科学中国人十年优秀论文选

楼上的，是否应该加入洛伦兹变换和动量方程及动能方程？

爱因斯坦相对论分狭义相对论和广义相对论,现在普遍研究的是狭义相对论,就狭义相对论而言,主要公式是洛仑兹变换.很遗憾,这时传不上数学表达式,我建议你到新浪,百度,谷歌等网上的搜索<杨金城相对论研究>,有很多相对论论文都能回答你的问题. 在<相对论的基本原理>(<科学中国人十年优秀论文选>论文);<相对论新论的基本原理--纪念爱因斯坦相对论发表100内年>(四川师范大学学报2005年版)上面的论文有公式,有推导过程,对学习和研究相对论很有帮助.

建筑的产生和演变是在自然和文化的基础上发展起来的。地球历史的发展，有了自然的地域性，接着，人类历史的发展，也有了文化的地域性。因此，地域性是建筑的客观规律，是灵魂的所在。我国幅员辽阔，自然环境多样，历史悠久，文化源远流长，不同地域的人们，从自己的生活起居、风俗习惯、审美情趣，营造了许多各式各样适合当地条件的居住建筑，真是“一方水土养一方人”。但近来在西方建筑文化的冲击下，居住建筑的“趋同现象”十分普遍，大城市的克隆海外、小城市的克隆大城市、内地的克隆沿海、村镇的克隆小城市，再无特色可言，这是可悲的，我们应该正本清源，加强建筑地域性的研究，把传统的建筑经验与现代科技结合起来，使居住建筑能全面体现当地的物质、精神、经济、艺术和科技的综合成果，为广大人民的康居服务，以下以黄土高原为例加以研讨。

一、建筑的自然基础

自然是建筑的基础，我们应该认识自然、尊重自然、利用自然，走人—建筑—自然相和谐的康庄大道。

1）气候：黄土高原，冬季1月最冷，月平均温度－～－10℃之间，夏季7月最热，月平均温度在16～27℃之间。年降水量在220～770mm 之间，降雨集中在夏季，冻结深度一般在～之间。

2）地貌：黄土高原的地貌是三面环绕山脉，东有太行山、南有秦岭、西有祁连山，只有北面没有大山相隔。在这辽阔的地区内，又被若干个大小不等的山脉所分割，构成了许多大大小小各具特色的山间黄土区，如陇西高原区、陕甘高原区、关中盆地区、太原盆地区、伊洛河盆地区等。在这些区内，都有各具特色的河谷、阶地、分水岭、高原、丘陵、冲沟、陡崖，以及次一级的沟、壑和塬、梁、峁等。城市都位于阶地上，村镇都坐落在高原和冲沟两侧的陡崖里。

3）岩土：黄土高原的特点是黄土有广泛分布。黄土有湿陷性黄土和非湿陷性黄土之分：湿陷性黄土主要是晚更新世马兰黄土和全新世的现代黄土；非湿陷性黄土主要是中更新世离石黄土和早更新世午城黄土。对地面建筑来说，由于湿陷性黄土大面积地出露地面，影响很大，是一种特殊地基土，是一种地质灾害。从20世纪50年代建设大西北开始，我们就研究编制了建筑规范，保证建设的顺利开展。对地下建筑来说，黄土是一种很好的洞室围岩，众多而悠久的黄土窑洞的存在就可说明，在20世纪60年代中期建设内地时，我们就结合建设的需要，利用了这种独特的黄土条件，进行工业黄土洞室建筑的试验研究，并编制了技术条例，满足了当时建设的需求。

4）地下水：黄土高原的地下水属于松散沉积的孔隙水，高原地区的地下水埋藏很深，一般在30～80m 不等。河谷地区的地下水的埋藏条件很复杂，埋藏较浅，通常在20m 以下，一般由高阶地向低阶地而变浅。黄土高原地下水的埋藏条件与湿陷性黄土地基和黄土窑洞的存在有关，无地下水的黄土层，才有黄土窑洞和湿陷性黄土的可能，相反，有地下水的黄土层，既无黄土窑洞，也无湿陷性黄土。

5）动力地质：黄土高原的地质灾害的特点，在高原地区主要有黄土岩溶、冲沟、滑坡、崩塌等，河谷地区主要有山洪、泥流、洪水、砂井砂巷、古墓坑、人工土等。地震虽然主要分布在河谷断裂带上，但波及范围较广，常与滑坡群相联系，黄土窑洞的洞口，常受地震滑坡、崩塌的威胁。地面建筑受地震的威胁更大，因为地下建筑的抗震性比地面建筑强。

6）建筑材料：黄土高原的建筑材料主要有取之不尽的黄土，用黄土作土坯，作土拱，作夯土墙，在黄土层中挖黄土窑洞，用黄土烧成砖瓦。至于水泥、钢材、玻璃等材料，这些都是耗能高的工业产品了。

二、建筑的文化积淀

建筑是凝固的，又是有生命的，蕴含着浓厚的人文思想，是文化的载体，通过建筑的物质形态，如布局、结构、形式、风格、生态等，能反映出传统思想与现代精神相结合的地域文化、养生文化、审美文化，提升人的品位。

1.建筑布局

建筑布局主要受功能的制约，如临近水源、方便交通、争取日照、防寒防暑和利于生产和生活等。黄土高原的先民开始在河流阶地上聚落，如半坡村遗址，直到现在，人口都集中在阶地上的城市里，阶地是条形的平地，城市的布局也是条形的。农业生产有耕作半径的限制，农民因此迁到高原、丘陵各地去，大多数聚落在冲沟的陡崖处，挖黄土窑洞而居，俗有见村不见房之说，显示出建筑布局的特色。

2.建筑结构

1）黄土窑洞结构，黄土窑洞的拱顶一般为半圆式或椭圆式曲线，内部无衬砌或者有防护性衬砌，正面有门窗，窑体宽一般～，进深一般大于8m，净高一般～，洞室内火炕或灶台的烟囱都穿过顶土层通向室外，窑洞一般在黄土冲沟的陡崖上开挖，也有在平地从地面下挖一个大天井，再在天井向四壁上挖洞成为地下的四合院。现在随着经济的发展，黄土窑洞的结构也有了进步，有的用砖、水泥衬砌起来，与工业黄土洞室相似，也有用砖把洞面砌上，使黄土窑洞更结实、安全和美观。

2）地面建筑结构，有如下几种：①土木结构，一般以简易的梁柱传递上部荷载，以土坯或土夯实墙围护，内部一般以土坯间隔。屋顶坡度大，且向天井的一面倾斜，以茅草覆盖防水。②砖木结构，以木构架传递上部荷重，砖墙围护，或以木柱与砖墙共同承担上部荷重，内部一般以砖和土坯间隔，屋面为坡屋顶，上面覆盖青瓦，这是传统富裕人家的结构形式。③砖混结构，随着建材生产的发展，砖混结构的建筑逐年增多，形式不断变化，有砖墙承重钢筋混凝土梁板结构；砖墙横向承重，圆孔空心楼板和层面板结构等，这是近来新建房的结构形式。④钢筋混凝土结构的钢结构，在城市中的高楼大厦，都是这两种结构建成的。结构形式的采用，要考虑居住质量和建造成本，要符合可持续发展战略，不能作简单的优劣评价。

3.建筑形式和风格

1）黄土窑洞的平面布局与地面建筑相似，一般是三孔至五孔呈一条形和折形带院落的形式，差别是洞与洞间隔的支撑土体代替了房间与房间的横隔墙，这是开挖在冲沟崖上的一类，数量比较多。另一类是井式的窑院，在一块平坦的地方，从上而下挖个天井式的深坑，形成露天场院，然后在炕壁挖成正窑和左右侧窑，成一明两暗的形式，正面住人，两侧窑做储藏室或饲养家畜，四面都可挖窑，最终成为四合院窑。黄土窑洞的立面造型简单，洞体埋在黄土中，只能见到洞面的门和窗，外装饰面积小，人工造物少，这形成了特殊的居住景观，使人与自然有更多的交流与融合，呈现出独特和建筑风格。在深切的冲沟崖上，自上而下常有三四层，甚至更多层的窑洞，人工造物虽然同样少，但更丰富了这种独特的居住景观和建筑风格，真使人有回归自然之感。

2）地面建筑的平面布置，一般是三开间、五开间成条形、折形带院落的形式，也有三合院和四合院。立面造型的主要特点是屋脊在外墙边，坡向天井，俗称“房子一边盖”，是关中一怪，其他造型与华北地区相似。城市的居住建筑主要是“方盒子”的多层建筑，大多数是“趋同”的产物。

4.建筑生态

建筑生态是在建筑与自然之间保持整体协调的关系，以及循环、平衡物质能量的能动关系。黄土高原是中华文化的发源地，劳动人民在认识自然、利用自然上有着丰硕的成果，居住建筑是其中的一部分，有许多符合生态的要求，如：① 在利用气候方面，地面建筑的正房都坐北朝南，以争取南面的光照，防止北面的风沙，黄土窑洞也是一样，都开挖在冲沟的阳面，为争取日照防风沙。② 在利用地形方面，地面建筑随地表的变化而变化，黄土窑洞更是如此，随山就势，高低错落。③在利用土质方面，黄土窑洞最为典型，是很好的地下居住建筑，它节约能源，洞内冬暖夏凉，温度和湿度都较稳定，适宜人的居住或保存物资；它节约土地，不仅不占地，而且挖出来的土还可以造地；它节约材料，不仅只需少量的防护材料，而且取得了空间资源，另外还有防噪音、防辐射的优点，但更突出的优点是造价低、施工方便。黄土窑洞是祖先穴居一直沿用下来的建筑，现在看来是存在许多生态因素，只要利用现代科技去完善，增加现代文明的舒适度，它的生态优势会更加发扬光大。建筑生态是与建筑所在地域的自然、社会、文化、科技等综合条件密切相关的。只有融合了地点的综合条件，才能达到最优的建筑生态。

三、两点意见

1）加强建筑地域性研究，克服建筑“趋同现象”。建筑的地域性是客观存在的，是建立在区域科学的基础上的。我们应自觉运用这一规律为建设的现代化服务。1985年，根据原城乡建设环境保护部乡村局的任务，我们开展了村镇建筑综合自然区划的可行性研究。1988年完成了《中国村镇建筑综合自然区划》的研究报告，初步提出了将全国划分为8个大区，37个亚区的方案，黄土高原是8个大区之一，基本满足了建设行业在村镇建筑方面制定技术政策和宏观指导的需要，根据建设部“八五”科学技术研究项目，我们在西南的贵州省和华东的江苏省进行了省域的村镇建筑综合自然区划与建筑体系的试点研究。1994年和1995年先后完成了这两个省的研究报告，除供所在省参考使用外，同时还初步总结出《村镇建筑综合自然区划与建筑体系研究》（省域的理论和实践）这一成果，后来又在华北的河北省做试点工作，2001年完成研究报告。在我国的农业区划中，农村居民点的状况和特点，是农业区划的若干内容之一，也取得了很好的相应成果。在建筑界，各地民居的研究、生土建筑的研究和传统村镇聚落景观分析的研究等，在反映和总结我国建筑在地域特点上都取得了可喜的成就。在长期生产实践中，在城乡建设的各个规划阶段，都要获得规划的基础资料，在整理和表现资料时，也要进行各式各样的区划工作。在建筑群和建筑物的勘察、设计、施工和使用时，也都要结合地方的特点，考虑建筑条件的异同，使其建设能更好地符合实际，达到经济合理、舒适和美观。这方面的工作经验是大量的，但至今尚未花力量去总结。总之，上述的研究工作和生产实践，都从不同范围、不同侧面揭示、丰富和深化了建筑地域性的内涵。目前，建筑的“趋同现象”主要在城市，尚少波及农村，特别是中西部农村。现在及时研究建筑的地域性，可以提高人们对地方实际情况的认识，警惕、克服建筑的“趋同现缘”，更好地贯彻“因地制宜”的原则和方法，这是十分必要的。

2）提倡绿色建筑，走可持续发展之路。绿色建筑是人类实现可持续发展战略的重要组成部分，是为解决人类面临土地减少、能源危机、资源短缺、生态失衡等重大问题在建筑方面的努力。什么是绿色建筑，根据清华大学、中国建筑科学研究院等单位专家的研究认为，绿色建筑是指为人类提供健康、舒适的工作、居住、活动空间，同时最高效率地利用能源，最低限度地影响环境的建筑物。根据这些内容和要求，黄土高原的黄土窑洞是很符合这些要求的，不仅在使用中冬暖夏凉，节约能源，而且在建造中，节地、节能、节材、节水，对环境的影响也很小，黄土窑洞是很有生命力的。我国城市化比例已到43%，已步入城市化起飞期，多数人口会迁移到城镇。因此，城镇的规划，选好点、选好建设用地非常重要，历史上的城镇都占了宝贵的可耕地，城镇要发展就不能再占良田，这就要向荒地、劣地进军，黄土地区的高阶地和丘陵是选择的对象。规划是战略问题，选择好则事半功倍。至于地面建筑的设计，也要追求合理的布置和结构，讲究功能和外观简洁，利用回收材料，不作豪华装饰，以达到节能、节地、节材、节水的要求，走可持续发展之路。

参考文献

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翟礼生.1983.中国湿陷性黄土区域建筑工程地质概要.北京：科学出版社

翟礼生.2001.黄土地下建筑标准化的回顾与展望.科学中国人优秀论文选（2）.北京：人民日报出版社

（本文原载：《润物无声，张宗祜院士八十华诞庆贺文集》，北京：中国大地出版社，2005年5月，168～169 页）

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