【012思想实验】轻松搞定一级注册建筑师考试建筑结构

【题目】

【概念解析】

在学建筑之前，也没有见到过特别高、特别大的房子。毕竟农村出身，上大学之前基本都长在地里。县城也是偶尔去，并且，哪里也只有最多十层的房子。

刚上大一，学校就组织到上海进行认识实习，第一次做火车，第一次见到能治疗颈椎的大高楼。心想，这些楼都怎么盖起来的，怎么能保证不倒，拆的时候怎么拆，里面怎么上去，等等小白的问题。

当时村里盖房，多半还属于自己动手丰衣足食，找些亲戚朋友，趁着农闲的时候，把老房子拆掉，二手的泥瓦匠用石灰砂浆码其有限高度的大厚墙，屋顶是用木梁、檩条、苇箔和炉渣的体系，上梁的时候还要摆上一桌贡，放几个炮仗。

到了城市，都是钢筋混凝土。学校的房子还好，因为都是苏联老师的成果，大多也都是3-5层的房子。到了上海是真不一样，大夏天盯着太阳去看东方明珠，说实话，我都不知道这房子到底怎么用。

后来才知道，这房子(甚至都不能叫房子)原来跟我们老家的土天线差不多，只不过一个是发射信号的，一个是接受信号的。可是就算你再高，在我们家也照样收不到东方卫视。

东方之珠和土天线，一个是信号发射，一个是信号接收。

发射信号，为了让更多的土天线能够接收到，所以把电线杆弄的很高很高，高到没有朋友，然并卵，土天线依然接收不到一毛钱的信号。

就是这两个东西的比较，让我明白，原来城市里的东西，除了好用，还要好看。甚至更多时候，好看要比好用更重要。

映射到建筑学上，就是功能和形式的关系。

于是，建筑专业分叉出立面设计师，结构专业则需要全力配合去实现各种造型，有点你负责挣钱养家，我负责冒昧如花的意思。一个负责支撑，一个负责颜值。

【题目解析】

说回到题目吧，扯的太远了，可能是因为好久没有打字的原因。

题目涉及的问题其实就一个，地震的时候，谁晃的更厉害。

首先明确，晃的厉害靠什么来判定。

答，顶部位移。

其次，顶部位移会跟什么有关。

答，结构型式，高度。

结构型式越硬，位移就会越小，当然是不折的前提下;相同的结构形式，高度越低，位移肯定会越小，越高位移就越大。

最后，看这个题目，一个是框架结构，一个剪力墙结构，肯定是框架结构更软一些。在30米这个高度上，框架结构的位移肯定也会更大，所以防震缝的宽度应该按照框架体系和30米来确定。

假设，题目把高的这个换成框架结构，矮的这个换成剪力墙结构，那答案会不会发生变化呢?

应该不会，还是框架结构，30米。这里注意一下，框架结构和剪力墙结构的变形特点，我画的可能不是特别准确，可以看下书上是怎么画的。

【拓展】

关于结构知识题，还想跟大家聊一聊做题的心得。最近总是出差，火车上看了几本关于思想实验的书，觉得很有意思。

比如说，咱们建筑专业，做住宅总图的时候，不是要考虑日照嘛。如果都是多层的话，按照当地的规定，只需要按间距系数退就可以了。但是涉及到高层的时候，光退间距还不行，还要建模进行分析，其实就是把建筑放到软件里面，弄一个太阳和时间出来，模拟一下，看看大寒日到底是什么状况。

总结，简单的时候，可以通过计算;复杂的时候，就要借助模拟。

结构专业应该也是一样吧，咱们在力学部分的那些分析杆件内部的力、支座的力，是不是都是计算;在日常工作当中，跟结构碰图，他们总是会说，这个改动需要回去改下模型再算一遍。虽然用的算，但是它是用模型算，应该也是模拟吧。

再比如，建筑节能，最开始的时候，我记得都是计算，东西南北屋顶每个面的各种系数;现在不了，需要建模，然后软件直接输出结果，这个是不是也是模拟。

简单靠计算，复杂靠模拟。

但是，这对于结构知识题有什么帮助呢?

刚才提到了那本思想实验的书，什么叫实验。大家的理解可能还停留在高中物理化学课上，在实验室拿各种烧杯量瓶电路板的实验。其实这个概念很广泛，比如心理学上的社会实验，生物学上的基因实验等等。

思想实验，就是不借助现实世界中的实体，可能是因为无法实现，或者很难做到，或者是暂时不具备条件，在大脑中进行的思考性实验。

大概懂了吧，就是靠“胡思乱想”来解决问题。像图灵、爱因斯坦、薛定谔就比较喜欢用这个。

举个例子。

为了反驳亚里士多德的自由落体速度取决于物体的质量的理论，伽利略构造了一个简单的思想实验。根据亚里士多德的说法，如果一个轻的物体和一个重的物体绑在一起然后从东方明珠上丢下来，那么重的物体下落的速度快，两个物体之间的绳子会被拉直。这时轻的物体对重物会产生一个阻力，使得下落速度变慢。但是，从另一方面来看，两个物体绑在一起以后的质量应该比任意一个单独的物体都大，那么整个系统下落的速度应该最快。这个矛盾证明了亚里士多德的理论是错误的。

这个思想实验帮助证明了一个很重要的理论：无论物体的质量，不考虑阻力的情况下，所有物体自由落体的速率都是一样的。

要是在现实世界做这个实验，确实很不容易，毕竟当时的技术有限，相同质量的两个物体很难做到外形一致，从而让风阻相同。但是这个思想实验完美的解决了这个难题，并且，事后证明，这是正确的。

我们之前的结构力学题目的解法，是不是也可以归属于这一类，我们也是在脑子里面构筑了一个模型，然后让它受外力，或者支座位移，然后去猜想它可能的形变、状态或者内力。当然，我们这个是有适用范围的，只能是定性的判断，比如受拉压，变形的形态等等。

总结：简单靠计算，定量复杂靠模拟，定性的复杂就靠大脑思想实验。

写到这里，我又弄明白一件事儿，跟这个略微有点关系。前段时间，有个项目被日照卡住了，日照公司那边死活调整不过去，设计师也过去好几趟，感觉是要往下减层数的节奏。最后，主创设计师看不下去，大老远的来趟天津，一下午时间搞定。他应该是发现了楼跟楼之间的遮挡问题，定性地知道改哪里，然后用软件去进行定量地验证。这应该是未来的人才，机器暂时不会轻易替代的那种。

现在的设计越来越复杂，借助的软件也越多越多，以前靠简单计算来解决的问题，慢慢都在向模拟转化，并且需要模拟的东西也会越来越多。甚至立面很有可能都要先把虚拟模型弄出来，放到整个城市的虚拟沙盘中，规划领导带上VR眼镜去审图。

但是，这些依然替代不了大脑的直觉判断，以及大脑的思想实验，大脑的模拟。

感性判断，理性计算，两条腿走下去，会让你走的更远。

【小试牛刀】