说到梁，你的第一印象可能跟我一样，就是从A到B的一条直线，从古人过河的独木舟，到现在的跨海大桥，A到B的距离越来越大。工程师的一生，或许就是与渡（弯）与跨（矩）纠缠在一起的一生。
一般来说，跨越的方式有两种，第一种是依靠结构的形状来承受负荷，凸起来的形成压力结构，凹下去的形成张力结构。就好像我们做平板撑的时候，你的身体就是一根简支梁，当你怀疑人生的时候，不妨弓起背，或者干脆把肚子贴在地上，这时候，你会感觉轻松很多。
▲形态轴承
但很多时候，空间和支撑条件的限制，以及教练的目光，都迫使我们必须把它拉直。这时候对于一根梁来说，下部拉伸，上部压缩，中间部分拉伸和压缩的幅度不大。偷懒的材料只会增加结构的负担，所以最好不要有。
▲梁的弯曲变形（下拉上压）
因此，跨度越大，越需要将材料集中在外侧，将中间挖空，形成桁架或张弦梁等拉压组合结构。
▲空间结构（通过拉伸和压缩来抵抗弯曲）
对于中小尺度，为了实现跨度，一般采用增加截面高度、改变截面形式的方式，相对来说拥有更大的操作空间，带来不一样的空间体验。下面我试着根据不同的材料逻辑，和大家简单聊聊中小尺度（约20m以下）下梁形式可能出现的一些变化。
混凝土梁
对于平面规则的建筑，可以采用预制混凝土梁，细节也会很引人注目。东京工业大学生命科学研究所就是我非常喜欢的一个例子。整个建筑都是清水混凝土。
▲东京工业大学生命科学研究所
次梁采用预制T型简支梁，两根肋组成一个单元，端部局部倾斜，增加截面抗剪能力，与主框架梁分离，营造自然吊顶感。
▲预制T梁
▲精致的边角处理
学校图书馆地下室为图书储存及阅览室，采用预制装配式混凝土梁板，梁高800mm，为阅览室创造了较大的空间。
▲预制混凝土梁板吊装
预制梁截面呈特殊的S型，槽口与设备管线、灯光相结合，达到室内不设吊顶的简洁效果。
▲预制S型混凝土梁室内效果
所以，对于那些想要追求一些人工成本高的建筑效果的人来说，预制下部结构是一个不错的选择。但有时业主有钱任性，想把它弄得尽可能贵、尽可能酷，比如下面这栋豪宅。
▲Hemeroscopium 住宅
Hemeroscopium住宅位于马德里，住宅建筑面积400平方米，于2008年竣工，工期仅7天，主要构件在工厂预制，现场组装。
▲工厂制造的V型柱
紫苑楼作为住宅，构件较大（约2.5m~3m高），层高在梁高范围内，除V形柱和部分桁架为钢结构外，其余均为工字形、槽形截面的预制混凝土构件。
▲施工流程说明
▲ 顶级花岗岩
此时这些预制构件既是梁又是柱，最后完工时，上面压了一块20吨重的花岗岩重物作为配重。我很难想象地震来临时会是什么样，只能默默地祝福这位业主一切顺利。
现浇混凝土梁常见的形状有矩形、倒梯形等，梁高一般为跨度的1/8~1/12左右，在展厅等高层空间中，有序的梁与侧窗、天窗的结合，带来漫射的光影变化。
▲莱昂MUSAC艺术论坛
可以在矩形横梁底部的凹槽内嵌入一些灯带，这样在视觉上会让横梁显得更加纤细，也可以作为吊顶使用。
对于变截面梁，结合弯矩的变化，有时可以尝试“卡拉特拉瓦”风格，整个结构的动态呼之欲出，但这种方式更适合规则的平面，否则模板工程量会十分巨大。
▲法国里昂火车站
▲伦敦金丝雀码头地下广场
当梁由单向过渡到十字网格时，可以得到菱形或井字形平面，梁的力传递也由单向变成双向，同时梁的尺寸可以适当减小。
▲米兰文化艺术中心
▲Sheats House——约翰·劳特纳
钢梁
与混凝土梁相比，钢结构梁的尺寸可以说较小钢结构雨棚图片，常规截面高度约为跨度的1/15~1/20。
▲钢结构构件尺寸估算
由于钢材加工成型工艺比较方便，截面形式有多种选择，包括单一多边形，组合截面，并且截面高度也可以根据弯矩要求在立面上改变。
▲钢梁剖面及立面
对于一些承受轻载荷的结构，例如遮阳篷，钢梁是一个不错的选择。
▲叶状结构树冠画廊
SAM 建筑事务所
▲天棚生产流程
将原有钢梁进行几何切割、错焊，形成蜂窝梁，不同的切割方式带来不同的节奏感。仍采用原有材料，将中间低效材料局部镂空，折算成截面高度，不仅提高抗弯能力，也方便机电管线的通过。但由于腹板的弱化，其稳定性值得关注。
▲蜂窝梁的制作及款式
▲芝加哥机场
在新的金贝尔艺术博物馆中，钢梁被分成两段，中间通过拉杆连接，梁与柱之间的关系也不同于常规的扁平连接，格构式的建造理念让整座建筑看上去十分轻盈。
▲金贝尔新楼
结合结构的受力特点、钢梁截面高度的变化、以及裸露的节点，大多数人看到它就会感受到结构的美。
▲诺丁汉大学游泳池
▲钢结构节点
木梁
梁源于木材，古时多用原木，现多用集成材，原木干燥后收缩率约3%左右，现代木结构多采用标准木材、经现代技术加工而成的工程木材料，如胶合木、CLT交错层压木等，这些材料的强度、耐久性、稳定性、环保性和经济性都远胜于普通木材。
▲集成材与原木对比
木梁多为单梁或平行双梁组合形式，双梁之间可设置灯槽等装置，也可在平面上采用不同形式的编织方案。
▲诺伊多夫体育馆
妹岛和世设计的大西多眼礼堂采用当地产的杉木，天花板为平顶钢结构雨棚图片，仅露出270米的高度，木梁看上去只是装饰，但实际上从端部到跨中截面不断增大，符合简支梁的弯矩变化。
▲龟兹多姆演艺厅
▲ 木梁剖面
由于木材不能像钢结构那样焊接，也不能像混凝土那样整体浇铸，因此接头基本上是铰接的。一个令人兴奋的当代木结构是苏黎世的 Tamedia 办公大楼（Tamedia Office Building, Zurich /2013），其接头处不依赖金属部件，而是使用木螺栓连接木梁和其他木结构。
▲Tamedia办公楼
为了建造 Tamedia 大楼，结构工程师首先计算了房屋框架所需木材的必要厚度。然后他们又增加了 4 厘米的厚度，以便在发生火灾时保护木材的内层。
▲钢木连接件
如今木结构节点大多采用钢木节点，利用钢材的可塑性和强度，在木结构节点处起到画龙点睛的作用。
玻璃梁
说到玻璃，我们的第一反应就是“脆”，没有延展性，对边界条件敏感。我们先来看一组玻璃和钢材的数据对比，基础力学性能低30%。所以目前来看，玻璃做结构不是很合适，但谁让它好看呢？所以在静定结构中使用玻璃，设计上也增加了安全冗余度。
▲玻璃力学性能
为了追求极致的通透感，可以尝试在小面积内采用较低的玻璃梁，这种做法一般在幕墙结构中比较常见。
▲玻璃肋梁
▲Pola美术馆
东京有乐町地铁站出口设有一个10米长的玻璃悬臂雨棚，由建筑师拉斐尔·维诺利设计，于1996年完工。
▲东京有乐町地铁站的悬臂雨棚
结构为四排平行互锁胶合增强玻璃板组成的悬臂梁，设计风荷载为每平方米5kN，地震作用最高标准，19mm厚玻璃板上开有直径72mm的孔，玻璃板采用搭接胶合，每根玻璃杆节点可承受12kN剪力。
总结：在日常工作中，我经常会和院里的建筑师合作一些项目方案的前期，除了快速反应方案，也会不断收集案例，推敲心中的小“执念”。对于大跨度的部分，往往能顺利确定方向，越是尺度越小，越要反复推敲，很难下结论。这也印证了“最简单的才是最好的，最难的”这句话。
“对高科技钢架、电缆和其他有限的建筑词汇的热情，或对水平和垂直梁系统的满足，是值得怀疑的。我们正在寻找的结构既不是强加的形式，也不是笨拙的骨架。” - Balmond
我们互相鼓励吧！
参考
1.《建筑结构的秘密》（作者：川口守）
2.
3.结构作为建筑。安德鲁·查尔森。
塞西尔·巴尔蒙德
5.维基百科
6.本文图片均来自网络，版权归原作者或网站所有
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