轻骨架建筑的结构力学特点与结构设计思想 / 开普饭

在传统的梁柱建筑结构体系里，所有建筑构件都是在独立的承担荷载。一旦一个构件出现问题，整个建筑体系就会出现多米诺骨牌效应，都会一个跟着一个的倒下来。传统的梁柱建筑结构体系是采用牛顿力学理论（F=ma）作为依据来计算构件力学性能的。

在轻骨架建筑结构中，每个单独的构件都是非常弱小，软不拉肌的，无法独立承担荷载。但如果把它们组装到一起，形成一面墙、一个楼层、或屋顶系统，情况就大不相同了。它们所能够承担的荷载数量之大是牛顿力学理论（F=ma）无法解释的。

轻骨架建筑的力学特点主要表现有二个，即荷载共享和重复与复合作用。

荷载共享就是说系统里所有构件既有分工，也有合作，同心协力地承担荷载。即使某个构件失效——无法承担它所应该承担的那部分荷载，也没有关系，左邻右舍都会搭上一把手，争抢着去分担失效构件留下来的荷载，使整个建筑系统丝毫不受影响。

要想达到荷载共享的目的，就必须采取重复与复合的建筑结构。重复与复合结构就是把同样的构件一个接一个（即重复）的排列起来（图1a），再用结构覆盖物把它们联成一体（即复合）（图1b），形成一个“重复与复合构件”时，其整体能力和刚度要大大大于单个构件的能力和刚度的总和。

图1

所以轻骨架建筑的结构设计思想就是一定要用结构覆盖物把重复的构件串成一体，有可能的话，还应该把从屋顶到地面的所有构件排列成一条直线，以便把屋顶、楼层荷载直接传递到基础上，而不是想像梁柱建筑结构体系那样拐弯磨角的把荷载传递到基础上。

在设计轻骨架建筑时，千万不要有“独木立千斤”（在梁柱建筑体系里普遍采用）的力学思想，而要采用“团结就是力量”（即重复与复合作用）的力学思想来设计。

传统的混凝土砌块建筑是燕子衔泥垒窝式的施工（图2），建筑师的工作就像一个雕塑家在做雕塑艺术创作。所以土木建筑师一般不需要懂太多的建筑结构知识，只需要把建筑形状和色彩画出来，交给结构工程师就算完活了。

图2

至少一群中国的前卫艺术家是这么认为的。尤其是雕塑家更是这样认为，他们认为造房子和搞雕塑没有啥太大的区别，只不过建筑物要比他们的雕塑作品的体量稍微大一点而已，在设计、施工方面并没有太大差异，都是布筋、支模、灌浆、粉刷、涂色或贴面。

确实，建筑，尤其是混凝土建筑和雕塑有很多相似之处。

图3为耿建翌为贺兰山房设计的方案（几何体）施工过程。

图3

图4为耿建翌为贺兰山房设计的方案（几何体）的半成品。

图4

轻骨架建筑是喜雀叼枝架巢式的施工（图5），往往需要建筑师、结构工程师和装修工程师三位一体，在做建筑设计时必须要同时考虑结构设计和装修设计。所以轻骨架建筑师必须要懂一点建筑结构知识，以及建筑材料的标准模数尺寸。

图5

注意！与“万能建筑体系”（即钢筋混凝土建筑体系）不同，轻骨架建筑的外形，尤其是屋顶的外形与构件之间存在着很强的内在联系，一切建筑造型都是根据构件布局顺势而成，而不是特意“雕塑”出来的。

少数从事前卫艺术的艺术家的手开始痒了，因而开始了建筑的新实验。

吕澎，一个极具乌托邦精神的艺术批评家，将12位前卫艺术家会聚在西夏王陵贺兰山下造房子，这听上去似乎只是一个充满浪漫主义色彩的想法而已，而这些艺术家在这之前从未进行过建筑设计，这个想法使他们更加疯狂。拿出的设计图超越了建筑的边界。
在“贺兰山房”建筑群中，耿建翌的作品是将日常经验中熟悉的石膏模型的几何体放大变成一座建筑的外形；王广义是将一个巨大的类似火车车厢大铁盒摆在了戈壁滩；宋永平更是直接将一个国外著名建筑师的经典作品的外形和室内空间直接颠倒，便形成了建筑作品……周春芽在提到自己的设计时，更多的是把它当成一件作品，可以永久伫立的装置作品，而不是一幢房屋的设计。

艺术批评家吕澎则这样评价，“贺兰山房”的设计很像放大的雕塑或装置，这些艺术家把现代艺术或当代艺术的经验带到了设计中。艺术毕竟不能改变建筑本身的规则，但这些艺术家毕竟是以想像的空间超越建筑的空间。

如今，“贺兰山房”已完全荒废，围墙已倒塌成了断壁残垣，到处杂草丛生。