【012思想實驗】輕松搞定一級注冊建筑師考試建筑結(jié)構(gòu)

【題目】

【概念解析】

在學(xué)建筑之前，也沒有見到過特別高、特別大的房子。畢竟農(nóng)村出身，上大學(xué)之前基本都長在地里?？h城也是偶爾去，并且，哪里也只有最多十層的房子。

剛上大一，學(xué)校就組織到上海進行認(rèn)識實習(xí)，第一次做火車，第一次見到能治療頸椎的大高樓。心想，這些樓都怎么蓋起來的，怎么能保證不倒，拆的時候怎么拆，里面怎么上去，等等小白的問題。

當(dāng)時村里蓋房，多半還屬于自己動手豐衣足食，找些親戚朋友，趁著農(nóng)閑的時候，把老房子拆掉，二手的泥瓦匠用石灰砂漿碼其有限高度的大厚墻，屋頂是用木梁、檁條、葦箔和爐渣的體系，上梁的時候還要擺上一桌貢，放幾個炮仗。

到了城市，都是鋼筋混凝土。學(xué)校的房子還好，因為都是蘇聯(lián)老師的成果，大多也都是3-5層的房子。到了上海是真不一樣，大夏天盯著太陽去看東方明珠，說實話，我都不知道這房子到底怎么用。

后來才知道，這房子(甚至都不能叫房子)原來跟我們老家的土天線差不多，只不過一個是發(fā)射信號的，一個是接受信號的?？墒蔷退隳阍俑?，在我們家也照樣收不到東方衛(wèi)視。

東方之珠和土天線，一個是信號發(fā)射，一個是信號接收。

發(fā)射信號，為了讓更多的土天線能夠接收到，所以把電線桿弄的很高很高，高到?jīng)]有朋友，然并卵，土天線依然接收不到一毛錢的信號。

就是這兩個東西的比較，讓我明白，原來城市里的東西，除了好用，還要好看。甚至更多時候，好看要比好用更重要。

映射到建筑學(xué)上，就是功能和形式的關(guān)系。

于是，建筑專業(yè)分叉出立面設(shè)計師，結(jié)構(gòu)專業(yè)則需要全力配合去實現(xiàn)各種造型，有點你負(fù)責(zé)掙錢養(yǎng)家，我負(fù)責(zé)冒昧如花的意思。一個負(fù)責(zé)支撐，一個負(fù)責(zé)顏值。

【題目解析】

說回到題目吧，扯的太遠(yuǎn)了，可能是因為好久沒有打字的原因。

題目涉及的問題其實就一個，地震的時候，誰晃的更厲害。

首先明確，晃的厲害靠什么來判定。

答，頂部位移。

其次，頂部位移會跟什么有關(guān)。

答，結(jié)構(gòu)型式，高度。

結(jié)構(gòu)型式越硬，位移就會越小，當(dāng)然是不折的前提下;相同的結(jié)構(gòu)形式，高度越低，位移肯定會越小，越高位移就越大。

最后，看這個題目，一個是框架結(jié)構(gòu)，一個剪力墻結(jié)構(gòu)，肯定是框架結(jié)構(gòu)更軟一些。在30米這個高度上，框架結(jié)構(gòu)的位移肯定也會更大，所以防震縫的寬度應(yīng)該按照框架體系和30米來確定。

假設(shè)，題目把高的這個換成框架結(jié)構(gòu)，矮的這個換成剪力墻結(jié)構(gòu)，那答案會不會發(fā)生變化呢?

應(yīng)該不會，還是框架結(jié)構(gòu)，30米。這里注意一下，框架結(jié)構(gòu)和剪力墻結(jié)構(gòu)的變形特點，我畫的可能不是特別準(zhǔn)確，可以看下書上是怎么畫的。

【拓展】

關(guān)于結(jié)構(gòu)知識題，還想跟大家聊一聊做題的心得。最近總是出差，火車上看了幾本關(guān)于思想實驗的書，覺得很有意思。

比如說，咱們建筑專業(yè)，做住宅總圖的時候，不是要考慮日照嘛。如果都是多層的話，按照當(dāng)?shù)氐囊?guī)定，只需要按間距系數(shù)退就可以了。但是涉及到高層的時候，光退間距還不行，還要建模進行分析，其實就是把建筑放到軟件里面，弄一個太陽和時間出來，模擬一下，看看大寒日到底是什么狀況。

總結(jié)，簡單的時候，可以通過計算;復(fù)雜的時候，就要借助模擬。

結(jié)構(gòu)專業(yè)應(yīng)該也是一樣吧，咱們在力學(xué)部分的那些分析桿件內(nèi)部的力、支座的力，是不是都是計算;在日常工作當(dāng)中，跟結(jié)構(gòu)碰圖，他們總是會說，這個改動需要回去改下模型再算一遍。雖然用的算，但是它是用模型算，應(yīng)該也是模擬吧。

再比如，建筑節(jié)能，最開始的時候，我記得都是計算，東西南北屋頂每個面的各種系數(shù);現(xiàn)在不了，需要建模，然后軟件直接輸出結(jié)果，這個是不是也是模擬。

簡單靠計算，復(fù)雜靠模擬。

但是，這對于結(jié)構(gòu)知識題有什么幫助呢?

剛才提到了那本思想實驗的書，什么叫實驗。大家的理解可能還停留在高中物理化學(xué)課上，在實驗室拿各種燒杯量瓶電路板的實驗。其實這個概念很廣泛，比如心理學(xué)上的社會實驗，生物學(xué)上的基因?qū)嶒灥鹊取?/p>

思想實驗，就是不借助現(xiàn)實世界中的實體，可能是因為無法實現(xiàn)，或者很難做到，或者是暫時不具備條件，在大腦中進行的思考性實驗。

大概懂了吧，就是靠“胡思亂想”來解決問題。像圖靈、愛因斯坦、薛定諤就比較喜歡用這個。

舉個例子。

為了反駁亞里士多德的自由落體速度取決于物體的質(zhì)量的理論，伽利略構(gòu)造了一個簡單的思想實驗。根據(jù)亞里士多德的說法，如果一個輕的物體和一個重的物體綁在一起然后從東方明珠上丟下來，那么重的物體下落的速度快，兩個物體之間的繩子會被拉直。這時輕的物體對重物會產(chǎn)生一個阻力，使得下落速度變慢。但是，從另一方面來看，兩個物體綁在一起以后的質(zhì)量應(yīng)該比任意一個單獨的物體都大，那么整個系統(tǒng)下落的速度應(yīng)該最快。這個矛盾證明了亞里士多德的理論是錯誤的。

這個思想實驗幫助證明了一個很重要的理論：無論物體的質(zhì)量，不考慮阻力的情況下，所有物體自由落體的速率都是一樣的。

要是在現(xiàn)實世界做這個實驗，確實很不容易，畢竟當(dāng)時的技術(shù)有限，相同質(zhì)量的兩個物體很難做到外形一致，從而讓風(fēng)阻相同。但是這個思想實驗完美的解決了這個難題，并且，事后證明，這是正確的。

我們之前的結(jié)構(gòu)力學(xué)題目的解法，是不是也可以歸屬于這一類，我們也是在腦子里面構(gòu)筑了一個模型，然后讓它受外力，或者支座位移，然后去猜想它可能的形變、狀態(tài)或者內(nèi)力。當(dāng)然，我們這個是有適用范圍的，只能是定性的判斷，比如受拉壓，變形的形態(tài)等等。

總結(jié)：簡單靠計算，定量復(fù)雜靠模擬，定性的復(fù)雜就靠大腦思想實驗。

寫到這里，我又弄明白一件事兒，跟這個略微有點關(guān)系。前段時間，有個項目被日照卡住了，日照公司那邊死活調(diào)整不過去，設(shè)計師也過去好幾趟，感覺是要往下減層數(shù)的節(jié)奏。最后，主創(chuàng)設(shè)計師看不下去，大老遠(yuǎn)的來趟天津，一下午時間搞定。他應(yīng)該是發(fā)現(xiàn)了樓跟樓之間的遮擋問題，定性地知道改哪里，然后用軟件去進行定量地驗證。這應(yīng)該是未來的人才，機器暫時不會輕易替代的那種。

現(xiàn)在的設(shè)計越來越復(fù)雜，借助的軟件也越多越多，以前靠簡單計算來解決的問題，慢慢都在向模擬轉(zhuǎn)化，并且需要模擬的東西也會越來越多。甚至立面很有可能都要先把虛擬模型弄出來，放到整個城市的虛擬沙盤中，規(guī)劃領(lǐng)導(dǎo)帶上VR眼鏡去審圖。

但是，這些依然替代不了大腦的直覺判斷，以及大腦的思想實驗，大腦的模擬。

感性判斷，理性計算，兩條腿走下去，會讓你走的更遠(yuǎn)。

【小試牛刀】