既然三角形是世界上最稳固的结构，为什么建筑不都做成金字塔的样子呢？
你这个问题问得太好了！很多时候，我们看到金字塔那种宏伟壮观的景象，又听过三角形是“最稳固结构”的说法，难免会想：既然这么好，为什么现在的建筑不都学它呢？这背后其实涉及到很多学问和现实考量，远不止“稳固”这么简单。
首先，咱们得捋一捋“三角形最稳固”这个说法到底是怎么来的。
为什么说三角形最稳固？
你可以拿三根小木棍或者吸管，用胶水或者胶带把它们连接起来，组成一个三角形。你会发现，无论你怎么用力去推它、拉它、甚至扭它，这个形状都很难改变。但如果你用四根木棍搭一个正方形，很容易就能把它压扁成一个菱形。这是因为三角形的三个顶点和三条边构成的几何形状，它的内角和是固定的180度，边长一旦确定，角度也就唯一确定了。不像四边形，就算边长不变，你也可以通过改变角度让它发生形变。
这种“不易形变”的特性，让三角形在工程领域备受青睐。很多桥梁、塔架、起重机，甚至是我们自行车车架上的很多连接处，你都会看到三角形的影子。这些结构需要承受各种方向的力，三角形能有效地将这些力分散开，避免在某个点过度集中，从而达到稳定和承重的目的。比如，桁架结构就是利用大量三角形组成的框架来分散载荷。
既然三角形这么厉害，为什么建筑不都做成金字塔？
这里我们就得进入“现实世界”的考量了，它可不像搭积木那么简单。原因有很多方面，咱们一点点来看：
1. 空间利用率的问题：
想想金字塔内部的空间。越往上，面积越小，最顶端几乎就是一个点。这对于现代建筑来说是个巨大的浪费。现代建筑需要的是宽敞的、可利用的内部空间，用来办公、居住、购物等等。金字塔的形状决定了它内部空间随着高度的增加而急剧缩小，这使得它很难满足我们对室内功能的需求。你想在金字塔的顶端设一个大办公室，或者一个宽敞的客厅，那简直是天方夜谭。
2. 功能性和实用性：
金字塔最典型的作用是陵墓。它提供的是一个封闭、稳固的存储空间。但现代建筑的功能要复杂得多，需要采光、通风、人员流动、设备安装（比如电梯、空调管道）、防火通道等等。金字塔那种层层收缩的结构，很难布置这些现代建筑必需的元素。你很难在里面安装电梯，也很难保证足够的采光和通风。
3. 建造和维护的复杂性：
建造巨大的金字塔本身就需要极其庞大的人力物力，以及对石块精密的切割和堆叠。即使我们今天有现代化的起重设备，要建造一个巨大的、比例上跟金字塔一样的多层建筑，其复杂性和成本也是非常高的。更别提内部的装修和后期的维护了。想象一下，在一个倾斜度很大的墙面上进行室内装修，或者检修空调系统，那得多费劲？
4. 日照和外部环境的适应性：
金字塔那种巨大的斜面，在阳光直射下会变成巨大的反射面，可能会引起眩光问题，影响周围环境。在不同的季节、不同的时间，日照角度也不同，这些斜面受到的热量也会不一样。虽然它整体稳固，但对于气候变化和日照的精细调节，它并不如现代建筑的垂直墙面和窗户那样灵活。
5. 城市规划和土地利用：
金字塔占地面积巨大，特别是底部。在寸土寸金的城市里，建造如此占地面积的建筑，而且内部空间利用率不高，是不切实际的。我们更倾向于建造高层建筑来提高土地利用效率。
6. 美学和设计的多样性：
虽然金字塔有其独特的、宏伟的美学价值，但建筑的美学是极其多元化的。人们追求的不仅仅是稳固，还有轻盈、通透、线条流畅、空间变化等各种感受。如果所有建筑都长成一个样子，那世界该多么单调啊！现代建筑师们热衷于探索各种几何形状和结构，来创造出更丰富多彩的视觉体验和空间感受。
那三角形在现代建筑中就没有体现了吗？
当然不是！上面我也提到了，三角形的稳固性在很多地方都有体现，只是不是以“整体金字塔状”出现。
桁架结构： 无论是屋顶、桥梁还是高层建筑的框架，三角形组成的桁架结构无处不在，它们是分散荷载、保证结构稳定性的关键。
支撑结构： 许多建筑的斜柱、斜梁，或者一些特殊的造型，都会巧妙地运用三角形的力学原理。
景观和装饰： 有些现代建筑的立面设计、屋顶造型，或者内部空间分隔，也会采用三角形的元素，既有装饰作用，又能利用三角形的几何特性。
所以，“三角形最稳固”是一个非常重要的力学原理，在建筑设计中发挥着不可替代的作用。但建筑的建造是一个综合的艺术和科学，它需要考虑空间利用、功能需求、经济成本、人文环境以及美学等多方面因素。金字塔作为一种特定的结构形式，在某些方面（如陵墓）达到了极高的稳固性和象征意义，但在现代社会，它很难成为主流的建筑模式。我们更倾向于将三角形的“稳固基因”融入到各种更灵活、更实用的现代建筑结构中。
首先，咱们得捋一捋“三角形最稳固”这个说法到底是怎么来的。
为什么说三角形最稳固？
你可以拿三根小木棍或者吸管，用胶水或者胶带把它们连接起来，组成一个三角形。你会发现，无论你怎么用力去推它、拉它、甚至扭它，这个形状都很难改变。但如果你用四根木棍搭一个正方形，很容易就能把它压扁成一个菱形。这是因为三角形的三个顶点和三条边构成的几何形状，它的内角和是固定的180度，边长一旦确定，角度也就唯一确定了。不像四边形，就算边长不变，你也可以通过改变角度让它发生形变。
这种“不易形变”的特性，让三角形在工程领域备受青睐。很多桥梁、塔架、起重机，甚至是我们自行车车架上的很多连接处，你都会看到三角形的影子。这些结构需要承受各种方向的力，三角形能有效地将这些力分散开，避免在某个点过度集中，从而达到稳定和承重的目的。比如，桁架结构就是利用大量三角形组成的框架来分散载荷。
既然三角形这么厉害，为什么建筑不都做成金字塔？
这里我们就得进入“现实世界”的考量了，它可不像搭积木那么简单。原因有很多方面，咱们一点点来看：
1. 空间利用率的问题：
想想金字塔内部的空间。越往上，面积越小，最顶端几乎就是一个点。这对于现代建筑来说是个巨大的浪费。现代建筑需要的是宽敞的、可利用的内部空间，用来办公、居住、购物等等。金字塔的形状决定了它内部空间随着高度的增加而急剧缩小，这使得它很难满足我们对室内功能的需求。你想在金字塔的顶端设一个大办公室，或者一个宽敞的客厅，那简直是天方夜谭。
2. 功能性和实用性：
金字塔最典型的作用是陵墓。它提供的是一个封闭、稳固的存储空间。但现代建筑的功能要复杂得多，需要采光、通风、人员流动、设备安装（比如电梯、空调管道）、防火通道等等。金字塔那种层层收缩的结构，很难布置这些现代建筑必需的元素。你很难在里面安装电梯，也很难保证足够的采光和通风。
3. 建造和维护的复杂性：
建造巨大的金字塔本身就需要极其庞大的人力物力，以及对石块精密的切割和堆叠。即使我们今天有现代化的起重设备，要建造一个巨大的、比例上跟金字塔一样的多层建筑，其复杂性和成本也是非常高的。更别提内部的装修和后期的维护了。想象一下，在一个倾斜度很大的墙面上进行室内装修，或者检修空调系统，那得多费劲？
4. 日照和外部环境的适应性：
金字塔那种巨大的斜面，在阳光直射下会变成巨大的反射面，可能会引起眩光问题，影响周围环境。在不同的季节、不同的时间，日照角度也不同，这些斜面受到的热量也会不一样。虽然它整体稳固，但对于气候变化和日照的精细调节，它并不如现代建筑的垂直墙面和窗户那样灵活。
5. 城市规划和土地利用：
金字塔占地面积巨大，特别是底部。在寸土寸金的城市里，建造如此占地面积的建筑，而且内部空间利用率不高，是不切实际的。我们更倾向于建造高层建筑来提高土地利用效率。
6. 美学和设计的多样性：
虽然金字塔有其独特的、宏伟的美学价值，但建筑的美学是极其多元化的。人们追求的不仅仅是稳固，还有轻盈、通透、线条流畅、空间变化等各种感受。如果所有建筑都长成一个样子，那世界该多么单调啊！现代建筑师们热衷于探索各种几何形状和结构，来创造出更丰富多彩的视觉体验和空间感受。
那三角形在现代建筑中就没有体现了吗？
当然不是！上面我也提到了，三角形的稳固性在很多地方都有体现，只是不是以“整体金字塔状”出现。
桁架结构： 无论是屋顶、桥梁还是高层建筑的框架，三角形组成的桁架结构无处不在，它们是分散荷载、保证结构稳定性的关键。
支撑结构： 许多建筑的斜柱、斜梁，或者一些特殊的造型，都会巧妙地运用三角形的力学原理。
景观和装饰： 有些现代建筑的立面设计、屋顶造型，或者内部空间分隔，也会采用三角形的元素，既有装饰作用，又能利用三角形的几何特性。
所以，“三角形最稳固”是一个非常重要的力学原理，在建筑设计中发挥着不可替代的作用。但建筑的建造是一个综合的艺术和科学，它需要考虑空间利用、功能需求、经济成本、人文环境以及美学等多方面因素。金字塔作为一种特定的结构形式，在某些方面（如陵墓）达到了极高的稳固性和象征意义，但在现代社会，它很难成为主流的建筑模式。我们更倾向于将三角形的“稳固基因”融入到各种更灵活、更实用的现代建筑结构中。
网友意见
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。
如果您感兴趣的话，还可以猛戳：
最后，大家来看看知乎日报的评论水平。
看来他们的水平，真的是比我不知道高到哪里去了。
欢迎水平比我高的朋友们在 Instagram 上关注我：https://www.instagram.com/reinforced_handyman/
稳是稳，空间利用效率低了。
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