高層建築下層樓層是不是要承受它以上所有樓層的總重力?
打個比方:一樓要承載包括二樓以上的所有樓層的總重力,二樓要承受包括三樓以上的所有樓層的總重力,我這樣理解對不對?如果不對,那正確的是怎樣的存在?
一根梁,是在一個力的場中發生的突然收縮。一根柱子,是一個漩渦點,它將一池荷載拽向自己。牆變成柱子的延伸,一種抽象的縱波。牆和柱的作用就像重力的捷徑。梁像是蹦床線,而樓板則是承受荷載流動中的隱藏模式的水庫。
——塞西爾·巴爾蒙德《異規》
普通結構
普通結構一般都是這樣的。就像巴爾蒙德老師所說的,每層的水平荷載就像池塘,橫樑就像水渠,將這些水導向柱子。整個豎向體系可以類比成一條大河,每個樓層處匯入一條支流,越往下游,水流越大,最終匯入大海。同樣,柱子在每個樓層處都增加一個樓層的荷載,越往下,柱子承擔的重力荷載越大,最終,柱子將這些荷載導入大地。
普通建築的示意圖,綠色為重力荷載在水平樓面的傳遞,藍色為重力荷載沿著柱牆向下流動的路線。比如,每層每跨的重力荷載是2,樓面梁兩個端頭傳遞給柱子的重力荷載為1。邊柱最上面受力為1,往下每層遞增1;中柱最上面受力為2,往下每層遞增2。總的重力荷載為54,最終通過柱子匯入大地。
當然,由於種種原因,很多結構並沒有選擇這種最普通的解決方案。在日本,很多高層採用了巨型框架體系。這種體系可以理解成一個五斗櫥,然後在每個抽屜格子里塞進一個小建築。
巨型框架的示意,玫紅色為巨型框架的荷載流線。結構尺寸、荷載跟上面普通結構一樣,只不過改成了巨型框架。深色部分是巨型框架主結構,淺色部分是次結構。就像一個兩層的巨型架子,每層各自放了一個小房子。
位於東京的東日本國鐵大廈就是一個典型的巨型框架,光看外表就能看得出來。橫向分了兩列格子,豎向分了三排格子。
如果花錢無所謂,要的就是高端大氣上檔次,那可以試一下改進版的巨型框架。
小房子不是放在架子上,而是倒著弔掛在架子上。對於小房子,下面的樓層的柱子受力反而最小,上面樓層的柱子受力反而比較大,所有次結構的柱子在重力荷載下都承受拉力。
香港滙豐銀行就是個不差錢的例子。這張夜景照片尤為明顯,發紅光的部分就是巨型框架的橫樑,發白光的大柱子的就是巨型框架的大柱子。中間的部分就是賽進格子裡面弔掛著的小房子。(左邊中國銀行的桁架筒體結構也非常明顯。)
文藝結構
想要大跨度出挑,想要一層完全通透,沒問題,我們可以把建築做成斜拉橋。
對於這種結構體系來說,樓層的概念已經模糊了,只是簡單的荷載而已。承受重力荷載主要是靠斜拉索和中間的巨型筒體。
萬科總部就是一個這樣的實例。不光懸挑長度大,而且還是懸挑了好幾層。萬科的同志們每天就坐在這個斜拉橋上辦公。
想要整個建築浮起來,中間變成大廣場,也可以。無非就是把整個建築栓在懸索上。
整個建築物就像是一個懸索橋,基本所有的重力荷載最後都傳遞到懸索上,然後由懸索傳遞給兩邊的巨型豎向筒體。
這種體系的實例就是明尼蘇達波利斯聯邦儲備銀行。整個建築栓在巨大的懸索上,除了兩側的筒體,一層中間沒有任何柱子和牆體,完全是開放的大廣場。外立面特意用兩種幕牆肌理勾畫出了懸索的輪廓。
同樣的例子還有位於倫敦的 Exchange House,Bill Baker 老師的作品。只不過跟上面的例子剛好相反,這個是用受壓的拱代替了受拉的懸索。整個建築物的重力荷載由四道拱圈承載,底層中間同樣沒有柱子和牆體。
XX 結構
還有一類結構,我實在不知道該怎麼說.....
巴爾蒙德老師的作品,這個龐然大物的重力荷載的河流一共轉了幾個彎呢?圖片來源
東日本國鐵大廈:File:JR East main office cropped.jpg
滙豐銀行:Hong Kong – Thierry Coulon
深圳萬科中心:存在建築/深圳萬科中心|ikuku.cn|在庫言庫
明尼蘇達波利斯美聯儲地區儲備銀行:File:Fed-Minneapolis-20080925.jpg
Exchange House:File:Broadgate
CCTV 新樓:OMA/Progress and Beijing』s CCTV Tower
通常情況下對,承重部分是剪力牆或者承重柱。
但是也有其他結構的不是這樣,比如Norman Foster設計的香港的滙豐銀行,它屬於巨構懸掛體系。
正確,荷載傳遞都是向下的,這是地球引力決定的,例外只有在魔法和科幻電影里才存在。
工科的同學,就愛引用一些名言,將一個簡單的物理問題形而上化,上升到彷彿有點哲學的高度,來體現自己的優越。然而,你就是用再優美,詩意的語言也掩蓋不了,這其實就是個很簡單的問題。有趣的是,工科本來就是物理學形而下發展出來的具體學科。比如土木工程,一些優秀的人將物理學原理運用到具體的方面,再總結出一些遠沒有,牛頓定律,胡克定律普世的具體公式。好讓一些人,照本宣科,按圖索驥,在不需要搞懂物理的情況下就能解決問題。這提供了一條捷徑,就像大家都不懂計算機的原理,但是都會打電子遊戲。
但是,回答問題還是要回到本質。你自己畫個圖,做個受力分析。我感覺除了那些複雜的結構,最基本的結構就是下面的樓層承受著上面全部的載荷。如果把樓房抽象成一根豎著的柱子,那麼越往下的地方柱子的正應力越大。如果柱子質量是均勻的,那麼正應力成線性增加,最上面是零,最下面是G/S。(不考慮切應力,如果考慮再複雜一點,切應力從中心到四周還有一個分布)
簡單的回答。例如二樓,二樓所受的作用力由其上所有樓層重力與其下一樓和基礎的支持力之差決定。並非其單獨承受其上所有樓層的重力。
通俗構造普通多是如許的。就像巴爾蒙德教師所說的,每層的程度荷載就像水池,橫樑就像溝渠,將這些水導向柱子。全部豎向系統可以類比成一條大河,每一個樓層處匯入一條主流,越往下流,水流越大,最終匯入大海。異樣,柱子在每一個樓層處都添加一個樓層的荷載,越往下,柱子承當的重力荷載越大,最終,柱子將這些荷載導入大地。
通俗修建的表示圖,綠色為重力荷載在程度樓面的傳遞,藍色為重力荷載沿著柱牆向下賤動的道路。比方,每層每跨的重力荷載是2,樓面梁兩個端頭傳遞給柱子的重力荷載為1。邊柱最下面受力為1,往下每層遞增1;中柱最下面受力為2,往下每層遞增2。總的重力荷載為54,最終經過柱子匯入大地。通俗修建的表示圖,綠色為重力荷載在程度樓面的傳遞,藍色為重力荷載沿著柱牆向下賤動的道路。比方,每層每跨的重力荷載是2,樓面梁兩個端頭傳遞給柱子的重力荷載為1。邊柱最下面受力為1,往下每層遞增1;中柱最下面受力為2,往下每層遞增2。總的重力荷載為54,最終經過柱子匯入大地。
我小時候在一個餐廳柱子旁邊的桌子里吃飯,我看到那根柱子然後想到它上面還支持著20層的水泥 磚 床 櫃 人... 當時我心就涼了..........
之前把 我在閱讀結構設計的書籍和規範後,我也一直對這個問題很迷糊。我也以為像你說你的那樣,下一層承受上一層及以上的全部荷載。後來我認為是錯誤的。 樓面荷載傳給板---次梁---主樓--剪力牆或框架柱(豎向承重結構構件)---通過層層德爾豎向結構的荷載傳給基礎---地基。
房子所受到的總質量,由板傳梁 梁傳柱。柱子是通的 通到地基。從而傳給大地。所以都是傳給大地。 現代住宅樓寫字樓大型商城地下車庫等。結構鋼筋都有設計規範,有錨固 搭接 焊接的尺寸要求。 能保證受力的通暢。
簡單的想 上面重量總要傳到地面,再上面的也是這個原理,所以你的想法是正確的,而面對不一樣的結構會有不同的傳力方式
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