建築物的科學(十四·結構的古今差異)

文摘   2024-08-13 19:00   中国澳门  

建築物材料為何失效?


本小節分為三個部分:

 1 力 

  1.1 力:建築物上的載荷

  1.2 建築結構的古今差異

  1.3 結構的失效

2 熱

3 水


1.2 建築結構的古今差異


傳統建造系統


傳統的建造系統是經驗性為主,理論性比較缺乏。留下來的精華部分大多是通過自然的篩選,而質量較差的建築已經消失。匠人們以及建築材料加工工人,通過師徒傳承和行會組織,將技藝代代相傳。


無論多麼精湛的技藝,都不可能總是建造出最好的結果。不過,經過時間的磨合,一個地方的本土建築,總是傾向於非常吻合本土的材料、氣候和功能,其持久性尤其強健。


在19世紀以前,人們還難以對複雜的建築體系進行科學測算,因此常常加入過剩的結構體量。這樣一來,建築受到的力就會被更好地分散吸收,建築的耐久性也顯現出來。有些古建築意外地長壽,大多數是源於古人對於結構的過度加固,使得「連時間也懼怕金字塔」。


現代建造系統


自從工業革命以來,建造技術有了翻天覆地的變化。最關鍵的是,運輸變得更便宜和容易,因此建築也不會局限於本土的材料。久而久之,建築材料全球化,建築的方法也全球化。鋼鐵和玻璃的批量生產,是現代建築誕生的標誌,從萬國博覽會的「水晶宮」開始,衝擊了一切傳統設計。此外,混凝土、複合板、壓縮木料,以及石油化工普及後的塑料產品,都被納入到了建築材料。


這些新材料有一個共同特點,就是他們的材質更加均勻、更加可靠,可以有效進行數學測算和質量控制。這個優點,是傳統材料的天然木材、石材等等不可比擬的。工程師通過現代的土木工程和材料學科,建立出完善的算法,可以估計建築結構的性能表現。


如此,建造系統就對建築物所在地的本土材料和工藝沒那麼依賴了。同樣的材料,同樣的施工隊伍,同樣的計算方式,全球通用。建築師如果不關心當地的風土人情,完全可以粗暴地把自己的創意放在任何土地上(屬實很常見的)。


如何讓新建築與古建築、可移動文物甚至地下遺址相互融合,是修復師和建築師的大考驗——首先是理念上的考驗,然後是科技上的考驗。


機遇與挑戰


與傳統建築相對的是,現代建築不會過度加強自身的結構以抵抗不可測的災害。而是盡量減輕自身重量,節省材料,倡導綠色環保,爭取以最小的代價完成最大的成果。


在這兩種截然不同的構思方式下,決定了現代建築與傳統建築完全不同的結構與建造。因此,現代人要做傳統建築,尤其困難,一方面是思維的轉變,另一方面是材料與能工巧匠的尋找。當然,對應的修復工藝也是完全不同的。


從21世紀初開始,世界各地的傳統建造工藝就趨向滅亡,短短一百多年間,傳統技術已經成了被保護的瀕危對象。保護各種傳統建築所在地的當地文化,尤其重要。因為人們不可能用一種全球化的材料,去適用數千種不同傳統建築的修復!在這幾十年來,許多地方採用現代建築的思維修復傳統建築,或者採用某一公司掌握的專利材料作「萬金油」,套用到不同的歷史建築修復,已經留下了不可逆轉的遺憾。



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