如果學(xué)了力學(xué)相關(guān)專(zhuān)業(yè)或者和力學(xué)打交道的工學(xué)專(zhuān)業(yè)其實(shí)這個(gè)問(wèn)題就很明確了，中間省材料上下多用料為了有效抗彎，空心箱型為了抗扭，要說(shuō)什么樣子抗扭也好抗彎也好，那就是方形了。
實(shí)際上不說(shuō)土木建筑，即便是機(jī)械行業(yè)，只要牽涉到力學(xué)，也會(huì)有很多超出認(rèn)識(shí)常識(shí)的事情。主要問(wèn)題還是在于，我們常識(shí)認(rèn)為用料越多，越結(jié)實(shí)，卻忽略了材料本身的自重其實(shí)也是導(dǎo)致結(jié)構(gòu)受力的原因。對(duì)于大跨結(jié)構(gòu)，比如橋梁和屋蓋，自重甚至成為了主要受力。
為什么斜拉橋可以修到千米，懸索橋可以修到近兩千米（明石海峽大橋，1991米），而梁橋卻zui多兩三百就已經(jīng)很大了呢？這里不做詳細(xì)解釋?zhuān)歉魑豢梢栽囈幌�，弄斷一根筷子，兩邊撐起�?lái)中間往下壓，很容易就斷了，這是一樣的道理。
明石海峽大橋，地錨式懸索橋，主跨1991米
土木，做結(jié)構(gòu)的，說(shuō)明白了就是保證發(fā)揮出材料的力學(xué)性能，比如石材容易劈裂，受拉不好，就用來(lái)做拱，讓它受壓；鋼結(jié)構(gòu)拉壓同性，高強(qiáng)度，但是太柔了，一壓就失穩(wěn)（比如你用一根鐵絲支撐東西，自己就彎了），所以用來(lái)做成桁架網(wǎng)架，也就避免了細(xì)長(zhǎng)鋼材失穩(wěn)。當(dāng)你充分了解材料性能和力學(xué)，你才能突破常規(guī)設(shè)計(jì)。
比如用玻璃，其實(shí)玻璃強(qiáng)度不差，可以用來(lái)做樓板；用碳纖維，抗拉能力很強(qiáng)，但是脆；木材著火了表面會(huì)碳化，芯子大部分好好的，所以抗火比鋼結(jié)構(gòu)和混凝土好。另外，追加一點(diǎn)，一個(gè)好的結(jié)構(gòu)，本身應(yīng)該也是美的。合理的拱軸線和懸索線形，穩(wěn)重額上部結(jié)構(gòu)，上海三神器與廣州塔對(duì)于建筑抗風(fēng)的考慮都是力學(xué)和美的結(jié)合。然而由某個(gè)半路出家的建筑師設(shè)計(jì)的北京某著名建筑物，實(shí)際上是一種對(duì)抗震極不負(fù)責(zé)任的設(shè)計(jì)方式。
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