双曲下凹大悬挑屋面设计探讨

介绍双曲下凹大悬挑屋面的设计思路,就该造型的屋面在实际工程应用中需要考虑注意的问题进行探讨,对同类型大跨度、大悬挑屋面的公共建筑工程具有重要的参考意义。

从黏滞阻力型最速降线看古建筑凹曲屋面成因

本文采用变分法进行分析并通过matlab数值求解一组非线性积分方程,研究含黏滞阻力的最速降线问题,得出含黏滞阻力的最速降线图像。通过matlab将《营造法式》与工程做法则例_中凹曲屋面的做法编程并绘制成图,与无阻力的最速降线及优化后含黏滞阻力的最速降线图像进行对比,《法式》与则例中的凹曲线对比理论最速降线的曲率相对小,但更接近于存在黏滞阻力的最速降线。同时将无阻力的最速降线及优化后含黏滞阻力的最速降线图像与宋、清建筑实例进行对比,发现优化后含黏滞阻力的最速降线图像与建筑实例吻合度较高。

中国传统建筑凹曲屋面的挠度假说及其验证(上)——凹曲屋面的相关假说

凹曲屋面是中国传统建筑的主要特征,学者们提出多种假说解释。以曲为美说导向汉民族趣味,易于沦为套套逻辑,加入屋顶厚重的局限条件又会被法国孟莎式屋顶推翻;排水说的史料证据是轮人造车盖——"上尊而宇卑,则吐水疾而霉远",问题是车盖的断面为弓形,而不是凹曲屋面的人字形。理论解释是最速降线,问题是雨水与瓦片间的粘滞阻力不能忽略,单个雨滴滑落速度优势并不能累加到整个降雨过程,将雨水排离台基依靠回水作法而不是举折作法;采光说符合事实验证,但不是凹曲屋面的决定性因素;反向吸流说不是虹吸现象而是毛细现象,片状空间的反向吸流大大降低;风压说被事实推翻;下滑力不是凹曲屋面的主要原因;乐嘉藻先生最早提出挠度说,但缺乏科学的理论解释和严谨的事实验证。

中国传统建筑凹曲屋面的挠度假说及其验证(中)——挠度假说的静力学解释

受王天的替力梁弯矩图的启发,基于其对古代大木作研究的基础数据,应用静力学挠度曲线公式,详细计算了宋营造法式中殿堂十架椽身内分心斗底槽和厅堂十架椽分心用三柱的梁架挠度,得到如下规律:一是挠度曲线必下凹,且依宋举折作法求得的挠度差近似于公比为2等比数列;二是殿堂椽栿的累加挠度变形大于厅堂;三是殿堂与厅堂各槫位的挠度差基本一致。提出的挠度假说认为举折是为了适应梁的挠度累加。

中国传统建筑凹曲屋面的挠度假说及其验证(下)——挠度假说的事实验证

由于梁的实际变形很小,挠度假说不能直接验证,因此以挠度假说的如下推论作为事实验证:一、桁架屋面必无凹曲:二、凹曲程度与跨度、屋面荷载正相关;三、凹曲程度与建筑等级正相关;四、凹曲程度北方必定大于南方;五、穿斗式屋架凹曲程度必定小于抬梁式屋架。已有的事实未推翻上述推论,尤其是推论四是挠度说与排水说的关键验证,事实支持挠度说而推翻排水说。本文的意义在于将现象规律——假说解释——事实验证的实证科学方法引入传统建筑凹曲屋面研究,为挠度假说提供了静力学解释,并以事实验证了挠度假说的多个推论。

关于传统建筑屋面凹曲的探讨

本文探讨了凹曲屋面的生成机制及年代;将宋"折屋之法"中的多次连线改作一次连线,利于匠人们的实际操作,精度也获得提高;确定了凹曲屋面方程式中的参数值,从而获得具体的函数表达式,为电脑制图及计算提供了基础;最后对理论曲线和实际曲线进行了分析比较,可供施工和研究人员参考。

中国传统建筑凹曲屋面产生原因探讨

文章对中国传统建筑中凹曲屋顶产生原因的构造说、排水说、反向虹吸说、降低风压说、下滑力说、抗震说逐一进行了逻辑和事实的验证,并提出凹曲屋顶的发生是由于抬梁式结构产生的梁的弯矩造成的。

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