拱顶

圆顶（Dome）是一种类似于球体空心上半部分的建筑元素。 确切的定义一直是一个争议问题。 还有各种各样的形式和专门术语来描述它们。 圆顶可以安放在圆形大厅或鼓上，并且可以由支柱或柱子支撑，通过斜角或支柱过渡到圆顶。 灯笼可能会覆盖眼睛，并且本身可能有另一个圆顶。

圆顶建筑历史悠久，延伸到史前时代，几百年以来，它们都是由泥，雪，石，木，砖，混凝土，金属，玻璃和塑料建造而成的。 与圆顶相关的象征包括太平天国，天体和政府传统，随着时间的推移同样发展。

从美索不达米亚早期就发现了圆顶，这可能解释了这种形式的传播。 它们被发现于古代世界的波斯，希腊文化，罗马和中国建筑，以及当代众多当地建筑传统中。 圆顶建筑在拜占庭和中世纪的伊斯兰建筑中很受欢迎，在中世纪有许多来自西欧的例子。 文艺复兴时期的建筑风格从意大利传入。 自那时以来，数学，材料和生产技术的进步带来了新的圆顶类型。 现代世界的圆顶可以在宗教建筑，立法室，体育场馆和各种功能结构上找到。

词源
英文单词“dome”最终来自拉丁语的domus（“房子”） – 在整个文艺复兴时期，它标记着一个尊敬的房子，如Domus Dei或“上帝之屋”，无论屋顶的形状如何。 这反映在意大利词duomo，德语/冰岛语/丹麦词dom（“大教堂”）和英语单词圆顶在1656年的使用，当时它的意思是“市政厅，会馆，州在一个城市的房子和会议室。“ 法语词语dosme是为了获得冲天炉的意义，特别是到1660年。这个法国的定义逐渐成为十八世纪英国穹顶的标准用法，因为许多最令人印象深刻的上帝之屋是用巨大的圆顶建造的，并回应科学需要更多的技术术语。

术语
圆顶是一个由弯曲段或旋转壳组成的圆形拱顶，意思是围绕其中心垂直轴旋转的拱形。 所使用的术语一直是争议的来源，学者之间甚至在个别文本中都存在不一致之处，但术语“圆顶”可能被认为是“用于描述半球或类似跨越元素的一揽子词语”。 半穹顶或半穹顶是经常使用的半圆形形状，特别是在顶端。

有时称为“假”圆顶，通过将每个水平层的石头向内延伸得稍微远离下层，直到它们在顶部相遇，圆顶穹顶的形状得以实现。 “假”圆顶也可指木质圆顶。 据说“真实”的圆顶是那些结构处于压缩状态的圆顶，其楔形Voussoir的组成元素，其关节与中心点对齐。 这一点的有效性尚不清楚，因为建在地下的拱顶石层的圆顶也受到周围地球的挤压。 意大利使用术语finto，意思是“假”，可以追溯到17世纪使用由芦苇垫和石膏砂浆制成的拱顶。

与拱门一样，穹顶的“弹性”是穹顶起伏的高度。 圆顶的顶部是“皇冠”。 圆顶的内侧被称为“intrados”，外侧被称为“extrados”。 “臀部”是大致位于基座和顶部之间的拱门的一部分。

“圆顶”这个词是“圆顶”的另一个词，通常用于屋顶或炮塔上的小圆顶。 “冲天炉”也被用来描述圆顶的内侧。

鼓，也称tholobates，是圆柱形或多边形的墙壁，有或没有窗户，支持圆顶。 鼓或灯笼是圆顶眶上的等效结构，支持冲天炉。

特点

内力
砌体穹顶产生向下和向外的推力。 它们是根据两种彼此成直角的力量来考虑的。 经向力（如地球上的经线或经线）只是压缩性的，并且朝向基部增加，而环向力（如地球上的纬度线）顶部压缩和底部张力，从顶部以51.8度的角度发生在半球形穹顶中的过渡。 圆顶产生的推力与其材料的重量成正比。 接地的半球形穹顶在其臀部产生明显的水平推力。

与Voussoir拱门不同，Voussoir拱门需要对每个元件进行支撑，直到梯形锁定就位，拱顶在施工过程中保持稳定，因为每个水平面都是一个完整的自支撑环。 砌体穹顶的上部始终处于压缩状态，并且受到侧向支撑，因此除非整个单元和这个浅上盖中的理想偏差范围同样稳定，否则它不会塌陷。 由于voussoir圆顶具有侧向支撑，因此它们可以做得比相同跨度的相应拱形要薄得多。 例如，半球形穹顶可以比半圆形穹顶薄2.5倍，而具有等边拱形轮廓的穹顶仍然可以更薄。

相同厚度的石工圆顶的最佳形状提供了完美的压缩，没有任何砌体弱的张力或弯曲力。 对于特定的材料，最佳的圆顶几何形状称为缆索表面，三维与二维弧线的悬链曲线形状相当。 许多哥特式穹顶的尖顶轮廓比半球更接近这种最佳形状，由于圆形被认为是最完美的形式，这些半球被罗马和拜占庭建筑师青睐。 在尖顶的顶部增加一个重量，例如佛罗伦萨大教堂顶部的重型冲天炉，可以改变最佳形状以与圆顶的实际尖端形状完美匹配。

半球形砖石穹顶下部的向外推力可以通过使用围绕圆周的链条或外部支撑来抵消，尽管沿经线开裂是自然的。 对于水平推力较小的小圆顶或高圆顶，支撑拱或壁的厚度足以抵抗变形，这就是为什么圆筒倾向于比它们所支撑的圆顶厚得多。

过渡区
当圆顶的底部与其下方的支撑壁的平面不匹配时（例如，在方形的圆顶上方的圆顶的圆形底座），采用技术来桥接两者。 最简单的技术是在墙角使用对角门楣来创建一个八角形基地。 另一种是使用拱门跨越角落，这可以支撑更多的重量。 各种这些技术使用所谓的“斜面”。 斜角可以是一个单一的拱形或一组多个投影嵌套拱对角放置在内角。 Squinches也可以采取各种其他形式，包括喇叭拱门和小众头，或半圆顶。

支撑物的发明取代了斜视技术。 Pendentives是球体的三角形部分，如拱门之间的凹形拱肩，以及从方形拱角转向圆顶的圆形底座。 支撑物的曲率是直径等于方形海湾对角线的球体的曲率。 “pendentive”的确切定义一直是学术界争论的来源，包括定义下是否允许相互作用，以及帆船底部是否应该被认为是支架。

带支架的圆顶可以分为两种：简单和复合。 在简单圆顶的情况下，支配物与圆顶本身是同一球体的一部分; 然而，这样的圆顶是罕见的。 在更常见的复合圆顶的情况下，支撑物是圆顶本身之下的较大球体表面的一部分，并且为圆顶或鼓部分形成圆形基底。

声学
由于圆顶从下面凹入，它们可以反射声音并产生回声。 一个圆顶可能在其底部有一个“耳语式的画廊”，在某些地方可以传递清晰的声音到画廊中其他遥远的地方。 拜占庭教堂顶端的半圆顶帮助投射神职人员的圣歌。 虽然这可以补充音乐，但它可能会使说话变得不那么容易理解，于是1535年Francesco Giorgi为教堂的合唱区推荐了拱形天花板，但是平面天花板上装满了尽可能多的资金，以便发生讲道。

内置于圆顶内表面的罐子形式的空腔可以通过向各个方向扩散声音来补偿这种干扰，消除回声，同时在崇拜氛围中产生“神圣效果”。 这项技术是由维特鲁威在其着作“建筑学的十本书”中撰写的，该书描述了青铜器和陶器的共鸣器。 这些空腔谐振器的材料，形状，内容和位置决定了它们的效果：增强某些频率或吸收它们。

物料
中东最早的圆顶是用泥砖砌成的，最后是用砖块和石头砌成的。 由于材料具有相对较轻和柔韧的特性，圆顶允许宽跨度，并且是七世纪以来圆顶教堂常用的方法，但大多数圆顶都是用其他柔性较小的材料建造的。 通过屋顶防止天气受到保护，如铜或铅板。 切割石头的圆顶更昂贵，而且从未像现在这样大，木材被用于无法使用砖的大跨度。

罗马混凝土使用了一块石头和一个强大的砂浆。 过去几个世纪以来，这种聚集体经过了烧成粘土块，然后转变成了罗马砖。 到了六世纪，含有大量砂浆的砖块成为了原料拱顶的材料。 似乎只在意大利中部使用了火山灰。 由于它们的便利性和可靠性，砖圆顶直到工业时代才成为大空间巨大覆盖物的首选。 铁或木头的领带和链条可以用来抵抗压力。

19世纪的新型建筑材料和对20世纪建筑内力量的更好理解开辟了新的可能性。 钢铁梁，钢缆和预应力混凝土已经消除了对外部支撑的需求，并且使薄得多的圆顶成为可能。 虽然早期的砖石圆顶的半径与厚度比可能为50，但现代圆顶的比例可以超过800.这些圆顶的重量较轻，不仅允许更大的跨度，而且还允许创建大的可移动在现代体育场馆的圆顶。

1983年，在卡塞尔大学，作为可持续建筑工作的一部分，制作了实验夯土穹顶。

象征
据鲍德温史密斯说，从石器时代晚期起，圆顶形坟墓就被用来作为祖先的上帝赐予的庇护所的复制品，永久性地作为死者的崇敬之家。 本能的愿望是，从印度的佛塔到伊比利亚的托洛斯坟墓，在古代世界范围内形成了广泛的d mort太平间传统。 按照希腊化和罗马时代，这些d th的树had已经成为习俗的墓地标志。

圆顶和帐蓬也与古代波斯和希腊罗马世界的天堂有关。 方形基座上的圆顶反映了这些形状的几何象征。 圆代表完美，永恒和天堂。 广场代表了地球。 八角形在两者之间。 来自阿契美尼德和印度统治者的皇家观众帐篷的天堂或宇宙帐篷的独特象征主义被罗马统治者模仿亚历山大大帝采纳，成为帝国baldachin。 这可能是从尼禄开始的，尼禄的“黄金屋”也将穹顶作为宫殿建筑的一个重要特征。

早期的基督徒在建筑和穹顶中使用穹顶，像秃顶一样用作仪式遮盖遗物或教堂祭坛，这种双重坟墓和天堂象征主义被采用。 然而，圆顶的天体象征主义是基督教时代的杰出象征。 在伊斯兰教的最初几个世纪，圆顶与皇室密切相关。 例如，在清真寺的米拉布面前建造的圆顶至少最初是为了在王室仪式中强调王子的地位。 随着时间的推移，这种穹顶成为主要的装饰焦点或祈祷方向。 在陵墓中使用穹顶同样可以反映皇室的赞助或被视为代表圆顶象征的荣誉和威望，而不是具有任何特定的陪葬意义。 中世纪伊斯兰教的各种圆顶形式反映了王朝，宗教和社会的差异，与实际的建筑考虑一样多。

一般类型

蜂巢圆顶
也称为拱顶穹顶或假穹顶，它们与“真正的穹顶”不同，它们由纯粹的水平层组成。 随着层数逐渐增加，每层都朝着中心稍微悬挑或标记，直到在顶部聚会。 一个不朽的例子是铜器时代晚期的阿特鲁斯的迈锡尼财政部。

支撑圆顶
穹顶形式的单层空间框架，支撑穹顶是一个通用术语，包括带肋，Schwedler，三维网格，薄片或Kiewitt，格子和测地圆顶。 不同的术语反映了表面构件中的不同布置。 带支撑的圆顶通常重量很轻，通常用于覆盖高达150米的跨度。

回廊
被称为domical拱顶（有时也适用于航海拱顶的术语），多边形拱顶，圆顶拱顶，洞穴圆顶，分段拱顶（有时也用于碟形拱顶的术语），镶板拱顶或亭阁拱顶，这些拱顶是保持多边形在它们的水平横截面中形状。 已知最早的例子可追溯到公元前一世纪，如公元前78年罗马的Tabularium。 其他还包括迦太基的安东尼斯浴场（145-160）和亚琛的帕拉丁教堂（13至14世纪）。 最着名的例子是文艺复兴时期的佛罗伦萨大教堂上的菲利波布鲁内莱斯基的八角形圆顶。 美国第三任总统托马斯杰弗逊在他的种植园蒙蒂塞洛的西面安装了一个八角形穹顶。

复合圆顶
也称为圆顶或圆顶（这个术语也适用于帆船穹顶），复合圆顶有支撑物，直接支撑在它们上方的直径较小的圆顶，如在圣索非亚大教堂或鼓和圆顶，如许多文艺复兴时期和后期 – 文艺复兴的圆顶，两种形式导致更高的高度。

交叉拱形圆顶
最早的有肋骨穹顶之一，第一个已知的例子是在10世纪的科尔多瓦大清真寺中发现的。 肋骨不是在圆顶的中心相遇，而是特征性地相互偏离中心，在中心形成空的多边形空间。 几何是设计的关键元素，八角形可能是最常用的形状。 这些拱门是结构性的还是纯粹的装饰性仍然是一个争论的问题。 该类型可能具有东方血统，尽管该问题也未得到解决。 例如西班牙，北非，亚美尼亚，伊朗，法国和意大利。

测地圆顶
测地圆顶是测地球的上部。 它们由多面体图案中的三角形框架组成。 这些结构以测地线命名，基于几何形状，如二十面体，八面体或四面体。 这种圆顶可以使用有限数量的简单元件和接头来创建，并有效解决圆顶内部力。 据说它们的效率随着尺寸的增加而增加。 虽然不是由Buckminster Fuller首先发明的，但他们与他有关，因为他在美国设计了许多测地圆顶并获得了专利。

半球形穹顶
半球形穹顶是球体的一半。 根据鲍德温·史密斯的说法，这是亚述人可能已知的一种形状，由希腊理论数学家定义，由罗马建造者标准化。

洋葱圆顶
球形穹顶凸出超出其基径，提供比半球大的轮廓。 洋葱穹顶是一种大于半球形穹顶的顶部带尖顶的陶土型材。 它们发现于近东，中东，波斯和印度，可能没有单一的起源点。 他们在俄罗斯北部的建筑中的出现早于鞑靼人对俄罗斯的占领，因此不容易解释为这种影响的结果。 它们在15世纪下半叶在北欧低地国家流行起来，可能受到埃及和叙利亚尖塔尖端的启发，并在16和17世纪在荷兰发展，然后扩展到德国，成为流行的中欧巴洛克式建筑的元素。 德国球根圆顶也受到俄罗斯和东欧穹顶的影响。 在各种欧洲建筑风格中发现的例子通常是木制的。 例子包括Kolomenskoye的喀山教堂和John Nash的布莱顿馆。 在伊斯兰建筑中，它们通常由砖石而不是木材制成，厚厚的凸起部分用于支撑砌体圆顶在其基地蔓延的倾向。 泰姬陵是一个着名的例子。

椭圆形的圆顶
椭圆形穹顶是平面，侧面或两者的椭圆形圆顶。 该术语来自拉丁文ovum，意思是“蛋”。 最早的椭圆形穹顶被方便地用在有角的石屋中，作为圆形但几何上不确定的覆盖物，并且小亚细亚的第一个例子是在公元前4000年左右。最终用几何圆的组合来定义几何形状，在相切点处过渡。 如果罗马人创造了椭圆形穹顶，那只是在特殊情况下。 椭圆形的计划在科隆的圣格雷翁教会的罗马基金会指出了一个可能的例子。 中世纪的穹顶也往往是圆形的，尽管西班牙圣托马斯代拉斯奥尔拉斯教堂在其椭圆形的平面上有一个椭圆形的圆顶。 中世纪椭圆形穹顶的其他例子可以在教堂的矩形海湾中找到。 椭圆形的计划教堂成为文艺复兴时期的一种类型，并以巴洛克风格流行。 Francesco Gallo为Vicoforte大教堂修建的圆顶是有史以来规模最大，最复杂的圆顶之一。

抛物面圆顶
抛物面穹顶是一种独特的结构，其中由于其静负荷的均匀分布载荷而产生的弯曲应力为零。 因此，在复合结构出现之前，它在古代就被广泛用于建筑。 但是，如果点荷载施加在抛物面拱顶上，则弯曲应力变得无限大。 因此，在大多数古代建筑物中发现，圆顶的顶点被加固或者形状被修改以避免无限的压力。

帆圆顶
也被称为帆船穹顶，手绢穹顶，domical穹顶（有时也适用于回廊穹顶），穹顶（也被应用于复合穹顶的术语），波希米亚穹顶或拜占庭穹顶，这种类型可以被认为是而不是仅仅相互接触形成鼓或复合圆顶的圆形底座，而是平滑地继续它们的曲率以形成圆顶本身。 圆顶给人的印象是在每个角落固定一个方形帆，并向上滚动。 这些也可以被认为是支架上的碟形穹顶。

碟形圆顶
也称为分段穹顶（有时候也用于回廊穹顶），或嚼舌草，它们的轮廓不到半个圆。 因为它们减少了穹顶部分的张力，这些穹顶结实，但径向推力增加。 许多最大的现有圆顶都是这种形状。

因为它们完全处于压缩状态，所以砌体碟形屋顶可以比其他屋顶形状薄得多而不会变得不稳定。 在基台上按比例增加的水平推力与其重量和材料数量的减少之间的平衡可能会使它们更经济，但它们更容易受到支撑物运动的损害。

伞圆顶
也被称为gadrooned，fluted，管风琴，南瓜，甜瓜，罗纹，降落伞，扇形，或有圆顶的圆顶，这是一种类型的圆顶在基地划分成弯曲的部分，跟随的高程曲线。 “凹槽”可能特指这种图案作为外部特征，例如在Mamluk Egypt中很常见。 穹顶的“肋骨”是从冠部向下延伸至弹性的砌体的径向线。 圣索非亚大教堂的中央穹顶采用了带肋的方法，在圆顶底部的肋骨之间放置了一圈窗户。 圣彼得大教堂的中央圆顶也使用这种方法。