漫谈结构的定性分析(2)

比萨斜塔
建于公元1174年。直径52英尺,高151英尺3英寸,倾斜大约14英尺。

河北赵州安济桥
桥位于河北赵县城南5里,为隋匠人李春所建,成于隋开皇大业年间 (594-605年),是现存世界上最古老、跨度最大的敞肩拱桥。桥的主孔净跨37.02米,净矢高7.23米,栱腹线的半径为27.31米,栱中心夹角。桥形很扁,桥总长50.83米,宽9米,大栱之上两侧各有一小拱。赵州桥在结构、地基处理、外观都达到尽善尽美。结构上减少了重量、增加了可靠性,使它历千年而不坏。所以外国人称:“它的结构是如此合乎逻辑和美丽,使大部分西方古桥相比之下显得笨重和不明确。”它的确是桥梁建筑史上世界的一绝。

罗马人是桥
大楼和沟渠使用拱门的先驱,在罗马的 Ponte Fabricio桥 ,在河Tiber和 Tiber岛的河岸之间,造于64 B.C.(罗马,意大利)。

宋船残骸
1974年在福建泉州出土了一艘宋船残骸。它已是一艘长30余米、宽10余米、可载百余人的庞然大物。据文献载,当时的大船可载千人以上。这在世界造船史上是空前的。元初,意大利人马可波罗来华,在他写的《马可波罗游记》中,盛赞中国的造船业,与他见过的阿拉伯造船相比后者简陋得多。公元1405年到1433年间,明朝太监郑和曾率众七次下西洋。每次率员达2、3万之众,船队300艘,浩浩荡荡,是中外航海史上的壮举。从有关文献记载可以推出,当时最大的船可达长120米、宽50米之巨。其排水量在5000-10000吨之间。这在当时世界上是无与伦比的。那时,在世界上关于强度的知识还很少,而且造大船的实践上也前无古人。能使这些船安全可靠地航行公海,可见造船人已具有相当丰富的关于强度、浮力平衡和稳定的经验。

天坛
北京天坛祈年殿建于1545年,1889年毁于雷火后重建。明清时期中国佛寺建筑上出现一种拱券式的砖结构殿堂,通称为“无梁殿”,如山西、南京灵谷寺、宝华山隆昌寺中都有此种殿堂建筑。这反映了明朝以来砖产量的增加,使早已应用在陵墓中的砖券技术运用到了地面建筑中来。五台山显通寺内的无梁殿为用砖砌成的仿木结构重檐歇山顶的建筑,高20.3米。这座殿分上下两层,明七间暗三间,面宽28.2米,进深16米,砖券而成,三个连续拱并列,左右山墙成为拱脚,各间之间依靠开拱门联系,型制奇特,雕刻精湛,宏伟壮观,是我国古代砖石建筑艺术的杰作。无梁殿正面每层有七个阁洞,阁洞上嵌有砖雕匾额。无梁殿有着很高的艺术价值,是我国无梁建筑中的杰作。
以上所举的例子,其设计都在力学理论建立之前。我们知道,静力学成熟的标志是斯梯芬 (Simon Stevin,1548-1620) 的著作《静力学原理》(1586年)。这些例子都是在此之前的,主要是靠经验积累来建立的。
因为人们有着模仿和善于学习的性质,所以每天彼此夸耀发明,互相显示建房的成就,就这样由于竞争锻炼了才能,判断力一天比一天丰富,而完成了房屋。
——Vitruii《建筑十书》(公元前22-32年)
上古之世,人民少而禽兽众,人民不胜禽兽大蛇。有圣人作,构木为巢,以避群害,而民悦之,使王天下,号有巢氏。
——《韩非子?系辞》
天有时,地有气,才有美,工有巧。合此四者,然后可以为良。材美工巧,然而不良,则不时,不得地气也。
——《考工记》
上古穴居而野处,后世圣人易之以宫室,上栋下宇以待风雨。
——《易经》
由于凭经验设计,需要许多人许多代的积累,所以结构形式较少,进步也慢。至今我们有不少工程师还主要使用这种概念来做设计,因为这种设计概念毕竟有许多好处,取已有的设计稍作改进,投入少而效率高。
结论:你要记住一些好的设计。即使是今天经验仍然是决定设计好坏的重要因素。
4. 结构强度的估算
许多结构问题是不一定要求作精确分析的。一般在以下的情形,可以把问题作简化:
- 载荷很难确定时,用一个较大的载荷作分析。通常在一个给定载荷上乘以安全系数或超载系数的办法就属于这种情形。
- 截面复杂很难分析时,用一个小的易于分析的截面取代原来的截面
文章来源:《力学与实践》 网址: http://www.lxysjzz.cn/zonghexinwen/2021/0707/604.html
上一篇:发现弹性模量
下一篇:在吹泡泡史上,这些科学家留有姓名