2.1、钢结构的进步
第一次大战之后,建筑科学技术有很大的发展,特点是把19世纪以来出现的新材料、新技术加以完善并推广应用,工程师的创造与发明在此起了很大的作用。高层钢结构技术的改进和推广就是一个例子。1931年,纽约30层以上的楼房已有89座。钢结构的自重日趋减轻。经过长期研究的焊接技术也开始用于钢结构,1927年出现了全部焊接的钢结构房屋。到1947年,在美国建成24层的全部焊接的楼房。
钢筋混凝土结构的应用也更普遍了。采用有刚性节点的金属框架,特别是钢筋混凝土整体框架的大量应用,促进了对刚架和其他复杂的超静定结构的研究。新的计算理论和方法陆续出现。1929年,克罗斯(Hardy Grose)提出解超静定结构的渐进法即是一例。结构科学中另外一些复杂问题如结构动力学、结构稳定等等,也取得了重要的成果。
2.2、大跨度结构的创新
大战以后,日益增多的电影院、电影摄影场、室内体育馆、汽车和飞机库等建筑都要求较大的跨度。在各种大跨度建筑中,壳体结构的出现具有重要的意义。1922年,德国一家光学工厂由于试验工作的需要,造了一个精确的半球形屋顶。做法是在钢杆拼接的半球形网格上铺上3om厚的一层混凝土。这个很薄的屋顶却有很高的强度。经过研究改进,人们建成了使混凝土和钢材结合起来共同工作的简形壳屋顶。1925年,在德国耶那(Jena)天文台及莱比锡和巴塞尔(Barsel)等地的市场建筑上采用了钢筋混凝土的圆壳屋顶。巴塞尔市场的簿壳屋顶跨度达到60m,厚度只有9cmo 1933年苏联在西比尔斯克歌剧院的观众厅上采用的钢筋混凝土扁圆壳,直径也是60m,壳的厚度减少到6cm。除壳体之外,这个时期人们还试验了其他型式的大跨结构。1933年芝加哥博览会上建成了一座采用圆形悬索屋盖的机车腰览馆,直径60m。
2.3、新建筑材料的运用
新的建筑材料也陆续用于建筑,铝材除了用于室内装饰外,还用作窗框和窗下墙的面层。不锈钢和搪瓷钢板也开始用作建筑饰面材料。
玻璃产量增加很快。质量改进,品种增多。1927年制造出安全玻璃。1937年出现了全玻璃的门扇。20世纪30年代初,美国建立专门的玻璃纤维研究机构,30年代末这种材料已广泛用作隔热、隔音材料。玻璃砖也流行起来。塑料开始少量地用于楼梯扶手和桌面等部位。用橡胶和沥青材料制成的各种颜色的铺地砖逐渐推广。木材制品也有很大的改进,1927年开始用蛋白胶粘结胶合板,产品质量显著改善,20世纪30年代又用酚树脂生产出防水的胶合板,可以用作混凝土工程的模板。
研究出多种吸音抹灰和隔声吸音材料,除玻璃纤维外,还使用了輕石、珍珠岩和矿渣棉等材料。提高了建筑的隔声和音响质量。
2.4、建筑设备的发展
第一次大战后,建筑设备的发展加快了。电梯速度大大提高。1923年有了虹灯,1925年出现磨砂灯泡,1938年出现日光灯。家用电器设备迅速增多。空调设备首先用于特殊工业建筑中。1930年在美国建造了第一座完全无窗的工厂,随后空调设备推广到一些公共建筑中。厨房和厕浴设备也不断改进,在某些建筑中,设计顶棚时已开始对照明、空调、防火和声学要作统一安排。
总之,各种建筑设备的发展使房屋不再像过去那样只是一个空壳,建筑师不但要同结构工程师、还要同各种设备工程师共同配合,才能设计出现代化的房屋建筑。建筑使用质量的提高是第一次世界大战后建筑发展的一个重要特点。
2.5、建筑施工技术
建筑施工技术也相应提高了。纽约帝国州大厦(Empire State Building,1931年)的建造反映了这方面的成就。帝国州大厦坐落在纽约的繁华大街上。地段面积长130m,宽60m,5层以下占满整个地段面积,从第6层开始收缩,面积为70m x 50m,30层以上再次收缩,到第85层面积缩小为40m x 24m,85层以上是一个直径约10m。高61m的圆塔。塔本身相当17层。因此,帝国州大厦号称102层。圆塔顶端距地面380m,第一次超过巴黎铁塔的高度。整个大厦总体积为96.4万m",有效使用面积为16万m。房屋总重量达30万1以上。结构用钢5.8万t。楼内装有67部电梯和大量的复杂管网。
1930年3月17日帝国州大厦开始钢结构施工,至9月全部钢结构安装完毕。1931年5月1日大楼全部竣工,交付使用。从设计到使用只用了18个月。按102层计算,平均每5天多建造1层,这个施工速度在20世纪70年代以前在美国也没有被超过。
大楼建成以后,由于自身重量极大,楼房钢结构本身压缩了15-180m。有人担心帝国州大厦的巨大重量会引起地层的变动,这种情况并没有发生。楼房在大风中最大摆动达到7.6cm,但对建筑物安全和人的感觉没有什么影响。
帝国州大厦的建成,综合地表现了20世纪30年代建筑科学技术的水平。