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设计 | 建筑技术进化的目击者

建一座房子需要多久?建一座城市呢?借助现代科技,或许这一切都不需要太长时间,不过您知道古人如何建房子吗?他们所用的技术和今天的又有怎样的联系呢?让我们穿梭于古今之间,看看建筑技术的“进化史”。

古代也有“装配式”

在缺乏现代建筑设备的时代怎么造房子?这一在现代思维模式中的难题,对于智慧的古人来说完全不在话下。

早在远古的河姆渡文化时期,中国先民们就已经会用木头建房子了。他们通过将木料拼接在一起,构建了建筑的主体,从而诞生了“井干式”这一中国传统建筑中常用的结构。

井干式结构用圆木或方木进行层层直角交叠,木制材料在转角处设置缺口,方便建材互相交叉、咬合。而交叉处的咬合方式,就是最简单的榫卯结构。

原始社会中利用有限的建筑原料和生产方式而产生的建筑结构,贯穿着整个中国建筑的发展史,在今天一些木制房屋中依然存在。

不用钉子连接,不用水泥加固,榫卯结构也完全经得住考验——牢固防震,拆装方便,这不就是古老的“装配式”建筑雏形吗?

瞧瞧这个钢结构建筑模型中利用钢材连接的房屋主体结构,从中您是否会想起那些拼接的木头?

这个通过钢结构构建的装配式传统民居,把钢材换成木料,是不是还是熟悉的样子?

有了钢材、铆钉的“加持”,房子越来越坚固了,但在那个物质条件并不丰富的时代,为了工程作业的便利而诞生的古老理念却在技术的革新中代代相传。

古人也有“自动化”

古代建筑工程仅仅依靠肩扛担挑吗?当然不是。古代的建筑师们早就发现了机械对于建筑领域的帮助。图中所示的是记载于《天工开物》中的起重机械,即通过木架、滑轮、短轴及绳索制造的起重滑车。滑轮的使用极大限度地节约了人力,而通过运用这一古代“起重机”,古人实现了把沉重建材吊起搬运从而建造更高大建筑的可能性。

“起重机”既然可以节省人力,也可以实现“自动化”。图中是一个利用滑轮、杠杆以及水车组成的起重机械,它可以用“水力”代替“人力”驱动水车,再通过杠杆和滑轮吊起砖石。有些“不可能”只是人力所不能及,但人类智慧总是可以在对自然资源的运用中创造奇迹。

看这个可以自动焊接的机器人,在机械臂在和轴承的相互作用中,您发现在岁月中不断改变着“容貌”的杠杆和滑轮了吗?

再看看这个可以“搬砖”、“砌墙”的机器人,一整套电脑程序和遥控系统背后的,不正是古老历史中那架吱吱作响的水轮吗?

为了生活,人们建起了房子;为了建房子省时省力,人们发明了建筑机械。有了现代化生产设备,有了电脑程序、人工智能,3D打印技术让建筑施工逐渐远离了汗水与尘土飞扬。一台台机器人的应用,是机械技术的代代革新,更是“经验”、“智慧”与“人力”的日日沉淀。

时代变而“海绵”不变

城市是房子的集合,而古代城市的繁华,并非只是传说中遥不可及的亭台楼阁。支撑它的是无数从实践中诞生、用智慧去锻造的建筑工艺结晶。图中是秦代的陶制下水管道,它铺设在路面下,在满足排水需要的同时还可以利用合理的受力形状设计,承受地面上车水马龙带来的压力。

不同的城市有不同的地势,同一个城市的地形也不是都一样的。北宋时期,城市建设采取分区排水、因地制宜的设计,根据城市地势差异,通过设置不同排水口将废水分别排入不同河道。这一排水系统可以有效调节暴雨流量,从而减少或避免下水道溢流问题,还可以将部分雨水集中储存,满足城市供水需要。

在洪灾到来时,古城凭借分区排水系统依然安全无虞。

从当前地下综合管廊构建中,不难看出昔日排水系统的影子。

让雨水在城市中自由迁移,实现吸水、蓄水、渗水、净水,并对储存的水源加以利用,是海绵城市的概念,是利用现代科技对传统技术的延伸,也是千百年来中国城市建设者们所持之以恒的追求。

美好的时光需要一点一滴雕琢,壮丽的城市也需要一砖一瓦来构建。

没有所谓的“黑科技”,只有人类在经验中的不懈探求与前进;没有天生的熙攘繁盛,只有建设者们在无数岁月中始终坚守的匠心传承。

编辑:惠博文

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