在时光的长河中，建筑如同一座座不朽的丰碑，见证着人类文明的演进与发展。建筑，不仅仅是冰冷的砖石与水泥的组合，更是人类智慧与创造力的结晶，是艺术与实用的融合。

1985年6月9日，国际建筑师协会在旧金山召开的第63届理事会上通过决议，将每年的7月1日定为 “世界建筑日”。1996年，国际建筑师协会代表大会通过决议，“世界建筑日”将与联合国的“世界人居日”同期举行庆祝活动，“世界建筑日”即确定为每年10月的第一个星期一。

没错，就是今天~

感受建筑之美的同时，这些建筑背后的物理知识也值得了解。这里小编挑选了几个代表性的建筑进行介绍~~

故宫

北京故宫，于明永乐四年（1406年）开始建设，以南京故宫为蓝本营建，到永乐十八年（1420年）建成，成为明清两朝二十四位皇帝的皇宫，它位于北京中轴线的中心。故宫以三大殿为中心，占地面积约72万平方米，建筑面积约15万平方米，有大小宫殿七十多座。

物理知识：

• 平摆浮搁柱根：故宫古建筑的立柱柱根并不插入地下，而是平放在柱顶石上，这种平摆浮搁的做法使柱根在发生地震时可以反复在柱顶石表面运动，不仅不会折断，反而能产生 “四两拨千斤” 的效果。从地震工程学角度讲，这种方式增大了古建筑整体的自振周期，可产生隔震效果，使古建筑在地震作用下能避开地震波峰值的冲击，有利于减小地震对建筑的破坏。

  

  

• 榫卯节点：梁与柱采用榫卯形式连接，榫头插入卯口后形成稳固的榫卯节点。榫卯节点属于半刚接节点，可以转动但受到一定限制。这种节点形式有利于减小梁柱构架的晃动幅度，并且榫头与卯口之间的相对滑移、旋转等运动，可以耗散部分地震能量，减小结构整体破坏。

  

• 斗拱结构：斗拱由斗形、弓形的木构件层层叠加起来，犹如一个个倒立的三角形。发生地震时，斗拱的各个构件之间互相摩擦、挤压，并产生往复运动，犹如一个运动的机构体系。地震波的能量传到斗拱位置时，会被转化为斗拱的内能及动能，斗拱的众多小构件在地震作用下不断运动，耗散了大量的地震能量，使得斗拱在地震作用下几乎不会产生破坏。

埃菲尔铁塔

埃菲尔铁塔是为举办1889年世界博览会并庆祝法国大革命胜利100周年而建，由法国著名建筑师、结构工程师古斯塔夫・埃菲尔设计。埃菲尔为了实现对离世妻子的承诺而建造了这座高塔，他发誓要建造一座通天的建筑，以便能在离天堂最近的地方对妻子说他爱她。在建造之初，铁塔遭到了很多人的反对，包括一些著名艺术家和文学家，他们认为铁塔会破坏巴黎的美感，但最终铁塔还是顺利建成。

物理知识：

• 结构稳定性：埃菲尔铁塔采用了镂空的金属框架结构，这种结构具有较高的稳定性。框架结构能够将荷载有效地传递到基础上，同时也能够抵抗风力等水平荷载的作用。其三角形的结构单元在几何形状上具有稳定性，能够有效地分散和承受各种力的作用。

  

• 热胀冷缩：铁塔由钢铁建造而成，钢铁具有热胀冷缩的特性。在夏季高温时，铁塔会因为钢铁的膨胀而 “长高” 大约15厘米，而在冬季寒冷的时候则会 “缩短” 回原来的高度。

比萨斜塔

比萨斜塔是意大利比萨城大教堂的独立式钟楼，原本是为了炫耀比萨王国的战绩而建造。但在建造过程中，由于地基不均匀沉降，塔体在建成第三层时就开始倾斜。著名的物理学家伽利略曾在比萨斜塔上进行了 “两个铁球同时落地” 的实验，推翻了亚里士多德 “物体下落速度和重量成比例” 的学说，这使得比萨斜塔更加闻名。

物理知识：

• 重心与平衡：斜塔能够在倾斜的状态下屹立不倒，是因为其重心仍然在塔的底部支撑范围内。在建设过程中发现塔身倾斜后停工等待地基稳定，并且取消了塔顶以减轻塔身重量，同时利用地基沉降使塔顶重心后移，从而减少倾斜幅度，这些措施都有助于保持塔的平衡。

  

  

• 静力学原理：斜塔的倾斜状态是一种不稳定的平衡状态，但在一定的倾斜角度范围内，塔体所受的重力、地基的支撑力以及风力等外力相互作用，形成了一种动态的平衡。当外力的作用不超过塔体的稳定极限时，斜塔就能够保持不倒。

胡夫金字塔

公元前2580年左右，法老胡夫下令建造大金字塔，整个工程花费数十年。金字塔是古埃及法老的陵墓，是古埃及人智慧和劳动的结晶。古埃及人将金字塔视为太阳的象征，它的巨大规模和精湛的建筑工艺令人惊叹。关于金字塔的建造方式一直存在争议，有人认为是古埃及人利用智慧和勤劳建造的，也有人认为是外星人的杰作等

。

物理知识：

• 压力与压强：金字塔由巨大的石块堆砌而成，底部承受着巨大的压力。古埃及人通过将石块打磨平整，使得石块之间的接触面增大，从而减小了压强，保证了金字塔的稳定性。底部的石块需要承受上方所有石块的重量，因此底部的石块必须具有足够的强度和稳定性。

  

• 力学结构：金字塔的三角形结构具有很强的稳定性，能够有效地分散顶部的压力，将压力传递到地面。这种结构能够抵抗地震等自然灾害的影响，使得金字塔能够历经数千年而不倒。

长城

长城的建设始于战国时期，秦始皇统一六国后，将各国的城墙连接并加固，形成了一道总长超过2万公里的巨大防线。长城不仅是中国古代的军事防御工程，也是中国文化和民族精神的象征。孟姜女哭长城的故事更是流传千古，反映了古代劳动人民的苦难。

物理知识：

• 材料力学：长城的城墙主要由砖石、黄土等材料建造而成。砖石具有较高的抗压强度和耐久性，能够承受城墙上方的重量和外部的冲击力。黄土则被用于填充城墙内部，起到了加固和稳定的作用。

  

• 坡度与稳定性：长城在建造过程中，根据地形的不同设置了不同的坡度。在陡峭的山坡上，长城的坡度较陡，以增加城墙的稳定性；在平坦的地区，长城的坡度则相对较缓，便于士兵的巡逻和防御。这种根据地形调整坡度的设计，充分体现了古代工匠对力学原理的理解和应用。

悉尼歌剧院

悉尼歌剧院的设计方案是从众多参赛作品中脱颖而出的，设计者是丹麦建筑师约恩・乌松，从1959年开始建造，历经14年才最终完工。建造过程中面临了诸多技术难题和资金短缺等问题，但最终成为了澳大利亚的标志性建筑。

物理知识：

• 壳体结构：悉尼歌剧院的屋顶由一系列相互连接的壳体组成，这种独特的结构既美观又具有很强的稳定性。壳体结构能够有效地分散屋顶所承受的重力和风力等外力，同时减少了建筑材料的使用量。

  

• 声学设计：歌剧院内部的声学设计非常出色，通过合理的布局和材料选择，使得声音能够在观众席中均匀传播，并且减少了回声和噪音。例如，在观众席的墙壁和天花板上使用了特殊的吸音材料，以提高声音的清晰度和质量。

泰姬陵

泰姬陵是莫卧儿王朝皇帝沙贾汗为纪念他的爱妃泰姬・玛哈尔而兴建的巨大陵墓。工程耗时22年，动用了两万多名工匠。泰姬陵以其洁白的大理石建筑和精美的装饰而闻名于世，被誉为 “印度明珠”。

物理知识：

• 对称之美与稳定性：泰姬陵呈现出完美的对称结构，从建筑的整体布局到每一个细节都体现了对称之美。对称结构在物理上具有较高的稳定性，能够使建筑在承受各种外力时保持平衡。

  

  

• 材料的热胀冷缩处理：泰姬陵主要由白色大理石建造而成，大理石在不同的温度下会发生热胀冷缩。为了避免因热胀冷缩而导致建筑出现裂缝，工匠们在建造过程中采用了巧妙的设计和施工方法。例如，在大理石板块之间留有一定的缝隙，以便在温度变化时能够有一定的伸缩空间。

哈利法塔

哈利法塔作为世界第一高楼，是迪拜的标志性建筑。其建设旨在展示迪拜的现代化和奢华，成为全球瞩目的建筑奇迹。建设过程中克服了诸多技术难题，如高空施工、强风抵御等。

物理知识：

• 抗风设计：由于高度极高，哈利法塔面临着巨大的风力挑战。设计师采用了先进的风洞测试技术，优化建筑的外形和结构，使其能够有效地抵御强风。例如，塔的形状逐渐变细，减少了风的阻力，同时在结构上采用了高强度的材料和先进的加固技术。

  

• 电梯技术：为了方便人们在如此高的建筑中上下移动，哈利法塔配备了世界上最快的电梯。这些电梯采用了先进的驱动技术和控制系统，能够在高速运行的同时保证安全和舒适。电梯的设计还考虑了气压变化对乘客的影响，通过特殊的通风系统来调节电梯内的气压。

建筑是历史和文化的重要载体，不同时期、不同地域的建筑反映了当时当地的社会风貌、价值观念和审美情趣。可以说，建筑是科学与艺术、工程与美学的结合体。

最好的建筑是这样的，我们深处在其中，却不知道自然在那里终了，艺术在那里开始。

——林语堂

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