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来源：预制建筑网（ID：yuzhijianzhuwang)；作者：屠鲜。

“除非新的结构思想是建立在切实有效的施工基础上的，否则它们是无用的”

——Pier Luigi Nervi

今天我们来讲讲结构工程。

结构工程的历史很短。一般认为18世纪中叶，随着第一次工业革命的爆发，社会分工细化，传统建造师的职责被分为了建筑师、土木工程师和建造工程师。土木工程逐渐成为一门独立的学科，结构工程是其中的一个分支。力学理论研究、新材料、计算机技术推动着土木工程学科快速发展，工程界在近200年取得了辉煌成就。

说起结构工程，不得不提皮埃尔·奈尔维。

“观看奈尔维的建筑让我获益匪浅何为庸俗，何为优雅，这就是建筑师的定义，（奈尔维）比我们做得更好。”

——勒·柯布西耶，1947

皮埃尔·路易吉·奈尔维，1881年出生于意大利北部小城Sondrio，1913年于博洛尼亚大学土木工程系（Ingegneria Civile）肄业。因为对混凝土技术、薄壳结构（thin-shellstructure）、钢丝网混凝土、混凝土工程预制构件等进行了一系列的创新应用，奈尔维又被称为“混凝土诗人”，曾执掌哈佛大学诺顿教席，荣获1964年AIA建筑金奖和英国皇家建筑学会金奖，是二十世纪最杰出的结构工程师和建筑师之一。

作为一位公认的建筑师和工程师，奈尔维通过创造一系列创新的结构醒深入探索了钢筋混凝土的极限；在这个过程中，他促使混凝土在随后几年到来的建筑运动中占有一席之地。

什么是钢筋混凝土？

钢筋水泥就是加强型混凝土的进化版，其实材料、组件都相同，像钢筋，钢材和混凝土，但是它们是以一种非常新的方式进行组合。因此，与普通加强型混凝土相比，在这里钢筋的使用率非常高。

在这个钢筋混凝土中，可以看到，这是一个钢筋编织网，在两个方向上都有钢筋，实际上它就是钢筋网。

然后，你就可以用抹子将混凝土铺在此网格上。

并且，可以制作出最大宽度为2.5厘米的钢筋混凝土。这样，就得到一种非常耐久的材料。因为它与钢非常相似，但是却非常易延展，非常有弹性，比钢筋混凝土更像钢的特性，但价格便宜，钢丝目前在意大利便宜的多，也许它们是奈尔维在战争时期真正能找到的唯一材料。

因此，这种材料在1943年首次获得专利，然后在1944年开发，在一些护城河和罗马的玛丽安娜别墅中首次使用。

这是一个完全用钢筋混凝土制作的建筑，它20米长，12米宽。

这是一座很大的建筑，但是这座建筑的每个部分包括窗框都是用钢筋混凝土制作的。

在这里，窗框都是用混凝土制成的，而这座建筑物的墙壁也是用钢筋混凝土制成的。

钢筋混凝土的墙厚2.5厘米，外形很坚固。是波纹状，墙面的抗压能力由它的构造类型决定。因为如果没有2.5厘米厚的材料，就无法达到合适的抗压力。因此，要建造这座建筑物，他们首先要搭起金属丝网，然后是工人手工操作。

奈尔维在那段经历中在那项测试中也了解到，他无法在浇铸板上使用钢筋混凝土来进行现场生产。

他必须结合两项专利，即两项发明，并独创出奈尔维系统。于是，他在场地上完成钢筋混凝土预制构件的生产，然后将其放在脚手架上，随后与混凝土浇铸板重新结合。

通过这种现场建造的经验，奈尔维了解到他需要同时使用钢筋和预制件从而进行有效的施工。

混凝土大跨度空间结构

1947～1949年奈尔维负责建造意大利都灵展览馆B厅(Torino Esposizioni)。这是一个用于汽车展览的展厅，这是一座非常大的建筑，在非常短的时间里验证所有奈尔维系统的可能性，因为他可以将工作分成两部分，一部分是他的预制的构件，即波浪般的大拱顶构件。

基本上他使用了钢筋混凝土，预制材料以及现场浇铸的方法来创造这个结构，是一种混合施工体系，是一个混合构造。

这座都灵展览馆实际上是奈尔维的绝妙杰作。它于1948年开幕，仅用了10个月就举办了一次汽车展览。

奈尔维不仅因为他在结构工程方面的才能而受到认可，而且他在艺术方面也受到认可。

都灵展览馆由几个拱组成，这些拱被分成为约4米长、2米宽和1.5米深的部分，就像把拼图拼凑在一起，这些都是波形的钢筋混凝土预制构件，它们都预先组装好了。

从组装过程来了解其构建过程。第一步是开始就地浇铸工作，在同一个月里他们同步开始制造这种波浪形构件。这种由钢筋混凝土制成的的波形构件，它们非常轻，可以很方便地在施工现场移动。而且，很多工人都可以一起工作，所以这项工作进行得非常快，所有的工人可以在同一时间生产出很多件东西。

最后，他们将这些波浪放在隔板上。隔板在这里起着关键作用，因为这其中的每个构件都必须由起重机吊起，因此它们必须足够坚硬，以免在举升时变形。

所以，他们把这些波形构件放在一个Innocenti脚手架的顶部，就是这个带轮子的（如下图所示），你可以自由的移动它。

这个叫做Innocenti脚手架，这是奈尔维在整个作品建造中使用的特殊脚手架。它对于他和他的项目来说非常特别，这个脚手架在当时的意大利非常流行。

在很多工程建设中，这个脚手架是隐形的主角。比如高速公路上的桥梁，在意大利到处都是。

起重机来吊起这些预制件，并将其安置在脚手架的顶部，所有这些预制钢筋或钢筋混凝土构件放在一起，随后将它们拼接起来。有一个就地浇铸的部分，该部分重新拼接起所有的构件，并再次形成整体。因此，预制构件中必须具有突出的钢筋或突出的部分才能拥有接头。

在波浪型构件的底部和顶部都有一个定制的位置，两条构造线共同作用，完成钢筋混凝土预制件的拼接任务。并且，所有这些部件组装构成非常优雅的空间。这是非常经济的设计，并且由于这些预制部分具有能够开窗的空间，因此，这里会有很多自然光进入这种大跨屋顶建筑。

自然光进入建筑

跨度97米的拱形屋顶是用钢丝网水泥预制的V字形断面构件，在现场拼装起来的。构件用横隔板增强刚度；腹壁处开洞,以减轻构件自重,并作为采光洞口；在沿跨度方向的预制构件间布置钢筋,浇灌混凝土作肋,使整个屋顶连成整体。支座柱子按传力路线倾斜，上部成扇状展开承接屋顶，结构合理,造型美观。在他后期作品罗马小体育馆、罗马大体育馆、梵蒂冈会堂等设计中都能隐约看到都灵展览馆的影响。

我们来了解一下什么是Tavelloni。

Tavelloni是一种构件形式，通常是类似菱形形式，用于创建穹顶。

穹顶是由上千个碎片构件组成的，这些碎片都是由内部预制准备好的。

当把一个放在另一个附近，他们就形成了一种通道，你可以用来浇铸和处理裂口。

所以，这些都是隐蔽的承重结构，但都在穹顶内，它们使穹顶具有抵抗力，这种菱形构件的最重要用途是在这座这座体育场馆中。

所以，在图片中看到的钢筋混凝土被用作永久性构造的一部分，就像在展览大厅一样在上面浇铸混凝土，因为这些Tavelloni在末端有小的唇状构造或肋骨形构造，它多多少少形成了肋骨形通道，而且是成百上千个小构件，被组装在一起构成整个结构，这是一个非常巧妙的设计，和我们现在掌握的结构的设计非常相似。

除了使用钢筋和预制构件作为永久性构造部分之外，有时他不把它作为结构的永久部分而是作为一种可重复使用的形式。例如1949年在博洛尼亚的新烟草工厂。

这些预制钢筋混凝土构件基本上被用于构成面板的肋架。而且，以同样的方式将这些钢筋混凝土构件放置在Innocenti脚手架的顶部。

将这些构件放置在平台上，平台放置在脚手架上然后浇铸混凝土。在此之前，有加固型钢筋。当混凝土硬化时，这个平台开始降低。然后这个带轮子的脚手架移至下一个位置，抬起、倾倒。因此，通过重复使用这种形式，使用这些带轮子的Innocenti脚手架，可以节省建筑成本，并以不同的方式使用了钢筋混凝土和预制构件。

同样，在这种情况下，通过不使用木制模板，奈尔维将自己跳出了传统带有尖锐角度的屋顶构件的思维方式。因此，你可以在博洛尼亚烟草工厂屋顶上看到这些转角都是圆滑的，从而产生了不同的审美观。比我们通常看到的直角形的肋板角更有美感。

由此可见，奈尔维在思考设计时非常在意建造过程，对他来说，设计和建造都是相辅相成的。

1824年波特兰水泥发明。1853年钢筋混凝土第一次应用于结构工程。直到20世纪初，钢筋混凝土的设计理论仍尚不成熟。奈尔维凭借着敏锐结构直觉，在没有严密计算条件的情况下，创作出了形态优美的钢筋混凝土作品，赋予了混凝土以生命。在他作品的影响下，并且借着第二次世界大战战后重建的机会，混凝土成为了主流的结构工程材料。

除了上述的展馆，1931年的佛罗伦萨Artemio Franchi 体育场也值得细讲一下，这是奈尔维的第一个重要作品。体育场主席台上方的雨篷悬挑24米，轮廓近似于弯矩曲线，简洁清新，是一次大胆的尝试。

佛罗伦萨Artemio Franchi体育场的看台挑檐

连接上下层看台的螺旋形楼梯蜿蜒而上

用混凝土材料塑造曲面形态，难点在模板工程。奈尔维的方法是以细钢筋按设计形态弯曲成框，再罩以铁丝网，喷射砂浆成形并抹平，以成形后的钢丝网水泥板作为现浇混凝土结构的模板。这种轻薄的模板本身也是承载结构的一部分，具有很好的强度。

结语

之后，奈尔维将钢丝网水泥模板技术改造为预制装配式混凝土技术。他充分发挥了混凝土材料在大跨度结构中的潜力，同时也表达了建筑的美和建造方法的巧妙。用这个方法做成薄壁曲面构件应用于混凝土薄壳、折板壳中，成为他作品的一个代表性元素。

施工中的小体育宫

奈尔维认为，所谓“正确的建筑”，需要达到两个方面的要求：一是“坚固、功能合理、抗风雨”“一所建筑物不能完善地服务于建造目的，不能绝对地稳定，或者由于外部自然因素或使用上的原因而在短时间内腐蚀损坏，这些都很明显地可认为是不正确的”；二是“能否按各自不同的特性来使用材料，既顾及材料的本质，又考虑到材料的外观效果”“巧妙地使用这些材料，将可能创造出过去时代所难以置信的现代建筑”。

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