什么是桁架建筑

 大家知道，建造房子要有顶盖——屋顶，否则要饱受风霜雨雪的侵蚀。像最早的房子，如 7000 多年前浙江余姚河姆渡遗址的房子，根据其残留在地上的木桩排列进行推知，它是在木柱上横搁木梁来支撑住屋顶的。横梁距离较短，大约 3 米左右。在横梁两头用柱子支撑住，两支撑点之间的距离，建筑上称作跨度。古时的房子，跨度很小。如果要使房内的面积和空间增大一些，就必须增大跨度，那么横梁也须加长。不过，横梁不能无限加长。因为木头有一定的长度。10 米、8 米长的木头就很不容易找了。几十米、上百米的木头，更可以说是没有。更重要的是木头太长了，它自身的重量就会把它折断。为了解决横梁问题，人们费尽心思，终于设想出增加梁的厚度，梁就可以坚固一些，可是，梁的厚度增加了，它自身的重量也相应增加， 跨度还是不可能增加太多。怎么办呢？干脆把厚厚的梁掏空了，岂不可以减少自身的重量！这样，屋顶的跨度就可以做得大一些了。这种挖空的梁，其实就是今天人们用得十分普遍的屋架——桁架。比如常见的金字塔形屋架，就属于挖空了的三角形横梁。只是，这种桁架不是先做成三角形实心横梁，再一点一点地把它镂空的，而是预先设计好，然后，装配组合成的。况且，木头不及钢铁杆管或钢筋水泥杆的坚固、价钱便宜。所以，现代的桁架，普遍采用钢杆钢管或者钢筋水泥杆。现代的桁架，跨度可达几十米，甚至上百米。例如上海一个飞机制造厂，它的装配车间的跨度，就有 60 多米，容得下整架大型波音式飞机， 它的屋顶就是桁架结构。世界上还有许多宽敞的厂房、飞机库、汽车制造厂等，都采用桁架结构盖成大跨度的屋顶。著名的巴黎埃菲尔铁塔，采用的结构也属于桁架。现代的高压输电线塔、大型塔式起重机，同样是采用桁架结构。而桁架用得最普遍的地方，却是现代的钢铁桥梁。如著名的杭州钱塘江大桥、武汉长江大桥、南京长江大桥等，就是采用钢桁架这种结构建造起来的。另外，现在许多大型建筑，例如体育馆、展览馆等，也采用桁架。因为这类桁架是由好几根短杆上下左右交织成网的，所以又称为网架。上海市文化广场和可容纳1 万多名观众的现代化体育馆——上海体育馆， 它们的屋顶就是采用这类网架结构。如果在它里面仔细仰望，还可以发现顶部钢管纵横交错，井然有序，构成了十分整齐的立体网状图案。最新颖的网架，是屋顶和墙壁混为一体的房屋，整幢房屋，活像是有一截埋进地里的大皮球！这种圆球形建筑内的桁架，是用许多钢铁或轻盈的铝合金短杆“架”成功的，而且圆滚滚的，所以被人们称为短线穹窿建筑。世界第一个短线穹窿建筑，是在 1948 年由美国建筑师富拉设计建成的。它的圆顶直径只有 4 米，并不出色。但是这种建筑最大的优点是像“神灯”的魔力那样建筑迅速，而且建造表面（顶和墙）所用的建筑材料也最省。所以，自从富拉创造出这种圆形的建筑之后，短短 30 多年，跨度达百多米的短线穹窿建筑大量问世。1959 年，美国俄亥俄州克利夫兰建成一个穹窿建筑，直径达 75 米。1967 年，在加拿大蒙特利尔 世界博览会上，美国展览馆就是一个有四分之三露出地面的大圆球，直径 75 米，里面没有一根柱子，整个建筑外表蒙上通明透亮的塑料玻璃。它以奇特的外形、新颖的结构、漂亮的装饰，深深地震撼了观众的心。历史悠久的桁架，一直充满着勃勃生气，不断发展。随着科学技术的进步，科学家们已经考虑到将来的太空城、宇宙飞船中途落脚的航天站了。他们认为，这些太空建筑仍少不了采用钢铁桁架的结构形式。桁架，也许会成为太空建筑的主要结构形式。