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碗形海上浮动平台与古罗马建筑"万神庙"

已有 1800 次阅读 2022-6-14 21:50 |系统分类:海外观察

图一显示的是碗形浮动平台的三维草图,图中深蓝部分是浮动平台的水下体。图二显示的是古罗马建筑"万神庙"。不难发现,这二个建筑有一个共同的地方,即浮动平台的球形水下体和万神庙的球形穹顶。

万神庙(Pantheon),已有近二千年的历史。虽说这么年久,今天仍然开放,供游客参观。也就是说,其作为建筑的功能依然俱全。万神庙的结构简洁明了,主体呈圆形,顶部覆盖着一个直径达43.3米的穹顶,是自建成后到1436年间最大的穹顶。穹顶的最高点也是43.3米。万神庙是一幢混凝土建筑,正是其球形穹顶,让直径达43.3米的穹顶所受的自身重力转换成沿穹面的切向内应力,从而能使混泥土的强度特性得到充分利用,尽管没有象现代混泥土建筑用钢筋加强,却也经历了近二千年的风风雨雨仍然完好。

一个物体在水下会受到来自各个方向的压力。通个材料力学分析可以得知,一个球形壳体在水压力下所遭受的内应力是压缩性的,相对均衡。反过来说,球形壳体抗挤压能力相对其它形状要好。混泥土材料的一个明显特征是其抗压强度远高于抗拉伸强度,所以现在人们常在混泥土中加入钢筋以加强其抗拉伸强度。自然,一个海上混泥土结构体应该尽量采用球形外壳,加上合理的内部结构设计就能达到设计强度要求,同时能大大减少钢筋使用量。我们知道,海洋结构体的使用寿命取决于来自波浪的疲劳性外力作用。粗略的有限元结构受力分析显示,碗形浮动平台在波浪中的疲劳内应力是有限的,其使用寿命是乐观的。

图一 碗形浮动平台的三维草图,图中深蓝部分是浮动平台的水下体。

 

 

图二 古罗马建筑"万神庙"。




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