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? 建筑结构/即然说三角形最稳固,为什么建筑不都做成

www.zhiqu.org     时间: 2024-06-16

(1)、现代建筑为什么不做成金字塔形?

对于一个结构物我们的要求通常有几个方面:适用,安全,经济,美观。“三角形是世界上最稳固的结构”,这句话实际上是对结构安全性的一种论述。然而,我经常提醒学生们,不要忘记适用性的要求。


适用性即是结构物能够满足使用需求。我们要盖个房子,修个桥,做个水坝,总是有他的功能需求的,例如利用房子遮风避雨,利用桥梁跨越障碍,利用水坝调节水利等等。这些是我们修建结构物的目的,如果这些目的不能够满足,结构物必然是失败的作品,甚至是充满了安全隐患的垃圾,哪怕安全性再高。因此,结构工程师需要在满足安全性,综合考虑经济性,尽可能的提高使用性能。

金字塔的使用功能比较多,其修建有各种各样的目的。然而,作为现代的民用建筑(不考虑景观建筑或雕塑),主要功能就是要提供一个可以利用的室内空间,而且希望这个空间利用率越大越好。立体几何告诉我们:如果把建筑修成金字塔的模样,三棱锥的体积,仅为相同占地面积的棱柱体体积的1/3。显然这种做法,并不满足现代的使用功能需求。那么,又有一个新的问题衍生出来,从结构的角度上说,为什么金字塔要做成三棱锥呢?

(2)、现代建筑为什么可以不做成金字塔形?

三角形是具有稳定性的结构形式,这是一条正确的朴素经验。在结构设计中,类似的经验还有很多,这些经验通常会被引用于结构概念设计中,合理的运用这些经验,有助于选取合理的结构形式。然而,值得指出的是:这些经验并不是金科玉律,不可违背。违背这些经验的同时,会付出一定的代价(代价包括:经济成本,技术难度等等),当然也会得到相应的好处(适用功能提升,外观美观等等)。作为工程师,就需要合理评估代价与收益的平衡关系。

回到金字塔这个论述上来,金字塔是相对较高的建筑。随着高度的增加,金字塔的质量分布逐渐往中心聚拢,而目前常用的棱柱体质量分布则是均匀的。这就使得,金字塔可以仅仅依靠重力抵抗侧向荷载,并提供抗倾覆的能力(如下图所示)。而对于棱柱体而言,一旦高度与宽度比值增大到一定程度,自身重量很难平衡侧向荷载与提供抗倾覆能力。这就是所谓的“三角形更稳定”,这也是将结构做成棱柱体所需要付出的代价:更高的力学技术水平与更好的建筑材料。幸运的事,这两点在现代建筑中比较容易满足。因为我们已经有了力学与钢筋混凝土。



整体没有采用三角形结构,但是局部是有很多的。

金字塔内部是有三角形结构的。

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。

如果梁是钢结构的,同样也是三角形组成的桁架模型

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#查都狄# 为什么说三角形最稳固? -
(19815568212): 原因是:三角形的每个边只对着一个角,并且边的长度决定了角的开度(也就是大小),想想看,任何多于三条边的多变形,一条边对应的角度有两个以上吧?两个以上的角由一条边决定的话,只要保证两个以上的角的和不变就行了,所以可以发生扭曲和变形,因此是不稳定的,结论就是:三角形最稳固!!!!!

#查都狄# 为什么建筑用三角形不易倒塌 -
(19815568212): 基于三角形的稳定性.

#查都狄# 三角形△是最稳定的结构吗? -
(19815568212): 在平面中的三角形,是最稳定的又最简单的结构.

#查都狄# 半球形和三角形为什么是最坚固的图形? -
(19815568212): 球形建筑:建筑科技人员经过测定证明,球形建筑物的结构,要比其他形状建筑物牢固.因为,圆顶建筑物的形成依据是按照三角形中最强的几何图形原理出发,经交叉的三角形相互构成3比8或5比8的球体.三角形具有不可伸缩或弯折的特点 ...

#查都狄# 为什么说三角形是最稳固的 -
(19815568212): ∵三边一定时,三角形具有唯一性 就是说,能够组成三角形的三个边一定时,其实只有一个三角形. 但是,能够组成多边形的四边(含四边)以上的多边形,边长一定时,可以组成无数个多边形.

#查都狄# 为什么三角形最牢固 -
(19815568212): 你可以先拿三根木条,拼成一个三角形,把每个顶点都固定.然后你拿着这个三角形,任意用力摆动,这个三角形丝毫没有变形,因为,当你在摆动任意一条边时,受到了另外两条边的阻碍,因为另外两条边有个共同的顶点.由此可知,三角形无论哪一条边想要活动,都会受到另两条边的限制,因为任意两条边都有个共同的顶点“顶着”呢. 所以,三角形是最稳定的形状.看明白了没

#查都狄# 三角形最稳定,为什么桌子不是三条腿呢???
(19815568212): 三角形的稳定体现在从任意的角和边施加力都不易使三角的被破坏和变形(相对别的图形而言).而在桌子的问题上可以发现桌子的受力主要是自上而下的,而不是从两边向中心的.所以桌子的稳定不会由三条腿组成三角型而增加. 如果桌子要利用三角稳定特点的话,想想金子塔好了,它的构造就是利用三角形这一特点的立体,但显然我们不会把桌子造成那个样子——没法用了.

#查都狄# 为什么球形建筑和三角形建筑很坚固
(19815568212): 三角形建筑为什么坚固没查到.球形建筑:建筑科技人员经过测定证明,球形建筑物的结构,要比其他形状建筑物牢固.因为,圆顶建筑物的形成依据是按照三角形中最强的几何图形原理出发,经交叉的三角形相互构成3比8或5比8的球体.由于这种三角组合,并不依赖于通常厚重的四面砌砖或钢筋水泥墙体,更不需要内部的任何结构支撑,因此,就拥有最大面积的内部空间及其无遮挡的自然亮度.

#查都狄# 听说三角形是最稳固的,为什么? -
(19815568212): 因为三条边的边长不会变角度也就不会变所以三角形具有稳定性

#查都狄# 屋顶和墙体的钢架结构为什么是三角形的?
(19815568212): 第一,三角形是最稳定的结构,三角形的分压能使屋顶承受最大限度的压力. 第二,屋顶由于空间限制,节省空间,稳定,有利于排水.