问:
我是一名全职木匠,正在学习成为一名建筑师。我喜欢腹股沟拱的丰富外观,我希望在我的下一个项目中加入一个。不幸的是,我找不到任何关于如何建造腹股沟拱顶的资料。你能帮忙吗?
格雷格·尼修斯,德卢斯,明尼苏达州
答:
加州帕萨迪纳市的咨询土木工程师威廉·f·多兰回答说:我也喜欢腹股沟拱顶或腹股沟拱的外观,它是两个桶状或拱形天花板的直角相交(见图)。在许多古老的教堂和公共建筑中,拱形天花板是一种流行的设计元素;如果建筑的平面是十字形或“X”形,则创建的腹股沟增加了引人注目的建筑细节。十字形布局的桶形拱形天花板也可以创造许多建筑可能性。
虽然弄清楚一个腹股沟拱顶可能看起来像一个真正的挠头,也许它会帮助想象腹股沟拱顶在更常见的实用形式,如两个圆形隧道,管道或其他类型的圆形管道的交汇处,如空调管道。用于解决这些日常难题的几何图形与用于计算建筑中的腹股沟拱顶的几何图形相同。腹股沟顶公式可以用解析几何在数学上得到,但我更喜欢描述几何,它使用图形方法来解决问题。
我们需要确定两个要素,第一个是腹股沟拱的形状,也就是两个拱顶的交点。在建筑方面,腹股沟拱是两个拱顶之间的山谷,并建立了山谷椽子的曲线。我们需要找到的第二个元素是你必须在屋顶护套上切开的曲线,这样它就会跟随腹股沟拱。这个过程称为腹股沟穹窿表面发育。
对于第一个练习,画一个半圆形拱门的一部分,形成屋顶(见图)。在剖面视图下面,绘制一个平面视图,显示拱顶的完整交点。您将把线条从一个视图转移到另一个视图,因此沿同一中心线排列两个视图非常重要。
在剖面视图中,沿着拱门均匀间隔的给定数量的点。(对于这些图,我使用了6个点,但只要你在图的所有部分保持一致,确切的数字并不重要。)在一边,从垂直于中心线的每个点处画出直线。这些线代表了每个点处拱门的高度,所以我把它们叫做高度线。将这些高度线转移到平面视图中,从腹股沟线开始并与之平行。
现在,从相同的点在剖面图上,项目线向下到与中心线平行的腹股沟线。这些线与拱门的宽度成正比,所以我称它们为宽度线。在每条宽度线与腹股沟线相交的地方,画一条垂直于腹股沟线的线。扩展垂直线,使其与相应的高度线相交(您转移到平面视图的高度线)。通过这些交点绘制的曲线就是腹股沟弓的真正形状,这也是构成腹股沟的谷椽的曲线。
现在我们要算出护套的弯曲边缘。在平面视图的一侧,绘制与上面相同的第二个剖面视图。基本上你接下来要做的是伸直拱门的一半(用指南针;(见图上的箭头)这样你就有了一条有六个等距点的直线。
从这些点的每一点,绘制到平面图视图的线。(因为这些线会形成拱顶表面的形状,所以我称它们为表面线。)现在将原始剖面视图的宽度线延伸到腹股沟线之外,直到它们与相应的表面线相交。通过这些交点绘制的曲线是沿腹股沟线的拱顶表面的形状。
当你准备好建造时,我建议把我们在这里所做的做一个全尺寸的绘图,这个过程叫做放样。有了这两个全尺寸的形状,你应该能够制造所有你需要建造腹股沟拱顶的各种组件。
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