屋栋柱梁承受巨大重量,自然要有足够的“强度”。所谓材料“强度”,力学上是用以描述其抵抗破坏的程度。选择合理截面的梁木,就能增加其本身的强度。譬如说,有两根具有相同横截面面积的梁木,一根为圆形,另一根为方形,那么,实践证明,后者的强度比前者大。或者说,后者比前者能经受住更大的重载。
在人类文明的进程中,起初人们以为,原始的圆木比加工成其它形状的木料更坚固。他们往往将一根圆木原封不动地放在屋宇上作栋梁。后来才发现,这经验并不可靠。于是,将栋梁加工成正方形或矩形。在应用矩形梁时,起初人们又总是习惯地按木料在地面上的自然稳定位置架梁,也就是说,将其截面的长边a作宽度,短边b作高度架于屋栋上。这种架梁方法,往往招致梁断屋塌的后果。这个教训逐渐使人们懂得,架梁时必须将其自然位置倒过来,则以其长边a作高度,(图2-18)从而安全度大大加强。
令人惊讶的是,古代中国人早在公元前5000年就开始使用矩形梁木,且架梁的方法也十分科学。从浙江河姆渡遗址中挖掘出许多矩形梁木,图2-18所示的架梁方法也被那时的河姆渡人所采用。尤其是,几十根梁头榫的断面,其高与宽分别是22.5厘米与5.5厘米,高与宽之比近似于4∶1。这个经验截面在远古时代是相当科学的。
图2-18 安装梁木,以其截面的长边a作高
据《国语·鲁语》载,鲁成公十六年(公元前575年)时,建筑师已总结出“不厚其栋,不能任重”的经验。这个经验是符合科学道理的。“厚”字可以理解为矩形梁的高,“厚其栋”就是要增加矩形梁木的高度。春秋时期的建筑师已从经验中知道了增大矩形梁木截面的高度对于承重的重要性。
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