Своё происхождение стоечно-балочная система – отдалённая предшественница современных каркасных конструкций – берет у трилитов времён Неолита, рудиментарных структур, напоминающих ворота и состоящих из двух установленных вертикально каменных глыб, поддерживающих третью, горизонтально установленную на них сверху.
На завершающем этапе, насколько нам известно на сегодняшний день, эта конструкция состояла из пяти отдельных трилитов, окружённых поставленными вертикально глыбами, соединёнными каменными перемычками и формирующими непрерывную структуру.
Древние элементы конструкции здания
Присутствие микенских и египетских реликтов в местах захоронения в Стоунхендже позволило археологам предположить чужеземное влияние древних средиземноморских цивилизаций. Ни одна из них не использовала стоечно-балочную систему так широко, как это делали египтяне: знаменитый Великий гипостильный зал в Карнаке, например, состоял из 134 колонн в 16 рядов; при этом два более высоких средних ряда составляли 10 м в окружности при высоте 24 м.
Плотность и хрупкость камня в напряжённом состоянии создавала серьёзные ограничения при выборе длины каменных балок, и в то время как основным стремлением греков было создание изящной симметричной отделки, характеризующей все архитектурные ордеры, римляне старались использовать сжатые конструкции, состоящие из арок и сводов, более подходящие каменной кладке. Тем не менее, в монументальной архитектуре Дальнего Востока предпочтения отдавались дереву, что позволяло конструировать более длинные балки.
Основным элементом китайской стоечно-балочной системы здания, повлиявшим на страны Дальнего Востока, был доугонг, представлявший собой переплетение деревянных кронштейнов. Широко используемые с седьмого века до н.э. и достигшие пика своей популярности в периоды правления династий Тан и Сун, эти системы кронштейнов соединяли колонны с балками и состояли из аккуратно вырезанных элементов, соединенных друг с другом без использования клея и крепежей. Они обеспечивали такую подвижность, которая, как думается, придавала зданиям устойчивость к землетрясениям, но по прошествии периода династии Сун эти элементы на зданиях дворцов и религиозных зданиях становились всё более декоративными.
Элементы кровли, поддерживаемые доугонгами, состояли либо из крупных балок – грубо обтёсанных брёвен – либо из элементарных ферм в виде вертикальных ярусов балок. Китайцы не проявляли интереса к технологическим инновациям, характерным для поздней западной архитектуры, и хотя греки в стоечно-балочной системе использовали элементарную форму стропил для строительства крыш своих храмов, римляне оказались первыми, кто преодолел расстояния, ограничиваемые размерами деревянных балок, и создал стропильную конструкцию, похожую на современную: самая большая из созданных ими ферм шириной 31,67 м охватывает тронный зал императора Домитиана (81-96 н.э.).
В конструктивном отношении основные преимущества стоечно-балочной системы возникли с распространением каркасных конструкций из железобетона и стали.
И то, и другое позволяло придавать материалу форму под воздействием движущих сил: в стоечно-балочной системе основную структурную «работу» выполняют области, находящиеся дальше всего от центра несущего профиля по оси нагрузки – поэтому двутавровый стальной, швеллерный и полый профиль, стандартизация которого происходила в конце девятнадцатого века, теперь используется в строительных сооружениях по всему миру.
