学点知识 | 为什么家具腿上粗下细,建筑物上细下粗?

知乎日报


题图:《布达佩斯大饭店》


为什么家具腿大多上粗下细,而建筑物的柱子大多下粗上细?


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古老的椅子


其实椅子这个东西,在古代相当一段时间里,是地位和权力的象征。直到现在,Chair 这个英文单词还有「主持,主席、重要位置」的意思。大部分时候,普通人家坐的是凳子。


中国人更省事,唐朝以前基本上是席地而「坐」,而大家都知道所谓坐其实是跪。日本在把中国的这套礼仪学去后,还一直传承下来。


如今历史上可寻的最古老的椅子,是古埃及女王的椅子。古埃及人认为,创作一样人造的东西必须要避免造成自然的混乱,所以他们把椅子腿设计成狮子的脚或者公牛的蹄,以此来遵循自然的样式。


海特菲莉斯一世的椅子(约公元前 2600)


无独有偶,在东方,中国唐朝开始形成的马蹄腿家具,也是模仿马蹄而得。



事实上,在唐朝以前,无论是建筑柱基还是青铜器皿,大都是模仿动物或是神兽脚。所以追根溯源,除了摒弃方形选用带有自然曲线的装饰构件,原始的图腾崇拜和宗教信仰可能对这种设计都有影响。


为了打破直方的傻大粗形象,这种模仿动物腿型的设计方法可谓是在全世界得到了共识。


鹿腿、猫腿成了西方古典洛可可家具的模仿对象。大家没想到全世界这么多恋腿的吧。而动物的腿,也正好都是上粗下细。居于这个传统,即便是一些现代风格的家具,腿的处理也是沿袭了上粗下细的做法。



力学、美学和实用性


古代人可能并不像现代人一样精通力学,很多东西都是由匠人规格化后一代代传承。然而不精通并不等于完全不懂。事实上古人仿佛洞察了一切,不管从力学还是美学的角度来看,很多设计都非常完美。


木材的抗弯强度往往低于抗压强度。以普通松木为例,抗压强度可达将近 20MPa,也就是说,支撑 100kg 的物体,如果没有弯矩,不考虑压弯失稳,7.0x7.0mm 大小的木棍就可以。


大家如果不信,可以去找 7mm 成方的木头站上去看,只要不要太高,一定压不坏。所以其实粗和细的关键其实不在于重量,而是在于位置。



作为可移动的家具,家具支点处可视为滑动支撑,这样一来,脚与台面的连接地方就必须要固定连接以传递弯矩,所以这里往往需要较大的体量(力臂),或者增加斜角支撑。


而从总体上来说,作为家具,还要保证足够的抗倾覆和抗滑移能力,细小外撑的脚不仅使得这些都比较容易满足,也更美观。从实用性上来讲,细小的桌子和椅子脚则不会阻挡使用者的脚,同时方便摆设。


这样的设计除了带来观感上的稳定和安全,相比垂直的腿,曲线腿的自然流畅配合装饰的变化,更是满足了人类的审美需求。不管你信不信,这个世界从来都是一个看腿的世界。



建筑的抗侧力要求


家具要可以方便移动,建筑却是要足够牢固,古人们早就意识到了这点。而这里所说的牢固是指除了承受上面屋顶和墙体的重量,还要由足够的能力抵抗风,甚至是地震等水平作用。


在人类历史早期,基础技术有限,其实柱子并非单一的「上细下粗」,其实同时还经常有「上粗下粗」,「上粗下细」,比如 @Sunny Wong 克里特岛的例子。答主认为,之所以会有上粗的情况,古人是想用上部比较宽的柱帽(头)增加梁的跨度,并且通过重力抵抗水平力和偏心带来的不稳定因素。


古埃及式柱


中国的斗拱,也形成了一种类似「上粗下细」的结构。因为中国古建筑中柱脚本身有很多是不固定的,或者是简单固定的,原则上它们还是铰接。而在柱顶部通过一连串的斗承接,除了达到增加梁跨(柱距),以及装饰的效果。


这样的构造同时还增加了柱的稳定性,斗的支撑点可以和重力形成一定的抵抗力偶,使结构呈现某种「自锁」的状态。不得不佩服古人的智慧。


中国古建筑柱与柱础的连接


随着科技的发展,建筑越来越高,这种下部铰接形式的建筑只在一些特殊情况下使用,比如厂房车间,但是如果有载重重的吊车,下部也会刚接。在一些抗震建筑中,也会使用橡胶来实现「半铰接」的弹性支座,配合上部建筑达到抗震效果。


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