在不远的未来土木工程未来展想,随着地球自然环境的恶化,人类面临着无法生存的威胁,作为建筑师的我们,是否应该考虑把建筑修到太空中,或者其他星球?
从《星际穿越》中寻找灵感太空中的建筑
引力问题完美解决
离心力实现重力
天上的老王家
太空站上的家
男猪脚勇敢的穿越了虫洞,来到女儿的书架,通过四维空间的另一个自己传递灰尘坐标(对应片头屋里掉落灰尘),再通过自己送给女儿的表的指针,传递摩斯密码,把未来科学数据传递过去。女儿最终通过方程式,完美解决了重力的问题。
太空中的建筑人类都生活在地球表面。我们人类虽然天当被地当床过了几百万年。无论材料内产生的是拉力还是压力,归根结底都是重力荷载的结果。类似的,材料力学考虑的抗弯,抗剪、抗扭、抗失稳……统统都是重力的结果,至少也是重力荷载产生的二次应力。再复杂的建筑,再离谱的结构,再设计失误的工程,只要放到无重力环境下,统统不是问题土木工程未来展想!为什么呢?因为牛顿第一定律规定如下土木工程未来展想:
如果到了无重力的外太空,那么应该怎样设计建筑呢?
其实在太空中,只要有足够的材料把大厅空间包起来。你要1万米的高(长)楼?不用钢筋也不用砖头,塑料就够了,反正上一层的重力不会压下来。在人类可预见的建筑尺度内,太空建筑不需要考虑什么力学问题。国际空间站那个奇奇怪怪的样子都没有出问题,何况人类日常住的方盒子? 可以这样设想,只要到了太空,人人都可以当建筑师。
空间站
不过话又说回来了,如果没有重力,人在里面住一年,会非常吃力,骨质疏松最后可能会不可逆的损伤。因为人,作为一个生物是被自然选择适应了重力,需要重力的。所以,作为真正住人的太空建筑,必然是有重力的,或者说替代“重力”的。
未来太空建筑的两个方向在轨建筑物:
和(星际穿越)一样,采用地面建造-发射-在轨组装的模式。由于需要发射进入轨道,所以采用的材料大多是铝、钛等合金和塑料等轻质材料而非土木工程熟悉的混凝土、钢等材料。而且在轨运行时并没有因重力产生的荷载,材料和结构的强度不是首先要考虑的,因而这一方面土木工程的用武之地并不大。
地面建筑:在其他星球表面建造建筑时,土木工程师就是必不可少的了。重力带来的荷载、地震、有大气的星球上的风,这些都是土木工程师熟悉的东西。
有一个挑战:材料。混凝土需要用水,在其他星球上可以不用想了,钢也不是哪里都能有。 届时可能会出现一种全新的、就地取材的材料,工程师需要重新研究并掌握新材料的各项性能。
同时考虑到其他星球上糟糕的电磁环境、大气组成,建筑还要具备完善的生命保障功能,这也是未来建筑师们必备的技能了。
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