前幾天我們實驗室一位同學的室友來幫我們扎鋼筋,她是學心理學的,扎鋼筋的時候她就問我,「既然說三角形最穩(wěn)固,為什么我們的建筑里很少看到三角形呢?」

「你看我們正在扎的鋼筋籠子,看上去是一個一個的矩形,對吧?」

「對啊對啊。」

「你看這兩條邊是不是直角三角形的兩個直角邊?」

「是啊。那這個三角形的斜邊在哪里呢?」

「我們說這是鋼筋混凝土結(jié)構,現(xiàn)在我們有了鋼筋了,混凝土在哪里呢?」

「好像是扎完鋼筋籠,再澆筑混凝土,把鋼筋澆筑在混凝土里面?」

「沒錯,所以里面的混凝土凝固之后就是這個斜邊!

「每一個矩形都是嗎?」

「是的。看上去我們是在扎一個一個的矩形,其實等混凝土凝固之后,這都是一個一個的三角形!

也許在您看來,房子是這樣的,四四方方,沒有任何三角形。

后來您偶然知道,原來里面是有鋼筋的。不過還是沒有三角形?

可是在我這樣的結(jié)構工程師眼里,房子其實是這樣的。

密密麻麻的全是三角形。

PS

一根混凝土梁,縱筋和箍筋組成矩形網(wǎng)格;上面站一個人,這個人的重量到底是怎么傳遞到兩端的支座的呢?

 

混凝土梁本身就是拉壓桿組成的桁架模型。假設站在上面的人的重量是100,那梁底部的縱向鋼筋需要多少呢?需要至少能承受200的拉力。箍筋需要多少呢?需要至少能承受50的拉力;炷恋暮穸群蛷姸刃枰嗌倌?中間頂部的混凝土需要承受150的壓力,斜45度方向的混凝土需要承受70.71的壓力。

不僅僅是鋼筋混凝土梁,鋼結(jié)構的梁也同樣如此。

大跨度的鋼結(jié)構梁通常要帶有豎向加勁肋,這些豎向加勁肋和上下翼緣組成了腹板的矩形網(wǎng)格。

 

如果梁是鋼結(jié)構的,同樣也是三角形組成的桁架模型。在鋼結(jié)構梁的抗剪計算中,如果豎向加勁肋的間距不是太大,完全可以考慮對角線方向的 TFA (Tension field action)對抗剪承載力的貢獻。
 


回答二:calss,無

我覺得這其實是一個很好的問題。不過問法可以改成,為什么金字塔形并不是被建筑所廣泛采用的原形。如果嚴肅地看待這個問題的話,我認為可以從建筑史的角度來考慮。

 

Marc-Antoine Laugier在他討論建筑理論的論文《Essai sur l'architecture》中,用法國畫家Charles Eisen所繪制的Primitive Hut這張插畫來定義建筑,所有的建筑都源自三種最原始的元素,柱子(column)、檐部(entablature)和山墻(pediment)。這幅插畫被后人所詮釋為,一個女人(有可能是擬人化的建筑本體)告訴小孩兒(有可能是建筑師),這個小木屋才是建筑的本質(zhì)。

 

The little rustic cabin that I have just described, is the model upon which all the magnificences of architecture have been imagined.


Laugier認為人們對建筑最原始的要求僅僅是為了遮風避雨而已,所以柱子能夠產(chǎn)生空間,讓人住進去而不至于被埋在里面,而上端的木條則起到支撐、遮蔽和使雨水滑下來的作用。三角形的穩(wěn)定性產(chǎn)生了山墻,這這也是為什么很多古典建筑的上端都是三角結(jié)構的。在當時的語境看,Laugier的論述是反巴洛克的,而隨后也影響了新古典主義。

而在建筑隨后的發(fā)展中,山墻部分逐漸消失,由柱子所構成的下部空間成為主角,并強調(diào)垂直性則是因為建筑背后的另外兩個原形的作用:針和球。針,意味著建筑的象征意義,例如方尖碑;而球,則意味著建筑的容納能力,也就是容積率。然而金字塔形與這兩種基本原形是矛盾的。

山墻的消失,主要由于現(xiàn)代主義建筑的影響,柯布提出的五原則其中的roof garden使得人們開始重新思考屋頂與城市環(huán)境的關系。這也是為什么會有部分倒金字塔形的建筑會出現(xiàn),因為它提供了大量的屋頂平臺,如UC San Diego的Geisel圖書館(也是《盜夢空間》里的原形)。雖然后現(xiàn)代主義的作品中,山墻又卷土重來,如文丘里的母親之宅和Philip Johnson的The Sony Building(formerly AT&T building),但僅作為二維上對frontality的重新強調(diào)。

The Sony Building

“三角形作為一種穩(wěn)定結(jié)構”這個觀念其實在建筑學上有一定影響,如路易康后期在對塔樓和城市關系的思考中,不僅受到日本新陳代謝運動的影響,還從三角形中尋求結(jié)構原形,以及Archigram對plug-in city的結(jié)構原形的思考。在此,金字塔的嵌套(提高容積率)和結(jié)構的穩(wěn)定性成為了新陳代謝學派下城市建筑學中最優(yōu)的形態(tài)。

Louis Kahn and Anne Tyng, City Tower (Philadelphia: 1956-57)

The Plug-In City / Peter Cook, Archigram

不過金字塔/倒金字塔形的建筑也不是沒有,現(xiàn)在大多作為娛樂作用。我認為之所以存在的絕大多數(shù)金字塔建筑的功能是劇院或宗教,主要是因為內(nèi)部空間的儀式性。

Walter Pryamid (formerly Long Beach Pyramid), Long Beach, California

或是拉高的,具有象征性意義的摩天樓。

回答三:蹭蹭蔣,嘮嗑的時候會發(fā)笑