巴黎铁塔不一样的介绍

1、美是真实的火花埃菲尔铁塔为什么是这个形状的？埃菲尔铁塔背后的和谐定律将整个铁塔熔成一个实心的球体。你认为这个球会有多大呢？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？要想回答这个问题，就得理解一些高强度结构，方法就是研究人体内部。通过研究人体骨骼，便能发现埃菲尔铁塔的一部分设计原理。人体骨骼的秘密如果将一块骨骼

2、切开，你会发现它就像一根长棍面包外表坚硬，内部却布满小孔。放大长棍形骨骼的外壳密质骨。密质骨由许多被称为“骨单位”的管状组织构成，每个骨单位的直径仅为0.2毫米，从中间伸出一根血管。将这些骨单位内壁放大后，可以看到它们是由一些更微小的“束”构成的，这些“束”叫做“原纤维”。对其中一根原纤维进行放大后，可以看到它们确实是一些纤维束，每根纤维由三根单纤维交织而成。将这些单纤维分离后便得到了骨骼的基本单位“骨胶原”一种长链状分子。这种将事物结合起来，利用自相似性物质进行构建的分形6方式叫做“结构层次”（structuralhierarchy）。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

3、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

4、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抛开其它因素，仅仅从工程角度出发，为什么不是这种直筒矩形呢？当初埃菲尔是怎么考虑的呢？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

5、？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

6、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

7、造价差不多是顶层的3倍。那如果我不想多花这些钱呢？有没有什么办法让底部柱子受力和顶部柱子差不多呢？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

8、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他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