请教老杨一个结构力学问题

[猪壮壮]

现在有些追求艺术效果的建筑，比如 NVDA 的那种飞檐、飞顶，GOOG 的那种飞顶，它们用三根类似工字钢的组合做成一根擎天柱，支撑住几片飞顶。

看着工字钢组合很细的样子，不会断吗？

实际吊装飞顶的时候，如何消除应力？

[西雅图天空下]

现在有些追求艺术效果的建筑，比如 NVDA 的那种飞檐、飞顶，GOOG 的那种飞顶，它们用三根类似工字钢的组合做成一根擎天柱，支撑住几片飞顶。

看着工字钢组合很细的样子，不会断吗？

实际吊装飞顶的时候，如何消除应力？

给贴个图片啊，不理解你的问题啊。我现在在外面，晚上回家探讨。

非常好的话题。

[hurricane]

给贴个图片啊，不理解你的问题啊。我现在在外面，晚上回家探讨。

非常好的话题。

钢架也怕太阳晒吗？

[西雅图天空下]

钢架也怕太阳晒吗？

这就有点奇怪了，理论上来说，钢材到了摄氏100度，强度变化不大，除非是变形大引起的自应力，但桥梁都留伸缩缝啊。

我还不太清楚，这是不是某些人的一厢情愿，中东赤道南非的高温地区的钢结构桥梁咋办？

[西雅图天空下]

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[西雅图天空下]

下载了Google和Nevada的图片。

首先这种建筑的闪耀夺人主要是来自于architect的创意。对我们结构工程师来说，没有多大的挑战。

为什么，因为屋面用钢网架结构，安全性足以保证。

[西雅图天空下]

看第一张图片，非常类似于独立柱形成的展开结构，这根柱子是我们结构上所说的cantilever 悬臂构件，柱下是固定端，地下要配体量大的箱型基础，比如地下有三层混凝土车库。

[西雅图天空下]

对我们结构来说，第一张图，跟公交车站挡雨棚，高速公路收费站没多大的区别，当然，他体量大，节点多，工程量要大的多。

目前工程结构设计三维有限元软件已经非常成熟，尤其是钢结构，软件建模分析选型，流程化，没什么难的。

谁要学习我们结构的专业软件STAAD或者RISA啥的，我完全可以约个zoom给培训。

[西雅图天空下]

大跨度网架屋面结构的挑战是deflection，变形大，加悬杆、拉索、bracing，kicker，是我们常用的手段。

总之，因为计算软件的加持，使我们普通的结构工程师基本做到了无所不能。

我们是architect, mechanical的supporter，专门提供结构支持，他们是老大，项目中以他们为主导，我们是服务者。

[西雅图天空下]

原来看见一张搞笑的图片，architect在跟客户瞎吹牛，伸出手来捏住狗嘴，防止结构工程师这条狗瞎叫唤。
找不到了。

[西雅图天空下]

其实第一张图柱底部结构都不需要固定支座，铰支座就行。因为周边还有另外三根柱子连接。

钢材最低强度是36ksi，kilo pound square inch
，你想一想其强度有多大。

图片一中的结构主要是风荷载和地震荷载，由于结构重量小，地震力是自重乘以系数，目前美国各个地区的地震系数从0.2到0.8不等，特殊条件下有达到1.2的。

风荷载最大也不会超过120 psf，pound square foot。

我是做heavy industrial的，我们的楼面荷载是250 psf，一个square feet到250 lbs，远超办公楼，当然我们的房子都很丑。

[猪壮壮]

NVDA 的飞顶那种伞形支撑很好理解。

GOOG 是用一根三个半工字钢组成的立柱撑起几个飞顶的结合点，类似下图：

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图中是四个半工字钢组成的立柱。

示意图：

立柱横截面.png (4.4 KiB) 查看 351 次

[西雅图天空下]

感谢提供这种图片，很好，大部分工字钢分为主轴和次轴，次轴惯性矩小，抗弯刚度低，所以在次轴方向焊接上一部分，增加次轴抗弯刚度。

[西雅图天空下]

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这个就是工字钢焊接的T型钢。但这个角铁过薄，怀疑不是正规构件，应该是焊接过程中为了让主钢能保持位置，而附加的临时固定性的构件，一侧的角焊缝来回要焊接好几道。

[西雅图天空下]

下面这个三轴结构怀疑之所以这么设计是上面有三个方向的受力梁，不然用HSS不是更省事吗？

[猪壮壮]

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这个就是工字钢焊接的T型钢。但这个角铁过薄，怀疑不是正规构件，应该是焊接过程中为了让主钢能保持位置，而附加的临时固定性的构件，一侧的角焊缝来回要焊接好几道。

我的问题是：这种钢结构立柱，强度够吗？那么高的立柱，不用伞形支撑，要撑起几片飞顶，抗弯承重能行吗？

[西雅图天空下]

我的问题是：这种钢结构立柱，强度够吗？那么高的立柱，不用伞形支撑，要撑起几片飞顶，抗弯承重能行吗？

计算通过就行，立柱高，长细比大，会给个强度降低系数，计算软件里内置了规范的抗弯抗压抗剪，以及复合受力，最后会有code check，出utilization factor, 一般新建结构，柱子的受力0.75左右，预留25%的安全空间。

你是不是打算换专业？其实我们专业里有专门的材料应力分析，理论性强，对专业的广度要求不高，非常适合数学好的人，目前做航天器的招人，当然，传统工科，特点就是活重钱少压力大，但做的都是有意义的工作。

[西雅图天空下]

我的另一个感慨是，不要以为我们年龄大了，仿佛处于劣势。仔细观察你会发现，很多人丧失了学习能力，对新知识是排斥和抗拒。很多人一开始就对知识不感兴趣，仅仅是当一天和尚做一天苦工。很多人处于家庭的焦头烂额中，无法应对工作。

能够对知识保持兴趣，这样的人并不多见，因此，你可以转型。我们专业会有20年好时候。

[猪壮壮]

不是想转行，而是看到新奇的事物还保持着强烈的好奇心。

[西雅图天空下]

不是想转行，而是看到新奇的事物还保持着强烈的好奇心。

很好。我也乐于探讨新奇工程结构，有好多东西，在学习过程中并不知道有啥用，比如学线性代数概率统计，迷迷糊糊的，直到用到了才恍然大悟原来这么回事儿，当初都是照葫芦画瓢做题找规律，不理解。

学专业也这么回事儿，力学计算简图铰支座固定支座，不知道，就是照着做，等学了施工，大概是怎么回事儿，等到设计做结构模型release，刚度比，才串起来，原来是这么回事儿。混凝土梁开裂以后，刚度降低，到底多低，微裂缝怎么核定影响刚度，不知道，就按照折减系数跟着规范走，直到看见ACI新规范关于EI刚度值跟设计承载力与实际承受弯矩的方程，激动得不得了，原来他们也不知道啊，他们一直在做实验更新了规范也在探索啊。

我因为个人所限，走了一条曲折而孤独的路，无人同行，没有人乐于探讨形而上，所以在网上能闲聊这个打法时间还是挺好的。

还有做项目，因为以前这个项目是本公司设计的，有后续更新工程还是找我们。

看过去的图纸和计算书，贼复杂。跟领导探讨，他说我一点也不喜欢这个图纸，根本make nonsense。但项目在我手上，必须一致性。

反复看图纸，分析对比各种方案，思考他当初为什么要这么做。终于弄明白了，回家去停车场的路上天黑了，行人稀少，激动得想哭，发自内心地佩服，这个人如此聪明，他怎么能这么聪明，设计出这样的联动系统。

后来，我打听其他同事，这人哪去了，说他离开了，是他这辈子见过的最聪明的人。

从此，我跟我的头儿对着干的时候，毫无心理障碍，这人这么诋毁他还升职了，说明他能力差全靠政治斗争找补。不值得尊敬。

所以，有时候想，孜孜以求的意义在于：哪怕多少年过去，忽然有人看见，还会赞叹。

[猪壮壮]

很好。我也乐于探讨新奇工程结构，有好多东西，在学习过程中并不知道有啥用，比如学线性代数概率统计，迷迷糊糊的，直到用到了才恍然大悟原来这么回事儿，当初都是照葫芦画瓢做题找规律，不理解。

学专业也这么回事儿，力学计算简图铰支座固定支座，不知道，就是照着做，等学了施工，大概是怎么回事儿，等到设计做结构模型release，刚度比，才串起来，原来是这么回事儿。混凝土梁开裂以后，刚度降低，到底多低，微裂缝怎么核定影响刚度，不知道，就按照折减系数跟着规范走，直到看见ACI新规范关于EI刚度值跟设计承载力与实际承受弯矩的方程，激动得不得了，原来他们也不知道啊，他们一直在做实验更新了规范也在探索啊。

我因为个人所限，走了一条曲折而孤独的路，无人同行，没有人乐于探讨形而上，所以在网上能闲聊这个打法时间还是挺好的。

还有做项目，因为以前这个项目是本公司设计的，有后续更新工程还是找我们。

看过去的图纸和计算书，贼复杂。跟领导探讨，他说我一点也不喜欢这个图纸，根本make nonsense。但项目在我手上，必须一致性。

反复看图纸，分析对比各种方案，思考他当初为什么要这么做。终于弄明白了，回家去停车场的路上天黑了，行人稀少，激动得想哭，发自内心地佩服，这个人如此聪明，他怎么能这么聪明，设计出这样的联动系统。

后来，我打听其他同事，这人哪去了，说他离开了，是他这辈子见过的最聪明的人。

从此，我跟我的头儿对着干的时候，毫无心理障碍，这人这么诋毁他还升职了，说明他能力差全靠政治斗争找补。不值得尊敬。

所以，有时候想，孜孜以求的意义在于：哪怕多少年过去，忽然有人看见，还会赞叹。

有一次我们系主任带我们几个去参加一个IEEE的讲座，先吃饭，后听讲座。

主讲是一个来自MIT参与过阿波罗登月计划的老工程师，其中几个幻灯片讲到航天器如何降低重量同时加强结构强度，讲到筋、条在结构件中的作用。很有意思。我只学过机械制图，对这些知识还是很陌生的。

[西雅图天空下]

有一次我们系主任带我们几个去参加一个IEEE的讲座，先吃饭，后听讲座。

主讲是一个来自MIT参与过阿波罗登月计划的老工程师，其中几个幻灯片讲到航天器如何降低重量同时加强结构强度，讲到筋、条在结构件中的作用。很有意思。我只学过机械制图，对这些知识还是很陌生的。

是。机械制图比建筑制图复杂，零件齿轮啥的。西雅图地区的几个航天公司一直在招做结构分析的工程师，做月球车。如果将来马斯克要登火星，结构工程的自动化设计、智能施工的路很长，有许多空白领域。
你说的航天器，我也觉得很有意思。我舍不得离开这家公司的唯一原因就是跟航空沾点边。