與生土民居相比,坐落在昆工呈貢校區(qū)的“生土中心”可以算是座龐大的建筑,以至于只看到它的照片時(shí)誤以為它用了鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),而夯土墻只是非結(jié)構(gòu)的表皮。其實(shí),無論是承重還是抗震,它都完全依靠那些厚重而神性的夯土墻。

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如果有一點(diǎn)神性,當(dāng)然也是建筑師賦予的。

開放的中庭里整齊地矗立著兩列高大的夯土墻,像是在舉行某種宗教儀式。它們共同托起狹長的混凝土板,居然像是在傳遞某種與死亡有關(guān)的神秘祭品。日光和藍(lán)天顯然削弱了關(guān)于神性的胡思亂想:想象一下,如果是在黑夜,配合璀璨的星光,這些厚重的土墻和空靈的竹屋蓋一定能夠激發(fā)出更加宏大的騷氣。

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中庭兩側(cè)各有一排二層的夯土房。素土墻面的質(zhì)感和原木樓蓋相得益彰,甚至連夯土模板的細(xì)密橫紋都似乎有意與木檁的節(jié)奏相呼應(yīng)。

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生而為土,氣質(zhì)卻一點(diǎn)兒不土。不但可以駕馭工作室的簡約,用于居住空間也是極好的。厚重的土墻制造出心理上的安寧,保溫、調(diào)濕、隔熱、隔音等物理性能更是非工業(yè)材料可比。

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然而,跋涉四千里去看它,只為了寫些酸文嗎?除了詩和遠(yuǎn)方,除了宇宙星光,我們難道不該追求一些生活的茍且嗎?

神性的“墻廊”你等一等,別以為頭上頂一塊兒板我就看不出你們其實(shí)在玩兒多米諾骨牌。在地震引起的地面晃動(dòng)下,這些高大厚重的夯土墻在下圖所示的y方向會(huì)像多米諾骨牌一樣倒掉嗎?

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如果墻底和墻頂與混凝土基礎(chǔ)和頂板沒有使用鋼筋連接,每片夯土墻近似于一個(gè)浮放的矩形搖擺體。這里面有兩個(gè)有意思的問題:一是浮放搖擺體傾覆的“尺寸效應(yīng)”;二是頂部蓋板的作用。

先來看第一個(gè)問題。這些夯土墻的厚度是0.6米,高度我忘記問了,按每層3.6米的層高,姑且算作7.2米高吧。這樣,高寬比達(dá)到12,感覺很容易傾覆的樣子。

然而,早在半個(gè)多世紀(jì)之前,“世界地震工程之父”之一(世界地震工程有好幾個(gè)爸爸這件事一直是個(gè)謎)的Housner教授就指出,搖擺體的傾覆不但與高寬比(b/h)有關(guān),還與它的絕對尺寸有關(guān):高寬比相同時(shí),越大的東西越不容易倒。Size matters!

根據(jù)Housner的公式,在抗傾覆方面,這些巨大的夯土墻和1.2米高的24墻是一樣的。這樣是不是就放心一些了?

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再來看第二個(gè)問題。在一排搖擺體上面壓一根梁,有助于提高它們的抗傾覆能力嗎?能提高多少?

不妨拿樂高來做一些小實(shí)驗(yàn)。在兩個(gè)樂高塊兒上壓一個(gè)橫梁,對于防止它們傾覆的作用好像有點(diǎn)兒作用。

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加大橫梁的重量會(huì)怎么樣呢?好像確實(shí)會(huì)好一些。但是這個(gè)實(shí)驗(yàn)非常粗糙,最大的槽點(diǎn)在于地面運(yùn)動(dòng)輸入——我的雙手。倒不倒基本靠手感。

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但是沒關(guān)系,我們還有力學(xué)。Makris指出,在搖擺體上壓一根梁確實(shí)有助于防止傾覆,壓得梁越重,抗傾覆能力越強(qiáng),增強(qiáng)的程度可以表現(xiàn)為等效尺寸的增大(下式)。

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式中,R是搖擺體重心到旋轉(zhuǎn)點(diǎn)之間的距離,對于均勻質(zhì)量的矩形搖擺體就是它的對角線長度的一半;gama是壓梁的質(zhì)量和所有搖擺體質(zhì)量之比;R'則是考慮了壓梁影響的等效尺寸。

根據(jù)這個(gè)公式,當(dāng)gama在零到無窮大之間取值時(shí),R'在R到1.5R之間取值。剛才的樂高實(shí)驗(yàn)里兩根柱子的總質(zhì)量是6.8g,壓梁的質(zhì)量是5.5g,6個(gè)鋼珠的質(zhì)量是42.9g。所以三次實(shí)驗(yàn)的gama分別是0、0.8和7.1。根據(jù)Makris的公式,后兩次實(shí)驗(yàn)的等效的R'分別是R的1.3倍和1.47倍;再根據(jù)Housner的公式,抗傾覆能力分別提高了14%和20%。

回到生土中心,與又高又大的夯土墻相比,上面壓著的混凝土板和竹屋蓋的重量很小,因此對于提高這些夯土墻的抗傾覆能力的作用將非常有限。不過無所謂啦,反正它們相當(dāng)于1.2米高的24墻,不太容易被晃倒吧。

此外,這些夯土墻是不是浮放的搖擺體也很成問題。據(jù)陪我參觀的田姐介紹,每片墻的四角還是各有一根鋼筋的,另外好像端部與混凝土基礎(chǔ)和頂板交界處也是埋了一些連接鋼筋的。這就把一個(gè)如古希臘神廟般單純的搖擺問題,變成了先彎后搖或者干脆不搖的問題。

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當(dāng)然,這兩列神圣“墻廊”的外援也不可忽視。它們并非孤零零地站在中庭里,而是通過頂部的混凝土板與外立面的橫墻相連,從而把自己的命運(yùn)和這片橫墻聯(lián)系在了一起。如果混凝土板與橫墻上的混凝土頂梁連接可靠,那么這個(gè)命運(yùn)交匯點(diǎn)的受力想必會(huì)比較集中。

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