由“新繁星”帐篷的介绍 讨论下穹顶结构的不稳定性 - 装备天下 - 8264户外手机版
昨天看到新繁星的介绍贴 文中提到“双杆单交叉设计好处在于两杆交叉后，每个面大体上都是三角形，四个三角形互为支撑，众所周知三角形最稳定，所以帐篷稳定性很好。” 对于这段话我不太认同 由此引伸到穹顶结构的稳定性 所以希望大家共同讨论一下 简单画一下示意图哈大家看看对不对 不做太复杂的力学分析 没学过 不会
先参看左图 在我看来 交叉杆穹顶型结构的帐篷 其所谓的三角形 仅仅在投影下可以实现 而实际来看 任何角度的纵剖 我们都找不到三角形的痕迹 真正组成穹顶帐篷的支撑主体的 是四个弧 相邻两个弧之间的三角形其实并不是平面的三角形 而是立体的曲面 相当于你用纸片剪出一个三角形 然后横向弯曲 这几乎是没有任何强度的 放到帐篷上也差不多 由于中心没有支撑 抗压全靠铝杆自身的强度 外加对面铝杆伸展形成的推力 单凭这个 在风压下是很难形成有力的支撑的 瞬时强风下甚至瞬间向内溃缩（很常见吧） 至少至少 和其他结构来比较 没有什么先天的优势 和三角形没什么关系 也就谈不上“众所周知”的“稳定性很好”
那么这个并不是很稳定的穹顶结构如何增强抗风性呢 看中图 大概考虑了一下拉结风绳后的结构 铝杆端头、地钉和风绳节点（铝杆或者布料中线）形成了一个三角形（尽管不特别完整 左边线可弯曲） 零拉伸的风绳节点受压迫后 节点沿着弧线切线方向向下运动 也就是小幅度被压向地面方向 同时铝杆形成向地面的推力 给风绳以支撑 增强了抗风性 虽不完整但是毕竟可以算作在三角形上形成的作用 所以稳定性明显增强 可见穹顶结构打风绳的重要性
最后看金字塔为什么抗风好 右图 很明显金字塔中间有一个强有力的支撑：登山杖 这个可以看作是零溃缩的支撑 和同样零溃缩的地面、受拉力可绷紧的面料 形成了最完整的三角形 斜边绷紧后 三角形达到最大稳定 当风压开始 斜边内凹 拉动登山杖顶端向右移动 但是却被左侧斜边拉紧限制； 即使面料不够紧绷 登山杖端头向左轻微移动 也会对右斜边产生拉力 使右斜边绷直 抵消内凹 保持三角形不变 可见金字塔才是实打实的最稳定三角形结构
最后 不难看出 无论是穹顶加风绳 还是金字塔 迎风面的地钉绝对是重中之重 巨大的瞬间风压形成的反反复复的拉力对地钉绝对是考验 有条件的话 迎风面拉两道风绳加固才是首选
对于拱顶的理解最常见的误区就是忽略了稳定的拱顶结构其实是有先决条件的 那就是构成拱顶结构的材质必须均匀统一 并且自身要达到一定的强度
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为什么古代用拱形是因为古代材料水平不高，只能用一些简单加工的天然材料，所以最早的都是拱形
拱形对材料抗压要求很高，其他要求低，而石头 砖头之类抗压强度远远大于抗拉强度
放在拱形里正好利用了材料的特性
不同材料当然是可以混合的
以前的房子墙壁和屋顶拱形和砖头并用的例子很多 不影响强度
最大的问题是石头太重 横向的力很大
古代的技术水平下地基不好处理
现在都玩预应力了
所以跨度比以前石拱桥大多了
另外就是悬索桥的出现 高科技的拉索才造就了更大的跨度
因为悬索的整体受力更好
从结构上看，赵州桥那种结构上可去掉的地方很多
所以现代的结构很多是空心的
不太受力而增加重量的部分直接去掉了，充分利用材料
主要就是因为承担挠度时材料越靠近中心线受力越小
所以现代帐篷的帐杆也是空心的
就算天然的竹子也是空心的
似乎越扯越远
这个大部分是力学知识
材料力学 理论力学 结构力学之类
有兴趣可以去翻翻书
这个讨论很有意思，脑洞开了。但是越看讨论我越在想着是不是要讨论下材料和工艺问题，因为受力而言，面料和各种补强啥的才是最后的要点，上次扎营看到一个超轻帐篷被挂破吹烂，是风绳拉点和地丁拉点的地方被吹裂了，而旁边不管是穹顶的冷山还是金字塔的210t都没啥问题，所以在实际中使用是不是要引申？
不是说三角形稳定，三角形的三条边中间受点横向力的挠度很大，是明显薄弱点。
综合来看显然是半球体最稳定，受力易于分散，外凸的形状相当于预应力抵消了挠度的影响。
可以想想为什么石桥为什么做成上凸的拱形，做成直的很容易压塌
有风吹来的时候，力是很复杂的，薄弱点出了问题其它部分再好也没用
而且风的力量和风速的平方成正比的
所以汽车低速状态下风阻系数影响不大，大部分是滑动摩擦力，风的阻力只占很小的部分。
跑得越快的车越要重视风阻，越是流线型，超跑的那些怪异形状都是为了减小风阻
你还可以把手伸出去兜兜风 心中默想一个梦中情人 然后根据不同时速感受一下……
今天接了孩子回家高速上, 儿子突然把车窗按下去了... 我的收获是给你的回复, 他的收获是面壁数 500.
我想到解决制造瞬间风力的方案了.
1. 简单: 车顶安装帐篷的底座是旋转的, 当高速行驶时, 在短时间内转动底座, 就相当于突然给某个面一阵强风.
2. 复杂点的, 安装一个类似快开门的挡风板在帐篷前, 高速行驶的时候,突然开门就相当于突然来临的强风, 这个可以做到1秒从1级到11级,超越自然界的突变.
而且可以在各个风绳上面安装电子拉力秤, 可以实时记录每个绳子的拉力, 时候可以和风力数据合并一起对帐篷的设计进行调整.
