要考慮很多方面的因素,而且計算結果並不十分精確。
首先,是荷載
荷載分為恆載和活載,恆載指的是樓板重量等可以看做一直存在的荷載,活載指的是雪荷載、風荷載、地震荷載等不確定的荷載。在建築設計的過程中,作用於建築的荷載是透過組合係數將恆荷載和活荷載組合起來計算的,這個荷載代表的是一定機率下,建築可能受到的外界作用,是理論值。但在實際中荷載的大小和位置都不確定,比如陽臺上你要放個魚缸,陽臺的理論設計荷載是按均布荷載2.5kN/m2計的,實際你把魚缸放在陽臺中間、靠牆等不同位置,結構的受力肯定是不一樣的。要想計算承重牆的受力,首先要確定目前建築所承受的各種荷。
然後,是結構形式
不同的結構形式決定了不同的傳力途徑,比如樑柱結構:板——梁——柱——基礎,剪力牆結構:板——牆——基礎。
最後,是計算模型的選取
用於計算的模型都是簡化的,建築材料是否均勻、尺寸是否精確、節點視作鉸接還是剛接……這些在計算的過程中決定了力的傳遞和分配,你無法按照實際的情況進行計算,只能夠簡化。
關於穹頂是否是最完美的承重方案?
結論:如果是在給定的荷載下,符合某種曲面的穹頂可以認為是完美的承重方案。
由於穹頂是三維形式的,受力比較複雜,這裡以二維的拱來說明:
拱有個概念叫做合理拱軸線,意思是一個拱只受軸力作用,不受彎矩作用,由於石材的抗壓強度遠遠大於抗拉強度,這意味著可以充分利用石材的抗壓效能。合理拱軸線的形式和所受荷載有關:
根據上圖可知,一個三鉸拱在受到均布荷載時,二次拋物線是它的合理拱軸線,在這種形狀下,可以最充分的發揮材料的效能,可以認為是完美的承重方案。
相對於拱,穹頂也類似,在給定荷載下,有一個合理的曲面能夠達到完美的受力狀態,符合這個曲面的穹頂可以說是完美的承重方案。
但是在現實生活中,荷載的情況是多種多樣的,冬天下個雪,秋天刮個風……這種情況下是沒有最完美承重方案這一說的,只能夠說穹頂、拱橋這種結構形式合理利用了石材抗壓不抗拉的力學效能,是相對合理的承重方案。
作為一個半吊子的土木從業者,以上回答有不妥之處還請指正。
要考慮很多方面的因素,而且計算結果並不十分精確。
首先,是荷載
荷載分為恆載和活載,恆載指的是樓板重量等可以看做一直存在的荷載,活載指的是雪荷載、風荷載、地震荷載等不確定的荷載。在建築設計的過程中,作用於建築的荷載是透過組合係數將恆荷載和活荷載組合起來計算的,這個荷載代表的是一定機率下,建築可能受到的外界作用,是理論值。但在實際中荷載的大小和位置都不確定,比如陽臺上你要放個魚缸,陽臺的理論設計荷載是按均布荷載2.5kN/m2計的,實際你把魚缸放在陽臺中間、靠牆等不同位置,結構的受力肯定是不一樣的。要想計算承重牆的受力,首先要確定目前建築所承受的各種荷。
然後,是結構形式
不同的結構形式決定了不同的傳力途徑,比如樑柱結構:板——梁——柱——基礎,剪力牆結構:板——牆——基礎。
最後,是計算模型的選取
用於計算的模型都是簡化的,建築材料是否均勻、尺寸是否精確、節點視作鉸接還是剛接……這些在計算的過程中決定了力的傳遞和分配,你無法按照實際的情況進行計算,只能夠簡化。
關於穹頂是否是最完美的承重方案?
結論:如果是在給定的荷載下,符合某種曲面的穹頂可以認為是完美的承重方案。
由於穹頂是三維形式的,受力比較複雜,這裡以二維的拱來說明:
拱有個概念叫做合理拱軸線,意思是一個拱只受軸力作用,不受彎矩作用,由於石材的抗壓強度遠遠大於抗拉強度,這意味著可以充分利用石材的抗壓效能。合理拱軸線的形式和所受荷載有關:
根據上圖可知,一個三鉸拱在受到均布荷載時,二次拋物線是它的合理拱軸線,在這種形狀下,可以最充分的發揮材料的效能,可以認為是完美的承重方案。
相對於拱,穹頂也類似,在給定荷載下,有一個合理的曲面能夠達到完美的受力狀態,符合這個曲面的穹頂可以說是完美的承重方案。
但是在現實生活中,荷載的情況是多種多樣的,冬天下個雪,秋天刮個風……這種情況下是沒有最完美承重方案這一說的,只能夠說穹頂、拱橋這種結構形式合理利用了石材抗壓不抗拉的力學效能,是相對合理的承重方案。
作為一個半吊子的土木從業者,以上回答有不妥之處還請指正。