什么是结构失效？(structural failure?)
当建筑物等结构倒塌或以类似方式发生物理故障时，就会发生结构故障。结构失效的原因有很多，既有自然的，也有人为的。在某些情况下，建筑的设计或实际施工可能是错误的，而在其他情况下，疏忽、超载或自然灾害是原因。传感器和数学模型用于建筑设计和维护，以减少和监测结构故障的可能性。
建筑施工时，其可能承受的机械应变或应力的大小会被纳入设计中。可能的压力因素包括建筑物的形状和预期用途——例如，高层办公楼在物理上不同于多层停车场或一层住宅。每栋建筑都会以不同的方式对重载、风、雨和地震做出反应。
材料也很重要。例如，摩天大楼中使用的钢框架和大量建筑玻璃赋予了这些高层建筑抵御强风所需的灵活性。寒冷气候下房屋的尖顶木瓦屋顶允许雪滑落，而不是堆积在沉重的荷载中，并产生可能导致屋顶坍塌的重量——这是一种常见的结构故障。砖房虽然不像木结构建筑那样容易着火，但在发生地震时可能会更危险，因为厚重的砖石结构可能会倒塌，给里面的人造成危险。。
如果设计建筑的人没有考虑其位置、形状和预期用途，则可能会由于设计缺陷而发生结构故障。这也可能是由于疏忽或误用建筑造成的——例如，将建筑装载在预期容量之外的人员或机器等物品的额外重量。这些建筑物倒塌是人为的，可以通过在设计过程中对建筑物上可能的应变进行数学建模，并在建筑物的使用寿命期间遵守这些指南来防止。。
自然灾害和天气现象往往是更具挑战性的威胁。强风、火灾、雨或雪的重量以及地震都可能导致结构破坏。尽管在设计和施工过程中尽可能地预计到这些因素，但事故仍然会发生。由于渗水导致金属框架构件意外腐蚀，可能导致结构倒塌。建筑地基中使用的混凝土混合物中的缺陷可能会导致开裂和最终失效。
为了减轻这些危害，工程师们经常使用安装在结构内部的传感器系统。被称为加速计的设备可以测量振动，并用于测量桥梁的功能。应变计和光纤可用于检测结构上的应力和载荷引起的损伤。这些和其他相关的传感器设备帮助工程师预测和防止可能的结构故障。
- 发表于 2022-01-30 14:01
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- 分类：科学
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