冷轧轻钢骨架建筑技术的历史沿革与哲学思考（一）

一、冷轧轻钢建筑“梁柱”太“密集”问题的由来

虽然轻钢建筑进入中国已经有20多年时间，但是不论是普通消费者，还是建筑专业人士，对于轻骨架（2×4轻木，冷轧轻钢）建筑的认识还是很肤浅。

他们一般都是以自己熟悉的，中国古老的“梁柱”建筑体系来看待轻骨架（2×4轻木，冷轧轻钢）建筑。

所以一个普通消费者一旦走进正在施工的轻钢建筑中，第一感觉就是“梁柱”太“密集”，用钢量太大，还可以去掉很多“梁柱”。

他们完全不知道轻骨架（2×4轻木，冷轧轻钢）建筑与中国古老的“梁柱”建筑体系是截然不同的二种建筑体系。

轻钢建筑中的构件（Stud & Joist）只有“密集”，才能形成“荷载共享，以及重复与复合作用”，才能有效承载，所以日本人才称之为“密肋格栅”建筑结构体系。

社会上，一些已经搞了很多年轻钢建筑的人也有这样或那样的疑问。

即便是专家、学者，哪怕是钢结构领域的专家，也只有极少数轻钢专家、学者知其然（只知道应该采用这么“密集”的“梁柱”），却不知道所以然（为什么要采用这么“密集”的“梁柱”）。

这就给轻钢建筑体系的管理人员、销售人员，甚至是技术人员带来很大困惑——怎么能够向普通消费者解释清楚轻钢建筑体系中的“梁柱”为什么这么“密集”？

所以，我这篇文章既可以作为学术论文供行业专家学习，也可以作为科普文章供普通消费者学习。

本文就是期望通过回顾轻骨架（2×4轻木，冷轧轻钢）建筑的历史沿革，理论分析、实际应用，通俗易懂、深入浅出的说清楚轻骨架（2×4轻木，冷轧轻钢）建筑为什么采用这么“密集”的“梁柱”。不但给卓达集团的技术人员、销售人员、管理人员，也是给全国关注轻骨架（2×4轻木，冷轧轻钢）建筑的人们一个清晰、易懂的答案。

二、“梁柱”式建筑的历史沿革

（一）前言

约公元前5000～前3300年，中国浙江余姚河姆渡就已经有了大型的木构卯榫干栏式房屋。约公元前4800～前4300年，中国陕西西安半坡村和临潼姜寨村就已经有了氏族社会聚居遗址，并出现了木构架房屋雏形。公元前212年，秦王朝就已经在渭河南岸采用今天看来也是非常完美无缺的“梁柱建筑体系”兴建阿房宫（最近的考古发现，阿房宫在建造过程中遇到了秦汉战乱，因而实际上并没有真正完工）。据说还采用了“产业化”（即中国古籍上称为运筹学，今天人们常说的系统控制论或建筑产业化）的施工组织管理技术，主要是依靠开挖运河来运送建筑材料（20世纪40~50年代纽约建造莱顿城是建造铁路来运送建筑材料），而把挖出的泥土堆积成假山，使其和河道一起成为了园林景观。中国宋代李诫编著，1103年刊行的《营造法式》和公元1734年中国清工部刊行编制的《工部工程作做则例》已经非常具体的规定了建筑的通用结构形式，以及与之相适应的模数制。在宋代以 “才”，在清朝以“斗口”作为大木作的模数单位，以椽径作为小式的模数单位，琉璃作也有等级规格，隔扇等可以装卸的部件也已经标准化了，可以单独作为商品来生产和销售。

中国古代发明的梁柱建筑体系不但传播到了周边国家和地区，也扩散到了世界各地，很多国家（中国、日本、韩国、越南等东南亚国家和地区）都一直沿用至今，不忍丢弃。日本人更是在梁柱建筑体系基础上来发展工厂化制造住宅与住宅产业化。

（二）混凝土建筑体系在中国的发展现状

为了节省能源，不破坏地表自然资源，更重要是为了住宅自身的安全，美国人早在20世纪初就开始少烧水泥，不去烧砖，到了20世纪40年代末，就已经基本上看不到钢筋混凝土住宅，更不用说红砖砌成的住宅了，以至于今天的美国人想弄几块红砖去装饰一下住宅门脸，也变成一件非常奢侈的事情了。

事实上，法国人弗朗索瓦·科瓦内（Francois Coignet）1861年就已经发明了金属网钢筋混凝土新技术，另一位法国人约索夫·莫尼埃（Joseph Monier）1850年成功的制造出混凝土花盆，1867年之后又获得了一组钢筋混凝土专利。1870~1900年间，钢筋混凝土技术得到了飞速发展，在德国、美国、英国、法国同时进行了开拓性工作。1904年自学成才的钢筋混凝土应用发明家，法国建造商弗朗索瓦·埃纳比克（FrancoisHennebique）就在布尔格-拉-雷恩为自己建造了带屋顶花园和尖塔的钢筋混凝土别墅。但除了前苏联和中国之外，包括日本在内的其它发达国家，即使是在钢筋混凝土技术非常成熟和大规模应用的时期（大约在1915~1940年之间），也只是采用钢筋混凝土技术去建造厂房、桥梁和一些公共设施，而从来就没有用钢筋混凝土技术去大规模的建造住宅

虽然早年有一批留洋的建筑师带回了一些西方现代建筑思想，。但没有形成一套完整的现代意义上的建筑科学、技术和产业体系。这是因为近现代中国饱经战乱，特别是八年抗战，几乎使中华民族元气丧尽。到了1949年，整个民族百业待兴，需要搭建现代科学技术和产业体系时，那里有时间和精力去争论、探讨和细嚼慢咽。只能囫囵吞枣的从前苏联全套引进科学技术和产业体系，这当然也包括建筑产业体系，以及现在还继续发挥作用的一些建筑技术标准和相关的产业链。这里面还有很多轶闻趣事，比如现在的广州日用电器科学研究所，一开始就疏漏了，总规划中并没有该所。一直到有关官员到东欧兄弟国家访问，居然发现它们还有这样一个研究所，因此回来立即打报告，要求建立类似的研究机构（该所所志有详细记载）。这实际上是中国历史上唯一的一次全面引入和建立现代科学技术和产业体系的创举。尝到的甜头就是系统的学习和引进要比瞎子摸象似的零打碎敲好得多。

但就是这套建筑体系在很长的一段时间里也没有办法完全贯彻落实到住宅建造中。因为内忧外患，在脱了裤子当，也要搞出原子弹的年代里，除了跟随国家重点建设项目带来一点住宅外，基本上就没有大兴土木过。改革开放前政府建造的住宅还基本都是砖混结构，最多是在每层上加上一圈钢筋混凝土圈梁，并在窗户和门上加根钢筋混凝土过梁。所以唐山大地震后，华北地区的这类建筑都在外面再加了几道钢筋混凝土箍。笔者记得自己20世纪70年代在安徽乡下做瓦匠时，为了节省泥浆，主要的手艺就是能拿一把瓦刀在标准砖的六个面上打出不同的泥浆花式（当时的泥浆也就是石灰加黄泥，还很少有人舍得用水泥去砌墙），砌出斗子墙（即空心墙，有时会在里面填上土），最高境界是采用标准砖（240mm×120mm×60mm）砌出平直的门窗过梁（当时很少有人用钢筋混凝土过梁）。不过今天富裕起来的中国农民，很多都已经盖起了砖混住宅，小二楼也用上了钢筋混凝土圈梁，以及钢筋混凝土门窗过梁。

因此，从严格意义上来说，是直到改革开放后，中国人才真正住上了钢筋混凝土公寓。而且是一发而不可收，不但住宅是钢筋混凝土建造的，就是亭台楼阁，甚至是寺庙里的宝塔也一律采用钢筋混凝土建造，即便是少量已经建成的钢结构建筑，梁柱建筑体系的影子也总是挥之不去，造成水泥、砂石、红砖、地条钢（即螺纹钢）这些需要大量消耗能源才能生产出来的传统建筑材料的价格和产量飞涨。现在的情况是，政府认为资源贫乏，不利于发展低层住宅；而开发商弄一旮旯地也确实不容易，尤其是寸土寸金的市中心地块，只能拼着命的往高了盖，往密了挤；消费者一直熬到了20世纪末才看到了钢筋混凝土公寓，认为只有住在这样的住宅里才是过上了现代化生活，当然了，带电梯就更好了。这三股力量形成的合力无比巨大，不要说不想控制高层住宅的发展，就是想控制，一时半会也刹不住车。

三、二种截然不同的建筑结构形式

（一）“梁柱”式建筑结构形式

几千年来，整个东亚文化圈（中国、日本、韩国、东南亚等地）的建筑都是“梁柱”式建筑结构，“秦砖汉瓦”为建筑围护结构。

几千年来，中国的建筑物不论是建筑材料、建造方式，还是建筑结构基本都没有太大变化。建筑材料仍然是“秦砖汉瓦”，建筑方式仍然是现场“一砖一瓦”的“砌”，建筑结构仍然是“梁柱”式建筑结构。近几十年来，钢筋混凝土框架结构和重钢框架结构进入中国建筑市场，他和中国古老的“梁柱”建筑结构；力学特性没有发生太大的变化，仍然是二根柱子支着一根梁来传递荷载，所谓的进步只是简单的把木“梁柱”替换成钢筋混凝土“梁柱”或重钢“梁柱”。建筑围护结构则基本没有一点变化，仍然是“秦砖汉瓦”只是这些砖瓦的烧结技术比几千年前有所变化，造型和色彩比几千年前有所变化。最大的进步就是把“青砖”改成“红砖”，再从“红砖”改成“混凝土轻质砌块”。

（二）轻骨架（2×4轻木，冷轧轻钢）建筑结构形式

150年前，大量新移民从欧洲来到新大陆（美国和加拿大），由于缺少建筑师、结构师、熟练的建筑工人，以及欧洲传统的建筑材料等诸多原因，而发明了非常容易设计、容易建造，容易从新大陆（美国和加拿大）获得便宜的建筑材料的2×4轻木建筑结构体系。

尽管Sigfried Giedion & Carl Condit两人声称早在1833年就在芝加哥发明了2×4轻木建筑结构体系。但事实上2×4轻木建筑结构体系的雏形——气球骨架是经历了多次改进，直到1850年左右才最终定型。

2×4轻木建筑结构体系最大优势是以“数量来解决质量”问题，即用无数的钉子（每150mm，200mm，300mm一颗钉子）和密集的龙骨（每300mm，400mm，600mm一根龙骨），以及表面蒙皮（夹板、OSB板或石膏板），形成稳固的建筑结构。不需要严格的结构设计，更谈不上现在中国建筑结构设计人员最头痛的轻骨架（2×4轻木，冷轧轻钢）结构计算。对于建筑工人的手艺要求也几乎为零。另外，还可以充分利用新大陆（美国和加拿大）丰富的木材资源，就地取材就可以建造房屋。

150多年来，美国的住宅建筑变化很小。住宅建造仍然还是把木棍钉到一起而已。除了在有限的地理区域发现一些石建筑外，住宅都是采用轻骨架（2×4轻木，冷轧轻钢）技术建造，与大约1830年前，在美国中西部发展出来的最初样板稍微有点改进。认识到住宅建造的基本特性没有发生变化，就可以认识到当前的技术状态还是相当简单的。技术进步不是表现在住宅的建造方法上，而是在材料变化和建筑场地方面。增加的研制成果包括新的材料和预组装部件。例如，当前兴起的钢骨架建筑，只是简单的用钢材替换了木材，用螺钉替换了钉子，基本的建筑方法与传统木骨架建筑保持一样。住宅建造产业增加的方法也很平常，一般来说，并没有经历一个全面的产业化过程，因而与许多其它产业相比，没有达到合理的经济规模和产业化效益。

四、轻骨架（2×4轻木，冷轧轻钢）建筑结构力学特征

（一）轻骨架（2×4轻木，冷轧轻钢）建筑的起源、定义和范围

现代轻骨架建筑的雏形——气球骨架是在19世纪发明的，经过多次改进，直到1850年左右才最终定型。

1.  平台骨架建筑

现代平台骨架建筑是在气球骨架建筑基础上发展起来的。

在平台骨架建筑中，在第一层托梁上覆盖上楼层粗地板后，在外墙和内隔墙上方就形成了一个平台，这种类型的结构一般都是用在住宅建筑上（图1）。

平台建筑容易矗立。它在每个楼层面提供了一个工作平面，并且便于适应各种预制方法。在平台系统中，通常的习惯是在楼层上组装墙骨架，然后再倾斜整体单元就位。

图1

2.  气球骨架建筑

在气球骨架建筑中，外墙柱连续穿过第一个第二层。第一层托梁和外墙柱都支撑在锚固底槛上（图2）。第二层托梁支撑在已经放进外墙柱的侧边，其最小尺寸为1×4（25mm×89mm）的肋梁上。

在覆盖砖和砌块外壳的二层建筑里，气球骨架减少了骨架和砌快外壳的沉降变化。在外墙是实心砌块时，内部分隔墙的气球骨架也减少了横墙里门和橱柜开口的扭曲。气球骨架需要比较长的柱子，并且难以符合当前的竖立习惯和挡火系统，因而这个系统现在已经很少使用。

图2

（二）轻骨架（2×4轻木，冷轧轻钢）建筑的力学特征

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，以及重复与复合作用。

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3中的木龙骨），再用结构覆盖物把它们联成一体（即复合）（图3中的OSB板），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。

在传统的建筑结构（天然和混凝土砌块、木和钢筋混凝土，以及重钢梁柱）体系里，所有的建筑构件都是在独立的承担荷载责任，因而所有建筑构件都非常的自私自利，是“各人自扫门前雪，不管他人瓦上霜”。每个构件都只管自己所承担的那点荷载，绝不肯多吃一点亏，多承担一点责任。结果是一个构件失效，旁边的只是看笑话，不肯帮一把手。结果是我（失效构件）不好，也不能让你们（整个建筑系统）好，整个建筑系统就会出现多米诺骨牌效应，一块多米诺骨牌（一个构件）倒下，成片的多米诺骨牌（整个建筑体系）就全倒下了。

因此不论是意大利科学家伽理略（Galileo）1638年为解决造船和建闸需要的梁尺寸问题，而提出的计算梁强度的公式（现代材料力学鼻祖），还是1678年英国科学家罗伯特·胡克（Robert·Hooke）利用弹簧作实验，得到了变形与外力成正比的结论（胡克定律），以及从19世纪后半叶开始在结构力学理论和实验基础上发展起来的静力学体系（即由梁弯曲理论、三弯矩方程和最小势能原理共同奠定的框架弯曲理论），其研究对象都是独立的构件（即梁和柱）。因而也可以把传统静力学称之为“构件（杆件）静力学”

但最近几十年的研究发现，19世纪早期（1830前后）出现在芝加哥的轻（钢或木）骨架建筑结构体系和传统的梁柱建筑结构体系在基本力学特征上有很大的差别，研究对象已经不再是单个的构件，而是重复与复合在一起的组件，乃至整栋建筑物。该建筑体系中存在着许多传统的牛顿力学理论（F=ma），和19世纪下半叶才发展起来结构力学理论无法解释的力学现象。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的构件是既有分工，又有合作，同心协力的承担荷载。真正是一人有难，八方相助。即使某个构件失效——无法承担它所负担的那部分荷载，也没有关系，左邻右舍都是“活雷锋”，都会搭一把手，争抢去分担失效构件留下来的荷载，而整个建筑系统丝毫不会受到影响。重复与复合作用就是说把同样的构件一个接一个（即重复）的用结构覆盖物联结成一体（即复合），形成一个“重复与复合构件”时，“重复”构件的整体能力和刚度要大于单个构件的能力和刚度总和，“重复与复合”构件（即楼层，墙和屋顶组件，乃至整栋建筑物）的能力和刚度会比单个零件的能力和刚度的总和大很多。虽然采用牛顿力学（F=ma）和传统静力学知识无法解释荷载共享和重复与复合作用的一些力学现象，但美国、加拿大、新西兰、澳大利亚、芬兰、日本等国都已经做过无数次荷载共享与复合作用实验，包括单面墙，单个楼层，乃至整栋建筑的测试，都得到了验证，并且获得了具体的重复与复合作用增强数值。特别有意思的是内隔墙的系统能力增强现象，在传统建筑理论和实践中，决不允许在建筑物内随便增加内隔墙，因为这样会增加建筑物的静荷载，容易造成系统坍塌。而轻（钢或木）骨架系统的内隔墙由于其自重轻，所带来的静荷载增加量基本可以忽略不计，楼上的内隔墙对楼下的空间来说，就是一面“墙式”过梁，所以内隔墙越多，系统的能力和刚度就会越大。因此，笔者就把研究构件复合作用的静力学称之为“系统（框架）静力学”。

图3

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。

五、美国建筑文化三要素

（一）歪打正着

条条大路通罗马，何必一条道走到黑，不撞南墙不回头。回避矛盾，换一个视角，这种解决问题的手法，常常会出现意想不到的柳暗花明。让学科交叉产生灵感，利用边缘学科的知识进行创新，是当代科技创新的一条成功之路。

经验主义思维平稳过渡为“学科交叉技术”。学科交叉技术达到极致就是“创造性错误”。创造性错误使得英国工业家William Fairbairn成功第将铆接技术从锅炉制造业和造船业引入到了桥梁工程建造技术上。

由于国人对“错误”一词的理解太狭义，如果将Misunderstanging理解为非正常或非常理现象，那么Creative Misunderatanding就是一种创造性的非正常或非常理现象。由于我们太害怕犯“错误”，所以就将Creative Misunderatanding翻译成创造性思维，虽然容易为国人所接受，但与他原来所想表达的意思已经有很大不同。

美国人不太愿意接受拘谨的条条框框的约束，比较容易接受一个原则性不太强的观念：即系统和概念应该是帮助而不是限制。他们坚信一个无可辩驳的逻辑，技艺娴熟就是他回避问题的能力远胜过他主动解决问题的能力。美国人称这种行为为鲁伯.高德伯格方法（即歪打正着）。认为“创造性错误”能发明出惊人的技术。在美国确实也存在着许许多多产品开发过程中的种瓜得豆和无心插柳柳成荫的现象。最著名的当然是可口可乐发明了，由于一次伟大的“错误”。使得治疗牙疼的药水变成了享誉世界的饮料。

儒家文化要求举子们要朝着既定的目标，走正途，取功名，即便是歪打正着也要编纂一个神话或政治故事来加以美化和掩饰。造成我们所培养的学子搞产品设计（Product Design）的能力很强，都是优秀的产品设计工程师，但搞产品开发（Product Develop）的能力却很低，思路狭窄，难以成为企业家或和管理人员。

奔既定目标是拷贝，歪打正着才是创新。所以美国人才不管什么正途和歪道，成功才是最重要的。IBM创始人华特先生就说过：“成功就是把犯错误的速度提高一倍”。

（二）化整为零

轻木（或钢）骨架第二个特别的特性是化整为零的风险分散承载特性。传统的重钢、钢筋混凝土，或重木结构建筑是依赖刚性连接。如果一个节点失效，整个结构就削弱了。但对轻钢（或轻木）骨架来说，尽管在个别地方出现削弱现象，但整个系统还可以通过分散的结构来化解风险，并能保证整个系统共同工作。如果一个钉子（或自攻螺钉）坏了，它周围的钉子（或自攻螺钉）就会承担起它的功能，这就称之为化整为零的风险分散特性，每一个连接点都与其他连接点有联系，二每一个连接点却只需要承担一个很微小部分的荷载，这正反应了美国文化的思维方式，正如他们广泛运用的民意测验和个人电脑的研发思路等等，都集中反映来哦这种思维模式。

个人电脑、民意测验，以及轻钢（或轻木）骨架建筑中钉子（或自攻螺钉）的应用都是基于一种信仰——数量可以化解为质量保证措施，量变可以引起质变的哲学思想在这里得到很好的体现。在民意测验时，为了能得到准确的数据，可以尽量扩大采样数量。为了化解一台大型计算机出故障的巨大风险，他们采用微机的办法，让每一个人一台计算机，再通过网络联系起来，形成一个巨大的系统。其中任何一台计算机出了问题都不怕，系统照常运行无误。

美国纽约世界贸易中心的双塔也采用了这种化整为零的承载方式。双塔均为方形筒中筒双对称解构，外筒尺寸为63.5m*63.5m，内筒尺寸为24m*24m。外筒由240根间距为1.02m的450mm*450mm的方形钢管柱组成。内筒由44根450mm*450mm的方型钢管组成。楼层托梁间距也仅为2.04m。正是这种由成千上万根钢梁、柱“密集”排列，构成一个像鸟笼一样的密集格栅型建筑承载体系，才能化解因飞机撞击而产生的巨大以外荷载，没有立即倒塌，给数以万计的生命得到逃生的机会。

风险分散原则在企业管理中的成功例证比比皆是，如股权的分散和经营权的分开，管理链采用交互式（Cross Function）而非垂直管理模式

（三）团队精神

我们可以常常听到美国人一句口头禅——团队精神（Team Work）。这与我们民间家喻户晓的一个古老故事很相似——一根筷子一折就断，10根筷子绑在一起就很难折断。实际上在他们的日常的经济和政治活动里无不处处体现出这种精神。这种现象反映到他们的建筑文化中去就表现为数量可以转化为质量保证。

单从美国文化上考虑，用钉子连接的历史是久远的。通过散布在轻钢（或轻木）结构上的众多的弱小的钉子（或自攻螺钉）的连接作用，从而构成一个强大的整体建筑。他们在意外事故中能够承受说不清楚的荷载，也不会失去效用，并且力还会像汽车一样，在城市道路网中相互交叉的街区间绕道而行，用以避免交通堵塞，它是通过整个系统来化解荷载风险，而不是仅仅=依靠一二根梁或柱来独立承担荷载风险。

轻钢（或轻木）骨架建筑中让力绕过麻烦，是一种回避矛盾的方法。它与用民意测验来影响政治形态的手法很相似，对所有深藏严肃政治观念的其他国家和地区来说，这些手法带有典型的美国地理特征。

六、君（“梁柱”）臣（墙）不分的地域建筑文化特征

起源于农耕文明的土木建筑文化中往往深藏着一些浓厚的皇权思想。如君（梁和柱）臣（墙和楼板）之间有着严格的等级划分，不得擅越。

轻骨架（2×4轻木，冷轧轻钢）建筑系统则是完全不同于以往已经有过的任何建筑体系，它是无数的钉子（或自攻螺钉）把石膏板、OSB板、胶合板、水泥纤维板、硅酸钙板、卓达新材构造板等结构板材或偏钢带等建筑构件紧固到由很多貌似轻微的“梁柱”（ Stud& Joist严格意义上不能称之为“梁柱”）组成的框架两侧，形成能抵抗地震和飓风（剪力）破坏的拉牢墙索（蒙皮墙）（图3、图4）。

图4

最有趣的特性之一就是弄不清楚它是如何承受荷载的。其力学模型特征是君（梁和柱）臣（墙和楼板）不分。你可以说它是一面在轻木（或轻钢）墙柱（Stud严格意义上不能称之为“柱”）上钉上构造板的墙，也可以说它是一个钉上了结构板的轻木（或轻钢）墙柱。这并非是在玩文字游戏，而是确有两种不同的概念。轻骨架（2×4轻木，冷轧轻钢）可以用二种方法来解释，而这二种方法看起来在结构上还都是正确的。由于轻骨架（2×4轻木，冷轧轻钢）在分析静力学普及之前就已经开发出来，迄今为止也没有任何一个力学模型能用来描述它，因而它也不能像传统的“梁柱”式建筑中的梁、拱腹、悬挑、悬臂，以及骨架那样，可以用简化的工程计算公式进行计算。近年来，随着轻骨架（2×4轻木，冷轧轻钢）建筑体系的兴起，有人将这种现象定义为“蒙皮”效应，人们仍然继续在探索着用数学方法来求解“蒙皮”效应，但目前还没有可靠的计算方法。

但可以肯定的说，“蒙皮”之后的结构强度一定大于没有“蒙皮”之前的我结构强度。所以按照没有“蒙皮”状况进行设计计算是保守和可靠的。

（一）绝不允许“独木”立千斤的险象出现

“独木”立千斤这一古老的土木建筑力学思想在这里不管苟同。不能把安全寄托在几根“独木”梁柱上，轻钢（或轻木）骨架建筑是由一系列看似弱小的“密集”梁柱组成一个整体框架，内外再钉上结构板材（例如OSB、胶合板、水泥纤维板、硅酸钙板、卓达新材构造板、石膏板等），形成稳固的拉牢墙索。

轻钢（或轻木）骨架建筑把风险分散的承载特性完全反映出美国文化中深藏的那种机会均等原则，并非精英原则，是王侯将相宁有种乎的美国版。风险应该由组织（社会、企业、家庭）成员共同承担，宝不能押在某个个人身上。

当有迹象显示杰克.韦尔奇可能（或有可能）成为支撑GE这栋大厦的“独木”时，GE的股东不是想办法如何保住这根独木，让他多撑几年，为自己带来滚滚财源——尽管从体力和精力上来看，杰克完全还可以再GE继续干下去——但股东们还是毅然决然=地砍掉这根独木，一化解可能出现的经营风险。

2003年初，某欧洲著名家电品牌断然砍掉了其支撑中国市场的“独木”——中国区总裁。该品牌在中国的营销队伍和模式完全是在该“独木”的操控下，经销商也是一步一步培养起来的，而且业绩不俗，经该“独木”一路操控，该品牌在中国市场渐入佳境，并扭亏为盈，尤其是冰箱领域，一度坐上了中国市场国际品牌销量第一的宝座。但一旦出现国际跨国公司最忌讳的——“独木”立千斤险象，则是完全没有商量的余地，必须立即砍掉，决不手软，完全不理会可能出现的短期经验业绩下滑现象。

成鲜明对比的是国内一些依靠“独木”（或者说强人）来支撑的企业，这些“独木”时抹不得、碰不得，也拿不下。一些企业就是因为某种原因拿去了一根“独木”，大厦顷刻就倒下。一些企业也增进试探着拿去一根“独木”，但其他支撑企业的梁柱由于没有预应力准备，一下子还不能均匀承受如此巨大的突然性荷载，眼见着大厦就要倒塌，“独木”也只好拼着老命再撑上去。股民们就是把发财得1希望寄托在这些“独木”身上，其投资风险当然就显而易见了。

美国人具有反精英（专家和权贵）意识，风险分散意识，企业里的CEO，乃至政治家均可以被替换掉，少它一二个并不可怕，离了谁地球都照常转，天也塌不下来，关键是整个团队要强大。这种不依靠个人，只依靠团队来抵抗风险的意识，确实体系这某种可以信赖的稳固性，并且美国人认为这是一种优点。

本人在实际的企业运作中也遇到过类似的现象，曾经有幸参加过一个长达二年，费用高达200万美金的新产品开发项目，居然可以长达6个月之久没有项目领导（Project Leader）。但项目成员却在已经有的产品开发程序的引导下有条不紊地工作，直到找到好的项目领导，正真是宁缺毋滥。

很多美国人倔强的认为程序和过程比结果重要，甚至比执行程序的人还要重要。因为结果可能是偶然产生，而任何人只要按照正确的程序去操作，必然或作出正确的结果。所以百年老店才信奉“铁打的品牌，流水的兵”。

（二）以柔克刚的构件和节点

以中庸之道的方式，用貌似简单的结构去取代高质量的框架式连接结构，使得美国建造商获益匪浅。直到现在，美国总是有多余的原材料，但某些地区仍然缺乏合格的劳动力。所以美国的承包商总是有足够的理由怀疑自己在工作中培训劳动力的能力。不显眼，又不严谨，但却能实现高度工业化生产的轻钢（或轻木）骨架却很好地解决了高素质劳动力缺乏的问题，对劳动力的素质要求极低。当建筑商采用许多工人，以及非常之多的弱小的构件和连接节点去替换质量要求很高的构件和单个骨架节点连接，既分散了构件和连接节点失效风险，同时又由于减少了构件和节点类型数量，使工程设计和施工更为简单，也减少了出错的可能。这种处理手法使得美国的建筑物更加丰富多彩，也比自称具有较高研发水平的一些建筑体系的结构限制更为严谨。用众多弱小的构件和节点构成更加安全的结构体系，是以柔克刚的典型例证。

七、轻骨架（2×4轻木，冷轧轻钢）建筑中“梁与柱”

（一）语言文字与建筑思维

语言文字和思维方式是一个不可分割的有机整体，思维要通过语言文字才能表达出来。不同的文化背景会产生不同的思维方式和语言文字，例如拼音文字与象形文字。拼音文字主要表达的是物体和事物的内在含义，象形文字主要表达的是物体和事物的外在形象。不同的语言文字赋予了各种物体和事物不同的名称与概念，这些名称和概念必然会体现在我们的建筑词汇和建筑思维之中。下面我就列举一些建筑词汇加以分析。

1、柱子（Column、Pole、Post、Stud、Brace）

在英文里表示“柱子”的词汇有很多，但是每个都有自己的特定用途，例如：

nColumn（圆柱）——建筑物的支柱，类似于梁柱建筑体系里的柱子。

nPole（柱子）——细长的柱子，例电线杆子、测量标杆等独立使用的杆件。

nPost（柱或杆）——框架式建筑物中支撑横梁的柱子，

nStud（柱子）——轻骨架建筑中承受垂直荷载和转移侧向荷载的墙组件的垂直结构要素。

nBrace（支柱）——在轻骨架建筑中，支柱就是屋顶椽子和顶棚托梁之间或屋顶桁架上下弦之间的立柱子和斜柱子。

2、梁（Girder、Beam、Joist、Header）

在英文里表示“梁”的词汇也很多，每个也都有自己的特定用途，例如：

nGirder（大梁）——水平的铁制、木制或钢筋混凝土桁条，用来作为建筑物或桥梁的主要支撑物。

nBeam（横梁）——建筑中用作水平支撑的，大多数都是切割成方形的圆木或长方形木材、金属或石头。

nJoist（托梁）——在墙与墙之间的平行水平横梁，用来支撑楼层载荷的水平建筑骨架构件。

nHeader（过梁）——放在墙上或屋顶开口处，把开口上方的荷载转移到邻近的垂直骨架构件上的水平的组合建筑骨架构件。

3、墙（Wall）、柱（Column、Pole、Post、Stud）、梁（Girder、Beam、Joist、Header）

距今6000多年前，黄河（仰韶文化）和长江流域（良诸文化）都进入了繁荣的原始农业时期，华夏民族的先祖们开始从旧石器时代的鱼猎、采集、逐水草而居的游牧生活，转向了以农耕为主的定居生活，开创了“梁柱式”建筑的“榫卯结构”，图5是在浙江余姚河姆渡新石器文化遗址中发掘出来的公元前5000～公元前3300年的木构榫卯。

图5

（二）此“梁柱”（Post & Beam）非彼“梁柱”（Stud & Joist）

此“梁柱”（Post & Beam）非彼“梁柱”（Stud & Joist）。

1、 传统建筑的“梁”和“柱”

传统建筑的“梁”是“Beam”，“柱”是Post，可以独立承载，荷载也可以拐弯抹角走向基础（图6）。墙（填充墙）与柱子（框架柱）是各自分离的，可以做到墙倒柱子不倒。

图6

2、轻骨架（2×4轻木，冷轧轻钢）建筑中“梁与柱”

轻骨架（2×4轻木，冷轧轻钢）建筑中“梁”是“Joist”，“柱”是“Stud”，不可以独立承载，荷载必须成一直线走向基础（图7），“Joist”和“Stud”就相当于钢筋混凝土中的钢筋，实际上是无法减少的，没有钢筋，或减少一些钢筋，就不能称之为钢筋混凝土了，而是素混凝土了。

图7