Шартрский собор , часовня Королевского колледжа и Нотр-Дам в Париже .

Ренессанс

Дополнительная информация: Архитектура эпохи Возрождения.

Эпоха Возрождения в Италии, изобретение передвижного типа и Реформация изменили характер строительства. Повторное открытие Витрувия оказало сильное влияние. В средние века здания проектировались людьми, которые их строили. Мастера-каменщики и мастера-плотники учились своему ремеслу из уст в уста и полагались на опыт, модели и практические правила при определении размеров строительных элементов. Витрувий, однако, подробно описывает образование идеального архитектора, который, по его словам, должен быть искусным во всех искусствах и науках. Филиппо Брунеллески был одним из первых архитекторов нового стиля. Он начал свою карьеру ювелиром и изучал римскую архитектуру, изучая руины. Он продолжил проектирование купола Санта-Мария-дель-Фьоре во Флоренции.

Материалы

Основные прорывы в этот период были связаны с технологией конверсии. Водяные мельницы в большинстве стран Западной Европы использовались для распиловки древесины и переработки деревьев в доски. Кирпичи использовались во все возрастающих количествах. В Италии производители кирпича были организованы в гильдии, хотя печи располагались в основном в сельской местности из-за риска возгорания и легкой доступности дров и кирпичного камня . Производителям кирпича обычно платили за кирпичи, что давало им стимул делать их слишком маленькими. В результате было принято законодательство, регулирующее минимальные размеры, и в каждом городе были установлены меры, с которыми нужно было сравнивать кирпичи. Все большее количество металлических изделий использовалось в столярных работах на крыше для ремней и натяжных элементов. Железо фиксировалось шплинтовыми болтами. Болт (и гайка) с резьбой можно было изготовить и они использовались в часовом деле того периода, но они были трудоемкими и поэтому не использовались в крупных конструкциях. Кровля обычно была из терракотовой черепицы. В Италии они последовали римским прецедентам. В Северной Европе использовались простые плитки. Камень, где он был доступен, оставался предпочтительным материалом для строительства престижных зданий.

Дизайн

Возрождение идеи архитектора в эпоху Возрождения коренным образом изменило характер проектирования зданий. Эпоха Возрождения вновь представила классический стиль архитектуры. Трактат Леона Баттисты Альберти об архитектуре поднял эту тему на новый уровень, определив архитектуру как нечто, достойное изучения аристократии. Раньше это рассматривалось просто как техническое искусство, подходящее только ремесленнику. Результирующее изменение статуса архитектуры и, что более важно, архитектора является ключом к пониманию изменений в процессе проектирования. Архитектор эпохи Возрождения часто был художником (живописцем или скульптором), который мало разбирался в строительных технологиях, но хорошо понимал правила классического дизайна. Таким образом, архитектору пришлось предоставить мастерам подробные чертежи с указанием расположения различных частей. Это было то, что называется процессом проектирования, от итальянского слова «рисование». Иногда архитектору приходилось решать особо сложные технические задачи, но техническая сторона архитектуры в основном оставлялась на усмотрение мастеров. Это изменение в способах проектирования зданий имело фундаментальное отличие в подходах к решению проблем. В то время как средневековые мастера были склонны подходить к проблеме с учетом технического решения, архитекторы эпохи Возрождения начинали с идеи того, как должен выглядеть конечный продукт, а затем искали способ заставить его работать. Это привело к чрезвычайным прорывам в инженерном деле.

Структура купола Флорентийского собора , показывающая структуру двойной обшивки.

Брейгеля Старшего Питера Вавилонская башня , иллюстрирующая строительные технологии 16 века.

Техники

Желание вернуться к классической архитектуре создало проблемы для зданий эпохи Возрождения. Строители не использовали бетон, поэтому аналогичные своды и купола пришлось копировать из кирпича или камня. В этих областях, несомненно, были достигнуты величайшие технические достижения. Первым крупным прорывом стал проект Брунеллески купола Флорентийского собора . Брунеллески удалось придумать способ построить огромный купол без опалубки, полагаясь вместо этого на вес кирпичей и способ их укладки, чтобы удерживать их на месте, и форму купола, чтобы удерживать его на месте. Точный способ строительства купола до сих пор остается предметом споров, поскольку невозможно разобрать купол, чтобы изучить его конструкцию, не разрушив его. Купол представляет собой двойную обшивку, соединенную ребрами, с рядом деревянных и каменных цепей вокруг нее через определенные промежутки времени, чтобы попытаться справиться с окружными напряжениями.

Купол Брунеллески был завершен (до основания фонаря) в 1446 году. Вскоре его размер превзошел купол собора Святого Петра, построенный с использованием летающих лесов, опирающихся на карнизы, и построенных из двух каменных ракушек.

Ранний модерн

17 век

Зарождение современной науки в 17 веке сильно повлияло на строительство зданий. К концу века архитекторы-инженеры начали использовать экспериментальную науку для анализа форм своих зданий. Структуры семнадцатого века во многом полагались на опыт, практические правила и использование масштабных моделей. Лишь в восемнадцатом веке инженерная теория развилась настолько, что позволила рассчитывать размеры элементов.

Основные улучшения в процессе производства стекла произошли в 17 веке. Первое литое листовое стекло было разработано во Франции, и в конструкциях все чаще использовалось железо. Например, Кристофер Рен использовал железные вешалки для подвешивания балок перекрытия во дворце Хэмптон-Корт , а железные стержни — для ремонта Солсберийского собора и укрепления купола собора Святого Павла . Большинство зданий имели каменные из тесаного поверхности камня, покрывающие сердцевину из бутового камня и скрепленные известковым раствором. Были проведены эксперименты по смешиванию извести с другими материалами для получения гидравлического раствора, но аналога римского бетона все еще не было. В Англии, Франции и Голландской республике для создания детализированных и богато украшенных фасадов использовалась обрезанная и калиброванная кирпичная кладка. Треугольная ферма крыши была представлена ​​в Англии и использовалась Иниго Джонсом и Кристофером Реном.

Многие инструменты устарели из-за современных технологий, но линейный калибр , отвес , столярный угольник , спиртовой уровень и чертёжный циркуль до сих пор регулярно используются.

Несмотря на зарождение экспериментальной науки, методы строительства в этот период оставались во многом средневековыми. Все еще использовались те же типы кранов, которые использовались в предыдущие века. Летающие леса использовались в соборе Святого Павла в Англии и в куполе собора Святого Петра в Риме, но в остальном были сохранены те же типы деревянных лесов, которые использовались столетия назад. Краны и строительные леса зависели от древесины. Сложные системы шкивов позволяли поднимать сравнительно большие грузы, а для подъема грузов на верхние части зданий использовались длинные пандусы.

18 век

В XVIII веке получили развитие многие идеи, зародившиеся в конце 17 века. Архитекторы и инженеры становились все более профессиональными. Экспериментальная наука и математические методы становились все более совершенными и применялись в зданиях. В то же время с началом промышленной революции увеличились размеры городов и увеличились темпы и объемы строительства.

Использование чугуна и кованого железа привело к прорывам в этот период. Железные колонны использовались в проектах Рена для Палаты общин и в нескольких церквях начала 18 века в Лондоне, но они поддерживали только галереи. Во второй половине 18 века снижение затрат на производство железа позволило построить крупные изделия из железа. Железный мост в Коулбрукдейле (1779 г.) является особенно ярким примером. Для крупномасштабного строительства мельниц требовались огнестойкие здания, и чугун все чаще использовался для изготовления колонн и балок, несущих кирпичные своды полов. Лувр в Париже мог похвастаться ранним примером кованой крыши. Сталь использовалась при производстве инструментов, но ее нельзя было производить в достаточных количествах для использования в строительстве.

Производство кирпича в этот период заметно возросло. Многие здания по всей Европе были построены из кирпича, но часто они были покрыты известковой штукатуркой, иногда с рисунком, напоминающим камень. Само производство кирпича мало изменилось. Кирпичи формовались вручную и обжигались в печах, ничем не отличающихся от тех, что использовались столетия назад. Терракота в форме камня Коад использовалась в качестве искусственного камня в Великобритании.

Промышленная революция

Первая промышленная революция (19 век)

Основная статья: Промышленная революция

Строительство стало признано отдельным от проектирования . Теоретические концепции физики, математики, химии и термодинамики разрабатывались и применялись для создания строительной науки как дисциплины. Определены были различные строительные профессии (архитектура, инженерия и строительство).

Промышленная революция проявилась в новых видах транспортных сооружений, таких как железные дороги , каналы и щебеночные дороги. Это потребовало больших инвестиций . Новые строительные устройства включали паровые машины , станки , взрывчатые вещества и оптические наблюдения . Паровой двигатель в сочетании с двумя другими технологиями, которые расцвели в девятнадцатом веке, — циркулярной пилой и гвоздями, нарезанными машинным способом, — привели к использованию воздушного каркаса и упадку традиционных деревянных каркасов .

Поскольку сталь производилась массово с середины 19 века, она использовалась в виде двутавровых балок и железобетона . Стекла также пошли в массовое производство и превратились из предмета роскоши в обыденный предмет. Появился водопровод , обеспечивший общий доступ к питьевой воде и канализации .

Строительные нормы и правила применяются с 19 века, уделяя особое внимание пожарной безопасности .

2-я промышленная революция (20 век)

Основная статья: Вторая промышленная революция

здание Вулворта в 1912 году. Строящееся

Строительный рабочий на Эмпайр Стейт Билдинг . Таких рабочих, как этот человек, часто называли «старожилами», потому что в то время большинство мужчин, работавших на строительных конструкциях, были среднего возраста.

Бурдж-Халифа , самое высокое здание в мире, было построено в 2010 году.

Во время Второй промышленной революции в начале 20-го века лифты и краны сделали возможным строительство высотных зданий и небоскребов , в то время как тяжелое оборудование и электроинструменты сократили необходимую рабочую силу. Небоскребы доминировали в сфере строительства, и новые технологии, такие как сборное изготовление и компьютерное проектирование появились .

Профсоюзы были созданы для защиты интересов строителей и охраны труда . средства индивидуальной защиты , такие как каски и наушники Также стали использоваться , которые стали обязательными на большинстве объектов.

Государственные строительные проекты использовались как часть политики макроэкономического стимулирования, особенно во время Великой депрессии (см. «Новый курс» ). В целях экономии на масштабе целые пригороды, поселки и поселки, включая инфраструктуру, часто планируются и строятся в рамках одного и того же проекта (называемого мегапроектом , если стоимость превышает 1 миллиард долларов США), например, Бразилиа в Бразилии и Программа «Миллион» в Швеции.

Третья промышленная революция (21 век)

Основная статья: Цифровая революция

См. Также: Бережливое строительство.

К концу 20 века экология , энергосбережение и устойчивое развитие стали важными вопросами строительства. В методах строительства приоритетом является экологичность, и «Лидерство в энергетическом и экологическом проектировании» (LEED) был создан сертификат .

Новаторы использовали концепции бережливого производства, разработанные в начале промышленной революции, для разработки концепций бережливого строительства . Достижения в таких технологиях, как 3D-печать , дроны и робототехника , GPS , информационное моделирование зданий и сборка, повысили эффективность строительства. Соединенные Штаты были первыми, кто применил технологию 3D-печати в строительстве, где огромные машины «распечатывали» цемент слоями для формирования стен зданий. Развитие роботов и дронов позволило строителям осматривать труднодоступные места. Современные жилые дома будут строиться на заводах и собираться на месте. Компьютерное программное обеспечение может создавать 3D-версии здания, что позволит менеджерам по строительству анализировать конструктивность зданий до начала строительства, сокращая затраты, связанные с заказами на внесение изменений.

Цифровая эпоха также привела к появлению различных методов строительства, таких как ускоренное строительство. В 21 веке ускоренное строительство становится все более популярным. По некоторым оценкам, 40% строительных проектов в настоящее время представляют собой ускоренное строительство.

Академическая дисциплина

Не существует устоявшейся академической дисциплины по истории строительства, но в этой области работает все больше исследователей и ученых, в том числе инженеры-строители, археологи, архитекторы, историки техники и историки архитектуры . Хотя этот предмет изучался со времен Возрождения и в девятнадцатом веке был проведен ряд важных исследований, в середине двадцатого века он в значительной степени вышел из моды. За последние тридцать лет наблюдается огромный рост интереса к этой области, которая имеет жизненно важное значение для растущей практики консервации зданий.

Ранние писатели

Самая ранняя сохранившаяся книга, подробно описывающая исторические методы строительства, — это трактат римского автора Витрувия , но его подход не был ни научным, ни систематическим. Намного позже, в эпоху Возрождения , Вазари упоминает об интересе Филиппо Брунеллески к исследованию римских строительных технологий, хотя если он и написал что-нибудь на эту тему, то это не сохранилось. В семнадцатом веке иллюстрации Рускони к его версии трактата Леона Баттисты Альберти явно показывают строительство римской стены, но большая часть интереса к античности заключалась в понимании ее пропорций и деталей, и архитекторы того времени довольствовались строительством, используя современные методы. . Хотя ранние археологические исследования и топографические работы, такие как гравюры Джованни Баттисты Пиранези, показывают римское строительство, они не носили явно аналитического характера, и многое из того, что они показывают, выдумано.

Исследования 19 века

В девятнадцатом веке лекторы все чаще иллюстрировали свои лекции изображениями строительных технологий, использовавшихся в прошлом, и изображения такого типа все чаще появлялись в учебниках по строительству, таких как учебники Ронделе. Однако наибольших успехов добились английские и французские (а позже и немецкие) архитекторы, пытавшиеся понять, записать и проанализировать готические здания. Типичными для этого типа письма являются произведения Роберта Уиллиса в Англии, Виолле-ле-Дюка во Франции и Унгевиттера в Германии. Однако ни один из них не пытался предположить, что история строительства представляет собой новый подход к предмету истории архитектуры. Огюст Шуази был, пожалуй, первым автором, серьезно попытавшимся провести такое исследование.

Исследования начала 20 века

Сантьяго Уэрта Фернандес предположил, что именно модернизм с его упором на использование новых материалов внезапно положил конец интересу к истории строительства, который, казалось, рос в последние несколько десятилетий девятнадцатого века и в первые годы. двадцатого года. С появлением строительства из бетона и стального каркаса архитекторы, которые были основной аудиторией таких исследований, больше не были так заинтересованы, как раньше, в понимании традиционного строительства, которое внезапно оказалось излишним. Таким образом, в период с 1920 по 1950 годы было опубликовано очень мало. Возрождение интереса к археологии началось с исследований римского строительства в 1950-х годах, но только в 1980-х годах история строительства начала выделяться как независимая область науки.

Конец 20 века

К концу двадцатого века стальные и бетонные конструкции сами стали предметом исторических исследований. Общество истории строительства было основано в Великобритании в 1982 году. Он выпускает единственный академический международный журнал, посвященный этой теме, «История строительства» , два раза в год. Международный конгресс по истории строительства проводится каждые три года, а Первый международный конгресс по истории строительства состоялся в Мадриде в 2003 году. За этим последовали выпуски в Куинс-колледже, Кембридже, Англия (2006 г.), Котбусе (2009 г.), Париже (2012 г.), Чикаго (2015 г.), Брюсселе (2018 г.) и Лиссабоне (2021 г.).

См. также

• История архитектуры
• История строительной техники
• История водоснабжения и канализации
• Общество истории строительства
• Хронология архитектуры

Внешние ссылки

• строительства Керли История