埃菲爾鐵塔是巴黎和法國的代表，可謂是眾所周知。那它為什么是這一樣子呢？只是是由于好看嗎？那為何這一樣子就漂亮呢？

撇開其他要素，只是從工程項目視角考慮，為何并不是這類直筒型矩形框呢？當時埃菲爾是怎么考慮到的呢？

針對結構設計師們而言，或許一句“它是風載荷的軸力圖的樣子”就可以了。但它是知乎問答，我的目地也是科譜，因此我不想做那樣的回應。使我們從中小學當然現在開始！

也許是虛構，也許是確有其事，總而言之，大家都了解阿基米德教師以前說過，“給我一個支撐點，我可以撬起地球”。

依據杠桿作用，針對傳動軸點力矩平衡，假定地球的凈重是50，地球那一端的桿杠長度是1，阿基米德這一端的長度是10，50乘1除10相當于5，那麼阿基米德只必須5的力就可以撬起地球。大家把這個力與轉動軸心中間的安全距離稱為力臂，也就是在圖中中，地球的力臂是1，阿基米德的力臂是10。阿基米德這里的力臂越長，需要的力就越低，假如力臂是500，那必須的力變成了50乘1除500相當于0.1。

大破沖霄樓，大家把眼光放進工程建筑上，假定是我圖中那么一個工程建筑，最上邊釋放一個水準力。大家都是有推翻物品的工作經驗，一個紙盒子，一推就倒。那為何涂黑影的全部三層不容易繞著右下方亂倒呢？非常簡單，由于二層左側的柱子把它給拉著了。依照大家剛剛的繞旋轉中心力矩平衡，外界釋放的水準力是1，力臂L是10，柱子把黑影一部分拉著的力臂d是5，那麼柱子的抗拉力便是1乘10除5相當于2。

一樣的大道理，三層加二層合起來的黑影一部分也是有很有可能被推翻，全部這雙層被一層左側的柱子給拉著了，此刻柱子抗拉力的力臂d還是5，可是水準力的力臂L變成了20，柱子的抗拉力就變成了1乘20除5相當于4。全部三層樓加起來也是有很有可能被推翻，只不過是，基本的抗拉力把全部三層樓拉著了，這個時候，外界水準力的力臂L變成了30，基本的抗拉力相對的變成了6。

另外，大家也注意到，這種黑影一部分不僅有可能以右下方為驅動軸往上旋轉從而亂倒，也有很有可能以左下方為驅動軸往下旋轉。往往沒有這般，是由于被右側的柱子給抵住了。這一柱子的力多少錢呢？跟剛剛一樣，力臂是5，尺寸是1乘10除5相當于2。針對一層、基本，一樣也是這般，右側的柱子要抵住自身上邊的一部分，受力尺寸跟左側的抗拉力一樣，分別是4和6。

換句話說，大家最后獲得了這一結果。為了更好地抵御屋頂的這一尺寸為1的水準力，左側的柱子要把自己上邊的一部分“拉住”，右側的柱子要把自己上邊的一部分“抵住”，各層柱子受力的尺寸從上向下承線形增長，分別是2、4、6。這就代表著，最下邊的柱子要比最上邊的柱子牢固3倍，要不變寬，要不用更強的原材料，總而言之，底端柱子必須擔負3倍的頂端柱子的受力。這也代表著，底端柱子的工程造價類似是高層的3倍。

那假如我不愿意多花這種錢呢？有哪些方法讓底端柱子受力和頂端柱子類似呢？

大家再想一下柱子受力的尺寸是怎么來的？水準力1乘于水準力的力臂L除于柱子的力臂d，d從上向下全是5，L從上向下從10提升到30，因此柱子的受力從2提升到6。外界水準力1是毫無疑問不容易變的，L從上向下無論怎樣變全是10提升到30，那假如變化d呢？假如我將最下邊的寬度d從5提升到15，柱子的受力就變成了1乘30除15相當于2。看，不會再必須能承擔6的柱子了，從上升小都能夠用受力工作能力為2的柱子，只需大家逐級更改d的標值。

簡易說，為了更好地抵擋屋頂的這一水準力，針對每一個樓房，柱子受力的尺寸跟樓房的寬度d的相乘是一個時間常數。從上向下，假如d不會改變，那柱子的受力便會慢慢增大，相反，我要柱子的受力不會改變，那只必須慢慢提升寬度d的標值。例如針對L為20的那一層，左側是受力4乘于寬度5相當于20，右側是受力2乘于寬度10也相當于20；針對最下邊，左側是6乘5相當于30，右側是2乘15也相當于30。實際效果沒變，可是提升了寬度，減少了受力。

見到這兒，各位朋友可能早已懂了埃菲爾鐵塔的基本原理。那大家就把眼光看向埃菲爾鐵塔，假定我有一個跟埃菲爾鐵塔一樣高的建筑立面矩形框的塔，這一塔承擔的不會再是簡易的最頂部為1的水準力，只是一系列風載荷的水準力。大家都了解，越高的地區風越大，大家類似越重優勢載荷越大，也就是樓房處的平衡力越大。

大家假定風載荷是那樣的，最下邊是1，最上邊是19，正中間慢慢轉變，盡管不精確，可是能夠那樣大概估計。

用上邊大家的方式，最上邊那一個小方格是那樣的，最上邊2個小方格是那樣的，最上邊三個小方格是那樣的，依次類推，直至包含到最下邊的那一個小方格……

左側便是每一層的數值，再依照大家上邊提升d進而減少受力的構思，我將最下邊的d從1擴大到7.6，相對的受力從2470變成2470乘1除7.6相當于325。一樣的構思，每一層都做一樣的解決，讓每一層的受力都變成325。例如，原來左側受力1196的那一層，寬度變成3.68，受力變成1196乘1除3.68相當于325；原來左側受力364的那一層，寬度變成1.12，受力變成364乘1除1.12相當于325。

最終，大家把大家獲得的圖型跟具體的埃菲爾鐵塔比照一下，如何？大部分就是這個樣子哦。自然，還是有差別的，由于風載荷盡管是核心載荷，但也是有其他要素。另外，大家獲得的圖型看起來有點兒胖矮，讓一些預制構件受力大一些，可是讓總體看起來雅致漂亮，這全是能夠接納的。

它是當初埃菲爾公司的一張手稿，盡管看起來更為繁雜和詳盡，但理論依據和大家這一簡單化的剖析是一樣的。

假如給你興趣愛好自身試一下得話，能夠嘗試偷點懶，終究，摁計算方式挺累的，還非常容易摁錯。能夠嘗試用MathCAD或是Excel，省時省力，技術工程師家居旅游之必不可少武器。

例如我眼中的自己的MathCAD測算全過程。

盡管，如今看上去，那樣的剖析平常。如同牛頓三基本定律在大家今日來看如同基本常識一般，但在它出現的時代，確是不凡的造就。在埃菲爾鐵塔以前，基本上全部的總體設計全是憑工作經驗拍腦袋，埃菲爾鐵塔是人們第一批用有根有據、詳細詳實的數學分析來進行總體設計的建筑項目之一。從這一刻起，結構從老師傅帶徒的手工業者邁進了擁有 牢靠五格數理基本的工程項目科學研究新時期。

諸位朋友又要問了，即然可以用提升寬度的方式來減少柱子的受力，那為何如今的多層建筑全是直筒型矩形框呢？干什么無需這類方式呢？由于土地價格確實是太價格昂貴了，寧愿花大錢，還要空出總面積。一樣的底盤，自然是直筒型矩形框出的總面積多。你逐級內收，柱子受力倒是變小，出的總面積也小，這不是因小失大嘛。

假如你觀查一下上海東方明珠、東京塔那樣的廣播電視塔，你能發覺，他們仍然再用這一對策。即便 是多層建筑，一樣也是有選用這一對策的。FazlurKhan的名篇漢考克管理中心便是往上內收，而喬普拉教師的巨作《結構動力學》封面圖上的泛美大廈也是一個事例。

坐落于舊金山的泛美金字塔，就選用了相近的對策，從上向下寬度慢慢增大。

那是否有背面事例呢？自然擁有。我又要再次黑建筑之神們了。盡管我是柯布教師的死忠粉，我都個人收藏著柯布教師合集，可是，做為一個結構設計師，我不得不承認，最底層空架雞翅柱是個十分槽糕的設計方案。

在受力較大 的最底層，不但沒有增加寬度，反倒內收服2個雞翅柱……這不科學啊！

返回埃菲爾鐵塔這兒，埃菲爾鐵塔是十九世紀鐵構造時期的最終一抹余暉，在它以后，大家邁進了鋼和混泥土的時期。但另外，埃菲爾鐵塔也是一個時期的揭幕儀式人，它開辟了精準的的結構特征的新時期，它是結構行業不朽的里程碑式。

可能在那時候，明智的埃菲爾就早已預料到了他的鐵塔會變成工程項目科學研究的永遠的豐碑。他刻意在塔桿的第一服務平臺刻著到了為工程項目科學研究做出巨大貢獻的72位法國生物學家、一位數學家和技術工程師的姓名，這在其中包含拉格朗日、拉普拉斯、居維葉、拉瓦錫、安培、納維葉、蓋·呂薩克、柯西、菲涅爾、庫侖、傅科、蒙日、泊松、傅立葉、拉扎爾·卡諾這些。

或許應對埃菲爾鐵塔那樣的美麗風景，腦中卻在想它是風載荷軸力圖的樣子，挺煞風景的。可是，我堅信，美是真正的火苗。或許恰好是由于這種特性，才讓埃菲爾鐵塔這般的雅致而又美麗動人。

假如感覺非常好能夠關心大家哦！