《结构力学》课程教学资源（参考资料）视觉上很不稳定的结构

视觉上很不稳定的结构 图1：比萨斜塔，阿拉米罗大桥和央视新楼 在建筑史上，“不稳定”的建筑并不少见。如意 大利的比萨斜塔，建于1173年，高54.5米，建塔 初期，塔体还是笔直向上，但建至第三层时，发现塔 体开始倾斜，工程被迫搁浅。全塔于1360年建成后， 塔顶中心点还是偏离塔体中心垂直线2米左右。600 多年来，因松散的地基难以承受塔身的重压，仍然继 续而缓慢地向南倾斜。但奇迹是：它没有倒！ 1992年，西班牙人为迎接世博会，在小镇萨维利 亚建了阿拉米罗(Alami1lo)大桥。这座跨度200m 的钢筋混凝土桥缘何让世人关注？原因在于它的造 型，象一只展翅的天鹅一一世界上第一座无背索斜塔 斜拉桥。 中央电视台新楼方案呈现为一座“歪门”，最大程 度地抵触了中国文化的审美价值标准“歪门”曲角悬

视觉上很不稳定的结构 图 1：比萨斜塔，阿拉米罗大桥和央视新楼 在建筑史上， “不稳定”的建筑并不少见。如意 大利的比萨斜塔，建于 1173 年，高 54.5 米，建塔 初期，塔体还是笔直向上，但建至第三层时，发现塔 体开始倾斜，工程被迫搁浅。全塔于 1360 年建成后， 塔顶中心点还是偏离塔体中心垂直线 2 米左右。600 多年来，因松散的地基难以承受塔身的重压，仍然继 续而缓慢地向南倾斜。但奇迹是：它没有倒！ 1992 年，西班牙人为迎接世博会，在小镇萨维利 亚建了阿拉米罗（Alamillo）大桥。这座跨度 200m 的钢筋混凝土桥缘何让世人关注？原因在于它的造 型，象一只展翅的天鹅——世界上第一座无背索斜塔 斜拉桥。 中央电视台新楼方案呈现为一座“歪门”，最大程 度地抵触了中国文化的审美价值标准 “歪门”曲角悬

空，完全是在挑战自然的重力原则。 问题：为什么比萨斜塔没倒？阿拉米罗大桥也能站得 住？央视新楼曲角悬空却巍然屹立？ 分析：使结构稳定的主要原因一一重力作用。 G 图2：上述三个结构的重力所在位置 比萨斜塔，由于地基不均匀沉降，使得主体结构 倾斜，倾斜程度大大超出了任何一个国家的建筑规范 所允许的顶部位移值，但仍然屹立不倒。原因在于其 重力作用线仍在底部边缘的内侧。如果它向右倾斜， 我们可以假设：把左侧底部地基的刚性减弱至零，重 力产生的力矩也会让结构正过来，不需施加外力扶 正，重力作用使其稳定。 阿拉米罗桥，造型突破常规，乍看上去结构十分 “悬”，数根拉索使“桅杆”处于轴心受压状态，而“桅 杆”的重力又抵抗了桥面的荷载，整体重心的位置又 使之不致倾覆，实在是非常巧妙的布置。 央视新楼和比萨斜塔也有异曲同工之妙处，三个

空，完全是在挑战自然的重力原则。 问题：为什么比萨斜塔没倒？阿拉米罗大桥也能站得 住？央视新楼曲角悬空却巍然屹立？ 分析：使结构稳定的主要原因——重力作用。 图 2：上述三个结构的重力所在位置 比萨斜塔，由于地基不均匀沉降，使得主体结构 倾斜，倾斜程度大大超出了任何一个国家的建筑规范 所允许的顶部位移值，但仍然屹立不倒。原因在于其 重力作用线仍在底部边缘的内侧。如果它向右倾斜， 我们可以假设：把左侧底部地基的刚性减弱至零，重 力产生的力矩也会让结构正过来，不需施加外力扶 正，重力作用使其稳定。 阿拉米罗桥，造型突破常规，乍看上去结构十分 “悬”，数根拉索使“桅杆”处于轴心受压状态，而“桅 杆”的重力又抵抗了桥面的荷载，整体重心的位置又 使之不致倾覆，实在是非常巧妙的布置。 央视新楼和比萨斜塔也有异曲同工之妙处，三个

结构的重力所在位置见图2。 比萨斜塔，阿拉米罗大桥，央视新楼，三者虽然 都是处在一种视觉上并不稳定的状态，但是，它们的 实际重心作用点都巧妙的置于结构体内，由重力产生 的抗倾覆力矩使结构趋于稳定。这些建筑粗看上去违 背受力常识，但实际上利用了重力创造视觉奇迹

结构的重力所在位置见图 2。 比萨斜塔，阿拉米罗大桥，央视新楼，三者虽然 都是处在一种视觉上并不稳定的状态，但是，它们的 实际重心作用点都巧妙的置于结构体内，由重力产生 的抗倾覆力矩使结构趋于稳定。这些建筑粗看上去违 背受力常识，但实际上利用了重力创造视觉奇迹