既然三角形最坚固，为什么建筑结构不是金字塔的模样呢？

前几天我们实验室一位同学的室友来帮我们扎钢筋，她是学心理学的，扎钢筋的时候她就问我，「既然说三角形最稳固，为什么我们的建筑里很少看到三角形呢？」


「你看我们正在扎的钢筋笼子，看上去是一个一个的矩形，对吧？」

「对啊对啊。」

「你看这两条边是不是直角三角形的两个直角边？」

「是啊。那这个三角形的斜边在哪里呢？」

「我们说这是钢筋混凝土结构，现在我们有了钢筋了，混凝土在哪里呢？」

「好像是扎完钢筋笼，再浇筑混凝土，把钢筋浇筑在混凝土里面？」


「没错，所以里面的混凝土凝固之后就是这个斜边。」

「每一个矩形都是吗？」

「是的。看上去我们是在扎一个一个的矩形，其实等混凝土凝固之后，这都是一个一个的三角形。」


也许在您看来，房子是这样的，四四方方，没有任何三角形。


后来您偶然知道，原来里面是有钢筋的。不过还是没有三角形啊？

可是在我这样的结构工程师眼里，房子其实是这样的。

密密麻麻的全是三角形。

PS

一根混凝土梁，纵筋和箍筋组成矩形网格；上面站一个人，这个人的重量到底是怎么传递到两端的支座的呢？

混凝土梁本身就是拉压杆组成的桁架模型。假设站在上面的人的重量是100，那梁底部的纵向钢筋需要多少呢？需要至少能承受200的拉力。箍筋需要多少呢？需要至少能承受50的拉力。混凝土的厚度和强度需要多少呢？中间顶部的混凝土需要承受150的压力，斜45度方向的混凝土需要承受70.71的压力。

不仅仅是钢筋混凝土梁，钢结构的梁也同样如此。

大跨度的钢结构梁通常要带有竖向加劲肋，这些竖向加劲肋和上下翼缘组成了腹板的矩形网格。（图片来源： http://www.steelconstruction.info/File:R25_Fig11.png ）

如果梁是钢结构的，同样也是三角形组成的桁架模型。在钢结构梁的抗剪计算中，如果竖向加劲肋的间距不是太大，完全可以考虑对角线方向的 TFA （Tension field action）对抗剪承载力的贡献。