結構工程的歷史很短,一般認為18世紀中葉隨著第一次工業革命的爆發後,社會分工細化,土木工程逐漸成為一門獨立的學科,結構工程是其中的一個分支,結構工程的發展,必然要提到義大利工程師也是建築師 Pier Luigi Nervi。

除非新的結構思想是建立在切實有效的施工基礎上的,否則它們是無用的_Pier Luigi Nervi
混凝土詩人Pier Luigi Nervi
皮埃爾·路易吉·奈爾維(Pier Luigi Nervi)因為對混凝土技術、薄殼結構鋼絲網混凝土、混凝土工程預鑄構件等進行了一系列的創新應用,奈爾維又被稱為「混凝土詩人」是二十世紀最傑出的結構工程師和建築師之一。
奈爾維創造一系列創新的結構,深入探索了鋼筋混凝土的極限,在過程中促使混凝土在隨後幾年到來的建築運動中佔有一席之。
什麼是鋼筋混凝土?
鋼筋水泥就是加強型混凝土的進化版,其實材料、組件都相同,像鋼筋,鋼材和混凝土,但是它們是以一種非常新的方式進行組合,因此,與普通加強型混凝土相比,鋼筋的使用率非常高。

在這個鋼筋混凝土中,可以看到一個鋼筋編織網,在兩個方向上都有鋼筋,實際上它就是鋼筋網。
可以製作出最大厚度為2.5公分的鋼筋混凝土,這樣,就得到一種非常耐久的材料,比鋼筋混凝土更像鋼的特性,但價格便宜。
因此,這種材料在1943年首次獲得專利,然後在1944年開發,在一些護城河和羅馬的瑪麗安娜別墅中首次使用。
這是一個完全用鋼筋混凝土建造的建築,20公尺長,12公尺寬。
這是一座很大的建築,但是這座建築的每個部分包括窗框,都是用鋼筋混凝土建造。
窗框都是用混凝土製成,而這座建築物的牆壁也是用鋼筋混凝土製成,鋼筋混凝土的牆厚2.5公分,外形很堅固,是波紋狀,牆面的抗壓能力由它的構造類型決定,因為如果沒有2.5公分厚的材料,就無法達到合適的抗壓力。
因此,要建造這座建築物,首先要搭起金屬絲網,然後是工人手工操作。
奈爾維在那段經歷中在那項測試中也瞭解到 他無法在板模上使用鋼筋混凝土 來進行現場澆置
他必須結合兩項專利 即兩項發明,並獨創出奈爾維系統 於是,他在基地上完成鋼筋混凝土預鑄構件的生產 然後將其放在鷹架上 隨後與混凝土澆鑄板重新結合 採取這種現場建造的經驗 奈爾維瞭解到他需要同時使用鋼筋和預鑄件 進而進行有效的施工
混凝土大跨度空間結構
1947~1949年奈爾維負責建造 義大利都靈展覽館B廳 這是一個用於汽車展覽的展廳 這是一座非常大的建築 在非常短的時間裡驗證所有奈爾維系統的可能性 因為他可以將工作分成兩部分 一部分是他的預鑄的構件 即波浪般的大拱頂構件
基本上他使用了鋼筋混凝土預鑄材料以及現場澆鑄的方法來創造這個結構是一種混合施工體系是一個混合構造
都靈展覽館也奈爾維的絕妙傑作
於1948年開幕
僅用了10個月就舉辦了一次汽車展覽
奈爾維不僅因為他在結構工程方面的才能而受到認可
而且他在藝術方面也受到認可
都靈展覽館由幾個拱組成 這些拱被分成為約4公尺長、2公尺寬和1.5公尺深的部分 就像把拼圖拼湊在一起 這些都是波形的鋼筋混凝土預鑄構件 它們都預先組裝好了
從組裝過程來瞭解其構建過程 第一步是開始就地澆鑄工作 在同一個月裡他們同步開始製造這種波浪形構件 這種由鋼筋混凝土製成的的波形構件 它們非常輕 可以很方便地在施工現場移動 而且,很多工人都可以一起工作 所以這項工作進行得非常快 所有的工人可以在同一時間生產出很多件東西

最後,他們將這些波浪放在隔板上 隔板在這裡起著關鍵作用 因為這其中的每個構件都必須由起重機吊起 因此它們必須足夠堅硬 以免在舉升時變形
所以,他們把這些波形構件 放在一個Innocenti鷹架的頂部 就是這個帶輪子的(如下圖所示) 你可以自由的移動它
這個叫做Innocenti鷹架 這是奈爾維在整個營建過程中使用的特殊鷹架 它對於他和他的計畫而言非常特別 這個鷹架在當時的義大利非常流行
在很多工程建設中 這個鷹架是隱形的主角 比如高速公路上的橋梁 在義大利到處都是
起重機來吊起這些預鑄件 並將其安置在鷹架的頂部 所有這些預鑄鋼筋或鋼筋混凝土構件放在一起 隨後將它們拼接起來 有一個就地澆鑄的部分 該部分重新拼接起所有的構件 並再次形成整體 因此,預鑄構件中必須具有突出的鋼筋 或突出的部分才能擁有接頭
在波浪型構件的底部和頂部都有一個客製化的位置 兩條構造線共同作用 完成鋼筋混凝土預鑄件的拼接任務 並且,所有這些部件組裝構成非常優雅的空間 這是非常經濟的設計 並且由於這些預鑄部分具有能夠開窗的空間 因此,這裡會有很多自然光進入 這種大跨屋頂建築
跨度97公尺的拱形屋頂是用鋼絲網水泥 預鑄的V字形斷面構件 在現場拼裝起來的 構件用橫隔板增強剛度 腹壁處開洞以減輕構件自重 並作為採光洞口
在沿跨度方向的預鑄構件間配置鋼筋 澆灌混凝土作肋 使整個屋頂連成整體 支座柱子按傳力路線傾斜 上部成扇狀展開承接屋頂,結構合理,造型美觀 在他後期作品羅馬小體育館 羅馬大體育館、梵蒂岡會堂等 設計中都能隱約看到都靈展覽館的影響
在大廳的盡頭還有一個美麗的半圓形穹頂 它也使用相同的奈爾維系統建造 但技術略有不同

什麼是Tavelloni
Tavelloni是一種構件形式
通常是類似菱形形式,用於創建穹頂
穹頂是由上千個碎片構件組成
這些碎片都是由內部預鑄準備好
當把一個放在另一個附近
他們就形成了一種通道你可以用來澆鑄和處理裂口
所以,這些都是隱蔽的承重結構 但都在穹頂內,它們使穹頂具有抵抗力 這種菱形構件的最重要用途是在這座這座體育場館中
所以,在圖片中看到的鋼筋混凝土 被用作永久性構造的一部分 就像在展覽大廳一樣在上面澆鑄混凝土 因為這些Tavelloni在末端 有小的唇狀構造或肋骨形構造
它多多少少形成了肋骨形通道 而且是成百上千個小構件 被組裝在一起構成整個結構 這是一個非常巧妙的設計 和我們現在掌握的結構的設計非常相似
除了使用鋼筋和預鑄構件 作為永久性構造部分之外 有時他不把它作為結構的永久部分 而是作為一種可重複使用的形式 例如1949年在波隆那的新煙草工廠

這些預鑄鋼筋混凝土構件基本上 被用於構成面板的肋架 而且,以同樣的方式將這些鋼筋混凝土構件 放置在Innocenti鷹架的頂部
將這些構件放置在平台上 平台放置在鷹架上然後澆鑄混凝土 在此之前,有加固型鋼筋 當混凝土硬化時,這個平台開始降低
然後這個帶輪子的鷹架 移至下一個位置,抬起、傾倒 因此,採取重複使用這種形式 使用這些帶輪子的Innocenti鷹架 可以節省建築成本 並以不同的方式使用了鋼筋混凝土和預鑄構件
同樣,在這種情況下 採取不使用木製模板 奈爾維將自己跳出了傳統帶有尖銳角度的 屋頂構件的思維方式 因此,你可以在波隆那煙草工廠屋頂上 看到這些轉角都是圓滑的 進而產生了不同的審美觀 比我們通常看到的直角形的肋板角更有美感
由此可見 奈爾維在思考設計時非常在意建造過程 對他而言 設計和建造都是相輔相成的
除了上述的展館 1931年的佛羅倫斯Artemio Franchi 體育場 也值得細講一下 這是奈爾維的第一個重要作品 體育場主席台上方的雨篷懸挑24公尺 輪廓近似於彎矩曲線,簡潔清新 是一次大膽的嘗試
佛羅倫斯Artemio Franchi 體育場的看台挑簷
佛羅倫斯Artemio Franchi 體育場看台,連接上下層看台的螺旋形樓梯蜿蜒而上
用混凝土材料塑造曲面形態 難點在模板工程 奈爾維的方法是以細鋼筋按設計形態彎曲成框 再罩以鐵絲網,噴射砂漿成形並抹平 以成形後的鋼絲網水泥板 作為現場澆置混凝土結構的模板 這種輕薄的模板本身也是承載結構的一部分 具有很好的強度
結語
1824年波特蘭水泥發明。1853年鋼筋混凝土第一次應用於結構工程。直到20世紀初,鋼筋混凝土的設計理論仍尚不成熟。 奈爾維憑借著敏銳結構直覺,在沒有嚴密計算條件的情況下,創作出了形態優美的鋼筋混凝土作品,賦予了混凝土以生命。 在他作品的影響下,並且借著第二次世界大戰戰後重建的機會,混凝土成為了主流的結構工程材料。之後,奈爾維將鋼絲網水泥模板技術改造為預鑄裝配式混凝土技術。他充分發揮了混凝土材料在大跨度結構中的潛力,同時也表達了建築的美和建造方法的巧妙。 用這個方法做成薄壁曲面構件應用於混凝土薄殼、折板殼中,成為他作品的一個代表性元素。