巴黎铁塔不一样的课题.pptx

美是真实的火花;埃菲尔铁塔背后的和谐定律;正确答案是D。如果将整座铁塔熔成一个实心的球体，其直径只有12米 换句话说，如果将整座铁塔熔成一个和其基座一般大的长方体，那么这块铁的高度只有6公分 试想一下，围着埃菲尔铁塔画一个最小的圆柱体。这个圆柱体内的空气质量比铁塔包含的所有铁的质量都要重;那么埃菲尔是如何设计出一个牢固到能够支撑所有的元素，同时又和其周围空气差不多轻的结构的呢？;竹子和骨骼本质上都是纳米物质，利用结构层次来保证轻质和强度。埃菲尔铁塔的设计原理与之相似。埃菲尔从竹子和骨骼中得到灵感，将其运用到庞大的建筑中去。;和许多现代建筑一样，埃菲尔铁塔利用了一系列“X”形横梁，也就是“桁架”。借助固有强度和三角结构的稳定性，“桁架”成为了一种相当高效的工程结构。若对埃菲尔铁塔的一根桁架进行放大，便会发现它们其实并没有表面上那么坚固，每根桁架都由一些更小的相似桁架构成。材质内部的小孔比铁多。这种中空结构成就了铁塔令人难以置信的轻质性。 ;从单元造型法的观点出发,埃菲尔铁塔的基本造型单元有两类:抛物线形立柱和水平横梁,而这两者又都是由基本桁架元构成。基本桁架元有3种,依次为 按单元造型法理解,塔体众多的杆件按照构图规律进行有序的排列与组合,使众多形成了统一。同时三种桁架元的使用顺序也是由下至上,逐渐简化、轻巧,合理的分配了结构构件的刚度 ;风造就的形状;阿基米德老师曾经说过，“给我一个支点，我能撬动地球”。根据杠杆原理，对于转轴点力矩平衡，假设地球的重量是50，地球那一端的杠杆长度是1，阿基米德这一端的长度是10，50乘1除10等于5，那么阿基米德只需要5的力就可以撬动地球。;言归正传，我们把目光放到建筑上，假设我有上图这么一个建筑，最上面施加一个水平力。我们都有推倒东西的经验，一个纸箱子，一推就倒。那为什么涂阴影的整个三层不会绕着右下角倾倒呢？很简单，因为二层左边的柱子把它给拉住了。按照我们刚才的绕旋转中心力矩平衡，外部施加的水平力是1，力臂 L 是10，柱子把阴影部分拉住的力臂 d 是5，那么柱子的拉力就是1乘10除5等于2。;同样的道理，三层加二层合起来的阴影部分也有可能被推倒，整个这两层被一层左边的柱子给拉住了，这时候柱子拉力的力臂 d 还是5，但是水平力的力臂 L 变成了20，柱子的拉力就变成了 1乘20除5等于4。整个三层楼加起来也有可能被推倒，只不过，基础的拉力把整个三层楼拉住了，这个时候，外部水平力的力臂 L 变成了30，基础的拉力相应的变成了6。;同时，我们也注意到，这些阴影部分不光有可能以右下角为转动轴向上转动进而倾倒，还有可能以左下角为转动轴向下转动。之所以没有如此，是因为被右边的柱子给顶住了。这个柱子的力是多少呢？跟刚才一样，力臂是5，大小是1乘10除5等于2。对于一层、基础，同样也是如此，右边的柱子要顶住自己上面的部分，受力大小跟左边的拉力一样，分别是4和6。;也就是说，我们最终得到了这个结果。为了抵抗房顶的这个大小为1的水平力，左边的柱子要把自己上面的部分“拉住”，右边的柱子要把自己上面的部分“顶住”，每层柱子受力的大小从上往下承线性递增，分别是2、4、6。这就意味着，最底下的柱子要比最上面的柱子结实3倍，要么变粗，要么用更好的材料，总之，底部柱子需要承担3倍的顶部柱子的受力。这也意味着，底部柱子的造价差不多是顶层的3倍。;我们再想一下柱子受力的大小是怎么来的？水平力1乘以水平力的力臂 L 除以柱子的力臂 d，d从上到下都是5，L 从上到下从10增加到30，所以柱子的受力从2增加到6。外部水平力1是肯定不会变的，L 从上到下不管怎么变都是10增加到30，那如果我变动 d 呢？如果我把最底下的宽度 d 从5增加到15，柱子的受力就变成了1乘30除15等于2。看，不再需要能承受6的柱子了，从上到小都可以用受力能力为2的柱子，只要我们逐层改变 d 的数值。;那我们就把目光投向埃菲尔铁塔，假设我有一个跟埃菲尔铁塔一样高的立面矩形的塔，这个塔承受的不再是简单的最顶端为1的水平力，而是一系列风荷载的水平力。我们都知道，越高的地方风越大，我们近似越往上风荷载越大，也就是楼层处的集中力越大。;最后，我们把我们得到的图形跟实际的埃菲尔铁塔对比一下，怎么样？基本上就是这个形状哦。;埃菲尔铁塔是19世纪铁结构时代的最后一抹余晖，在它之后，我们迈入了钢和混凝土的时代。但同时，埃菲尔铁塔又是一个时代的揭幕人，它开创了精确的的结构分析的新时代，它是结构工程领域不朽的里程碑。 也许在当时，睿智的埃菲尔就已经料到了???的铁塔会成为工程科学的丰碑。他特意在铁塔的第一平台上刻上了为工程科学作出卓越贡献的72位法国科学家、数学家和工程师的名字，这其中包括拉格朗日、拉普拉斯、居维叶、拉瓦锡、安培、纳维叶、盖·吕萨克、柯西、菲