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结构设计的“四项基本原则”(2)

2010-10-12 
合理的建筑结构体系应该是刚柔相济的。结构太刚则变形能力差,强大的破坏力瞬间袭来时,需要承受的力很大,容易造成局部受损最后全部毁坏

  ★抓大放小★

  “强柱弱梁”、“强剪弱弯”等是建筑结构设计中非常重要的概念。有人问:为什么不是“强柱强梁”“强剪强弯”呢?为什么所有构件都很强的结构体系反而不好,甚至会有安全隐患呢?

  这里面首先包含着一个简单的道理:绝对安全的结构是没有的。简单地说,虽然整个结构体系是由各种构件协调组成一体,但各个构件担任的角色不尽相同,按照其重要性也就有轻重之分。一旦不可意料的破坏力量突然袭来,各个构件协作抵抗的目的,就是为了保住最重要的构件免遭摧毁或者至少是最后才遭摧毁,这时候牺牲在所难免,让谁牺牲呢?明智之举是要让次要构件先去承担灾难。“宁为玉碎,不为瓦全”,如果平均用力,可能会“玉石俱粉”,损失则更大矣!在建筑结构中,柱倒了,梁会跟着倒;而梁倒了,柱还可以不倒的。可见柱承担的责任比梁大,柱不能先倒。为了保证柱是在最后失效,我们故意把梁设计成相对薄弱的环节,使其破坏在先,以最大限度减少可能出现的损失。如果梁柱等同看待,企图让他们都“坚不可摧”,则可能会造成同时破坏,后果会更糟糕,损失会更大。

  所以关键时刻要分清主次,抓大放小,也就是要取大舍小。有舍才有得,舍是为了得。但取谁舍谁,真是个难题。整个社会缩小了就象建筑结构体系。人们竟不住要自问:在冥冥众生中,我是一根梁还是一根柱?我能做一根梁还是能做一根柱?我愿做一根梁还是愿做一根柱?取舍在所难免时,我是被“取”还是被“舍”?按理说,不管梁还是柱,都属于社会体系的一分子,都不可或缺。但我相信很少有人甘心去做陪衬、做垫脚石的——每个人都希望成为顶梁柱之类的重要角色。只可惜总要有人担任其他次要角色,去成为梁、楼板乃至填充墙等等的。于是这世界充满了竞争,充满了矛盾;于是在这种竞争和矛盾中导演了一出出角色互换的悲喜剧;于是这社会最后必然要论功行赏才显得公平。大概每个人都能在相应的岗位各得其所,社会才会变得有序起来。

  身居高位者,承担的责任较大,他(她)的行动会影响到多数人的利益,所以他不能倒,他只能最后倒;所以在给予相应特权的同时更要严格要求他,以确保大众的利益。如果高官和平民享受同样的待遇,不知道还能有多少人想去做官想去承担更多责任。但是倘若手握重权而不慎用,享受特种待遇却没有做出相应的贡献,最终这样的官是做不长久的。就象一根柱子如果没有发挥柱子的作用,大厦将倾,最后倒掉的还包括它自己。可见柱的选材设计须当谨慎,否则即害了柱,还要殃及整个大厦的。

  担任次要角色、身处低位的人,身上的担子当然很轻,只能从自己的利益出发去要求社会,因为自身的存亡对他人影响不大,所以获得的特权保护相对很少,甚至没有什么特权,非常时刻还要“舍车保帅”,但幸亏大多时候还可以拥有活得轻松的心情,因为责任小嘛。不甘寂寞者要想实现角色由低到高的转换,首先要搞清楚自己?承受能力,然后再去努力把能力提高,如此方能担起重任,好高骛远是不明智的。也许我们所需要的,我们想争取的,其实只是一份发热后轻松的心情。

  如果说“大材小用”导致的是浪费,“小材大用”蕴藏的则是危险,所以严守“大”关实在很有必要。道理是简单的,比较起来却很残酷——谁愿意承认自己是“小”呢?

  ★打通关节★

  在结构体系中,所谓关节,是指变化相聚之处,或变化出现的地方。不同类型的构件相接处,同一构件截面改变之处,是关节。广义上,诸如结构错层之处,体量改变之处,转换层亦是关节。关节无处不在,因为结构体系乃是变化的统一。外力突然袭来之时,对于单一的构件,力量的传递简明,因而容易控制。对于复杂的结构体系,关节的复杂性难于预测和控制,即使从理论上保证了每个组成构件的强度和刚度,但因关节的普遍存在,力量的传递往往不能畅通而出现集中甚至中断,破坏由此而发生。历次灾害表明,从节点开始破坏的建筑占了相当大的比例。

  所以理想的结构体系当然是浑然一体的——也就是没有任何关节的,这样的结构体系使任何外力都能迅速传递和消减。基于这个思路,设计者要做的就是要尽可能地把结构中各种各样的关节“打通”,使力量在关节处畅通无阻。中医上云:“通则不痛,痛则不通”,结构就象一个人,气穴若不能畅通,症结和隐患就会产生。在设计的四项基本原则中,“刚柔相济”,“多道防线”,“抓大放小”是设计概念中的战略问题,但要想得让这些战略思想得以实现,*的是“打通关节”这个原则作为保证的,结构设计的具体操作,最后全都归到“打通关节”的贯彻和实施上来。

  如何打通关节?在设计概念里,要解决的是外力在结构体系内重分配的问题,要确保力量是按照各构件的刚度大小进行分配的,避免出现不合理的集中,最终达致静态的平衡。因结构形本为“静”,灭于“动”中。所有 “动” 的因素对于结构均为不利。打通关节保持平衡的目的其实就是使其永远处于原始的静态,当力量不能畅通时,构件与构件之间,构件的组成元素与元素之间的静态平衡一旦被破坏,结构变成机动,“动”即是死,即为终结。可见设计者是协调者,其任务是让所有互不相关的静态构件相聚之后依然处于静态(也就是使其保持常态),或者是处在相对的静态之中。

  对比由构件与构件组成的静态“结构体系”,来看看由人与人组成的动态的“社会体系”,这一静一动之间,实在有异曲同工之妙。

  社会体系既是由动态的人组成,变化乃是其常态。如果把变化亦称为关节的话,这种关节是无形的,或者称为动态的。社会的存在和发展,关键在于“动”字,因为其形本为“动”,灭于“静”中,“静”即是死,即为终结。同样的,打通关节的方法是要解决各种各样的,诸如情感、金钱、地位等等的重分配的问题,要确保这种分配是按某种合理、有效的规则来进行的,避免形成集中而不畅,以期达到动态的平衡。任何静态——也许是强制性的静态,出现了对社会都是不利的。打通关节的目的是使社会永远处在动态之中。无论是思想意识、还是行为举止,一旦被限制,一旦处于停滞,出现静态的死角,社会必将有症结和隐患。是以对于任何动态异端,治理者只能以合理之规则加以疏导,不可强其静止,不可逆之堵之,如此方为长治久安。

  其实处理和成就世间万物,必须使动为动,静为静,才能平衡;必须动者动之,静者静之,才能持久;必须知其本源,施以规则,顺之导之,才能达至繁荣昌盛。一切的一切,以顺应自然为始,达到平衡为终,诸多规则,只是手段,只为平衡,只为畅通。

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