建築物的科學(十五·結構的失效)

文摘   2024-08-14 19:00   中国澳门  

建築物材料為何失效?


本小節分為三個部分:

 1 力 

  1.1 力:建築物上的載荷

  1.2 建築結構的古今差異

  1.3 結構的失效

2 熱

3 水


1.3 結構的失效


建築物結構的受力最終會導致失效。不同材料面對不同環境變化有不同反應,特別是多種材質協同的結構。在溫度波動時,不同材質的介面最容易錯位,此時熱脹冷縮就會轉化為壓力與拉力。


建築結構的連接點一般是弱點,最容易受到破壞。比如水的滲入會引起降解和腐蝕,如果連接點具有膠粘的材料,如漆、灰,其老化也會影響結構強度。


檢查結構老化的要點也就在這兩處:材料變化界面,以及連接點。


補充:聲與震盪的力


因為發聲源於振動,所以也可以看作某種力的影響。外在的因素有如重型車輛,內外因素有人的移動,或者裝修改造的振動。


既然建築結構是一體的,那麼各部份結構就無一例外地接收到振動。最大的來自於固態介質,但空氣中也有波的傳遞。在硬表面上,波直接被反彈,強度幾乎不變,甚至共振形成更大的波強。因此,有時候建築中聲響最大的地方不一定是發聲的地方,而是反彈聲波重疊的地方!這在祭壇、劇場尤其常見。


據說北京天壇的聲能反射很特別,如果你站在中央大聲說話,會覺得自己特別大聲,可以上達天庭。


聲音共振產生的力學破壞,一般不足以影響建築物(儘管有可能讓玻璃杯爆裂)。但別的振動波則可能有危險。因此現代的摩天大樓會有很多防止共振的「軟性結構」,避免過於剛性導致能量集中破壞結構。歷史建築當中,也會設置許多鬆動且不均勻的結構,破壞共振的產生。

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