第三讲 技术与艺术(2)

其中,最为后人津津乐道的阿房宫,系由秦始皇嬴政征调70万民工、耗尽蜀山林木而起造,史载,该建筑系以终南山巅为阙,其当日之规模、气概可见一斑。然而,2000多年后的今天,除了唐人杜牧的一篇《阿房宫赋》,和陕西省西安市郊的一片约70万平方米的黄土废墟以外,我们再也找不到任何它存在过的证据了。人们一直相信,阿房宫是在公元前207年被西楚霸王项羽的一把火烧光的,因此历来有人对项羽恨恨不已,认为“江山所留之胜迹化为乌有,皆羽一人之过也”。其实不然。平心而论,就算楚人不放火,由于木结构建筑材料本身的怕火(易燃)、怕潮(易朽蚀)、怕蚁害等诸多局限性,阿房宫也很难留存至今。想想看,在阿房宫被焚的123年前,波斯帝国的波利斯王宫,也同样被亚历山大付之一炬,但其石柱框架和台阶遗址却至今巍峨耸立,并于1979年被列入世界遗产名录。显然,主要问题还在材料。

正是材料的原因,使得拥有数千年建筑史的中国,留存至今的最古老的建筑实物 —— 山西五台山的南禅寺大殿(建于唐德宗建中三年,即公元782年)距今不过1200余年,其年代比我们所熟知的古希腊的帕提农神庙晚了1300多年,与古埃及的胡夫金字塔相比,更是晚了3400多年。

但是,木材作为建筑材料未必没有它的好处。

首先就是易于加工,起造速度快。大家知道明成祖朱棣营建北京紫禁城,72万平方米的宫城里头将近1000幢建筑物,从备料到全部竣工只用了15年的时间,其中实际施工时间仅为4年。而差不多与此同期的意大利佛罗伦萨主教堂,光那座石头穹顶就花费了将近20年的光阴才完成。

此外,木材造房子还有一个好处,就是抗震性能好。当地震来袭,砖石砌体结构的建筑物大多发生的是脆性破坏。何谓脆性破坏?就是建筑构件凭借自身的刚性与外力进行抵抗,抗得过便纹丝不动,而一旦所遇外力过强而抗不过时,便瞬间倒塌。这是建筑最怕的一种破坏。我们所希望的,是建筑在地震中发生延性破坏,即依靠建筑构件发生扭曲、形变来解卸掉外力所加给建筑的能量,系以“柔功”打“消耗战”,而非硬碰硬,抗得过就抗,抗不过马上倒塌。要讲延性破坏,自然是柔韧度高的材料更胜任,而要比柔韧性,死硬的砖石材料哪里是木材的对手?

可见,无论砖石还是木料,都有各自的优缺点,整体上不存在优劣之分,只能看其是否适合使用它的人与建筑。

“人事有代谢,往来成古今。”在今天,无论是因耐久性强而被西方人青眼有加的石材,还是由于柔韧性好而使中国人情有独钟的木料,其主流地位都已被现代材料所取代。由于科学技术的发展,今天的人们不但以混凝土代石,而且还在混凝土构件内放置钢筋,这种新材料的应用使得建筑构件在遇到强力冲击时不易发生脆性破坏而突然断掉,建筑物的安全系数得以大大提高。

此外,钢筋混凝土这种人工材料还具有极强的可塑性,它可以任意做成各种形状的构件,如法国的朗香教堂、澳洲的悉尼歌剧院,那些奇特的造型,恐怕也只有钢筋混凝土材料才能胜任。

最后,我们可以简单归纳一下,一种理想的建筑材料所应具备的特点,说起来很简单,就四条:强度要大、自重要轻、性能要高、可塑性要强(也就是说要易于加工)。

B. 建筑结构

结构是什么?说白了,就是我们所能想出来的,把屋顶撑住,使建筑物屹立不倒的法子。如果我们把建筑比作人的话,结构就是她的骨架,它为建筑提供合乎使用的空间,同时承受该建筑全部的荷载,抵抗由于风雪、地震、土壤沉陷、温度变化等可能对建筑引起的损坏。因此,结构的坚固程度直接影响着建筑物的安全与寿命[. 参见田学哲:《建筑初步》,17页,北京,中国建筑工业出版社,1999。]。

梁柱结构与拱券结构(见图1)是人类最早采用的两种建筑结构形式,也是目前仍然常见的结构形式。随着科学技术的进步,人们对建筑结构受力情况进行分析和计算的能力大大增强了,所以又相继出现了桁架、刚架和悬挑结构(见图2)等各种新的结构形式[. 参见田学哲:《建筑初步》,18页,北京,中国建筑工业出版社,1999。]。

但我们无论采取上述哪一种结构形式来营造建筑物,都不过是在选择一种渠道而已,最终殊途同归,都是要把整个建筑物的重量传递到土壤—— 因地心引力的存在,真正的“空中花园”是不存在的。一般情况下,房屋重量的传递方式(体系)有两种:即通过墙传到基础(即承重墙体系,或称组砌式)和通过梁与柱传到基础(即框架体系)。

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