古代结构力学实践：溯源工程成果

在建筑结构方面，根据浙江余姚河姆渡新石器时代遗址考古发现，早在六千年前，我们的祖先就已经建造了木框架结构房屋（木构件分为桩、柱、梁、板，采用榫卯连接），逐渐告别利用天然结构巢居和穴居的原始状态。三千年前《周礼》中的《考工记》就已经记载了各种建筑的形式和制式。在汉代王延寿的《鲁灵光殿赋》中曾出现“结构”这一专有名词。

在水工结构方面，公元前256～前251年秦朝修建的岷江水利枢纽工程都江堰（图1-1）创造了用竹笼装卵石堆砌的堤坝结构，使用至今。其结构之简单，规模之宏伟，堪称世界之最。

在桥梁结构方面，我国有三大名桥、三大发明。如图1-2所示，605～618年隋代修建的河北赵县安济桥（也称赵州桥）为敞肩石拱桥，造型优美、结构合理。此外，宋朝的广东潮州广济桥（开关活动式）和福建泉州万安桥（也称洛阳桥，筏形基础，砺房胶固），其独特的结构形式在世界上也都绝无仅有。

图1-1　都江堰

图1-2　赵州桥(www.xing528.com)

当然，古代工程结构是根据经验和粗略计算建造的，多数以失败告终，留存至今的只是少数的成功典范。我国虽然也留下许多宝贵文献，如东周时的《考工记》、北宋时的《营造法式》、明代的《鲁班经》，但当时还没有系统的结构分析理论。古埃及人的金字塔和雅典神庙（图1-3）著称于世，他们在将建筑技术向前推进时发展了静力学法则。有伟大建筑师美誉的古罗马人在建筑物中广泛采用半圆拱形（图1-4）。可惜希腊人和罗马人在建筑工程中所积累的许多知识大部分在中古时代已经失传。

图1-3　雅典神庙

图1-4　古罗马半圆拱建筑