那有没有什么办法,打破矩形纵向上的杠杆作用呢?方法便是在矩形的横向上也设置一个个杠杆,抵消矩形纵向上的杠杆作用。
我们假设在矩形第四层水平力为10的时候,是左边材料非常安全的一个受力范围,接下来我们用杠杆原理改变力矩的方式让每一层的左边材料的受力都变成10。
这样的话就刚好破除掉了高层建筑风荷载的杠杆作用,我们得到的这一条曲线的形式跟埃菲尔公司提交的方案相差不多,由于高塔自身的重力也会抵消一部分的风力荷载,所以在实际建造中,这一条曲线还可以更挺拔一点。
不仅如此根据美国俄亥俄州肯特州立大学的研究,埃菲尔铁塔在理论上最大的风荷载所产生的倾覆力距是与高塔自身重量产生的力矩相平衡的。也就是说埃菲尔方案的这个几何曲线看似简单,其实已经在最大可能的让风力荷载和重力荷载相互抵消了。
我们现在做高层建筑,有现成的风载规范和每个地方的最大风速记录可以利用,但在当时300米史无前例的高度只能,只能通过设计师不断做实验测算不同形状的物体在空气流体中的实际阻力,这也让埃菲尔公司对风载的研究和测算都走在了时代的前列,之后外形与之相类似的高塔,都被称作埃菲尔效应。
▲关于埃菲尔方案不同截面上的数据演算,方案最早来源于埃菲尔公司的Nouguier 和 Koech- lin
歪个楼,在现代超高层建筑的构造中,有了更为巧妙的应对风力荷载的方案。大楼内部会悬挂有一个质量很大的金属球,左方向的风力会导致金属球往右方向摆动,右方向的风力会导致金属球往左方向摆动。风力越大,金属球摆动幅度越大。通过金属球的相反运动,风力便抵消了,整个装置被称作调质阻尼器。