如今中國百米以上的大樓已有兩三千座,而小小的水平儀卻在這些大樓的建設(shè)及保養(yǎng)過程中起著必不可少的作用。水平儀顧名思義,可以檢測所處平面是否水平,并且如果傾斜還可以測出其傾斜的小角度。雖然它看起來并不起眼,其作用卻是至關(guān)重要的。
1、為什么大樓的建設(shè)需要水平儀?
除非是極少數(shù)的個例(如比薩斜塔),大部分的建筑物都對樓層的水平度要求很高。即便在設(shè)計中不是水平的部分,其每一個部分傾斜的角度也都是非常嚴格的。因為建筑涉及到相當精確的力學(xué)結(jié)構(gòu),角度稍有誤差就會導(dǎo)致墻體、支柱等受力不均,切向力隨時可能會將大樓腰斬,大大影響建筑物的使用壽命。此時水平儀便顯得極為重要了。
2、水平儀在大樓建成后的作用
在大樓建成并投入使用后,水平儀也不會遭受“狡兔死走狗烹”的命運。建筑物時刻在形變著,特別是建設(shè)過程中出現(xiàn)的微小誤差會隨著時間不斷被放大,而環(huán)境如地震、暴雨甚至是風(fēng)都會對形變起著催化的作用。如果利用水平儀不斷地檢測其各平面的角度變化,不僅可以進行適當?shù)恼{(diào)整,增長建筑物的使用壽命,更可以防范于未然,在不可逆轉(zhuǎn)時及時處理掉大樓,避免生命財產(chǎn)的損失。
3、氣泡水平儀
氣泡水平儀構(gòu)造簡單,有條式和款式兩種。水平儀物如其名,重點就在“水平”二字上,就是水在平靜時的面。傳說昔日在建金字塔時,工人會在金字塔的地基上鑿出一個凹槽并倒入水,通過水面與地面相平確認地基的水平。裝在透明管中的“水面”就是氣泡,而氣泡所在位置就是真正的水平面所在。通過觀測氣泡位置判斷該平面是否水平。在較低的民用建筑中,氣泡水平儀還常常在建筑過程中用于檢測墻面是否水平。
4、電子水平儀
電子水平儀的精度極高。當然毫無疑問,其構(gòu)造也比較復(fù)雜。根據(jù)原理主要分為兩大類:電感式和電容式。二者內(nèi)部皆有一擺錘。如果所處位置不水平,擺錘就會移動。對電感式而言,擺錘的移動會影響感應(yīng)線圈的電壓變化,此時傾角轉(zhuǎn)化為擺錘位移量再轉(zhuǎn)化為電壓量,實現(xiàn)了對微小角度的測量。
而電容式的擺錘是懸掛在兩電極正中間,如若水平,兩邊電容相等。若不水平,則擺錘偏移正中間導(dǎo)致兩級電容改變。如此,也能測出偏離水平的角度。電子水平儀在高樓大廈的建設(shè)及保養(yǎng)過程中必不可少,是大樓生命的保障。
除了在建筑領(lǐng)域,水平儀在檢測機床安裝、測量工件、調(diào)整物理實驗工具、相機拍攝甚至是地震預(yù)測等上都有極為廣泛的應(yīng)用。只要需要水平面的地方,就必然會有水平儀的身影;只要需要用水平面作為參考面的應(yīng)用,水平儀也不會缺席。
標簽: 水平儀
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