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1、1,第三节 影响结构强度和稳定性的因素,基本要求: 1、理解结构的稳定性和影响结构稳定性的主要因素。 2、从结构的形状、材料、连接方式等方面分析影响结构的主要因素。 3、理解结构与功能的关系。 发展要求: 会用现代理念研究结构的形状、材料和连接方式。如形状新颖、材料合理、连接巧妙稳固。 重要概念: 稳定性、强度,2,1 结构与稳定性,结构的稳定性是指结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。它是结构的重要性质之一。,3,台风过后的灾害 打破原有的平衡状态出现了不稳定现象,4,04年5月23日,巴黎戴高乐机场2候机厅顶棚发生坍塌事故,事故原因:金属构件本来也负担着顶棚的重量,但弧度结构上的裂痕
2、使这个构件逐渐穿过了顶棚,不再支撑数十吨重的顶棚,最终导致拱形顶棚发生坍塌。,5,东阳木雕圆桌、圆凳 受地面积大 摆放稳定,6,卫星电视接收天线 支撑杆有螺丝固定在大框架上,7,摄影棚的摄象机、射灯均为三角架支撑,8,比萨斜塔(CAMPANILE DI PISA)是世界建筑史上的一大奇迹。由于塔身压力过重和地质松软,南面的地基比北面约低米。在施工期间塔身既出现轻微倾斜,随着工程的进度,倾斜度不断增加。到塔身建到第三层时,可明显看出倾斜,曾一度停工。一百多年以后,经工程师托马索皮萨诺精心测量和计算,证明比萨斜塔虽倾斜,但不会倒塌,使工程继续按原设计继续施工,直到竣工。,重心点的垂线位置,落在结构
3、底面的范围内,9,双脚支撑轻骑车,单脚支撑自行车,履带式小轿车,10,想一想,分析不同垒法的墙,当施加同样的力时,哪种垒法的墙不容易推倒?稳定性最强,你认为最好的垒法是什么?,11,一、结构与稳定性二、结构的强度,影响结构稳固的因素有哪些?,三、结构与功能,12,1、结构的稳定性 结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。结构的重要性质之一。,一、结构的稳定性,想一想: 结构的稳定性与什么因素有关?,?,13,因素一:重心位置,14,因素二:支撑面积的大小,15,高塔为什么一般 上面很小,下端面积很大?,16,为什么大坝的横截面总是建成梯形的?,17,支撑面越大越稳定, 越小越不稳定。 结构
4、的底座,结构与地面接触所形成 的支撑面的大小。,18,因素三:结构的形状,A字形梯为什么载人时能够保持稳定? 如果没有梯子中间的拉杆将会怎么样?,形状:稳定的结构 重心:落在两边的支撑脚与地面的范围内。,结构不能固定,不稳定,容易失去平衡,19,野外勘探仪为什么用三角架支撑而不用四角架?五角架,20,临时摆放的屏风为什么摆成字型,而不摆成一字型?,21,单脚支撑的自行车放稳的原因分析,22,结构的形状不同, 其稳定性不同。 往往,影响结构稳定性的因素是相互关联的,需要综合考虑各种因素来讨论结构的稳定性。,23,影响结构稳定性的因素:,结论,重心位置 结构形状 支撑面积,24,注意!,运动状态下
5、与静止状态下物体的稳定条件有所不同。如自行车,高空走钢丝手持长杆,25,一、结构与稳定性二、结构的强度,影响结构稳固的因素有哪些?,三、结构与功能,26,2 结构与强度,结构的强度 是指结构具有抵抗被外力破坏的能力.,海啸,大坝,27,拔河,绳子的强度,28,普洱地震,唐山地震,29,影响结构强度的主要因素,结构的强度与结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式等因素有密切的关系。,交绰搭建增加结构强度,30,结构的强度与结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式等因素有密切的关系。,31,铝合金A字形梯,因素一: 结构的形状,32,结构形状,各种形状的横截面构件,所承受力的程度是不一样的。,
6、三角形是框架结构最基本的形状之一,结实、稳定、材料最少。在四边形、六边形构件中,加上三角形支撑件,就可大大增加构件的牢固程度。,33,因素二: 结构使用的材料,在结构设计中必须考虑到所使用的材料,如钢、木、石、化工材料等等,不同的材料就有不同的强度。,34,因素三:结构构件的连接,铰连接:被连接的构件在连接处不能相对 移动,但能相对转动。,35,刚连接:被连接的构件在连接处既不能相 对移动,也不能相对转动,具体有榫接、胶接、焊接等。,榫接,胶接,焊接,36,3 结构与功能,结构不仅是事物存在的一种形式,而且对事物的功能和作用产生着直接影响。结构的变化可能导致功能的变化。,37,残疾人专用电动车
7、,38,泰顺廊桥的结构原理: 廊桥结构的基本组合单元是六根杆件,纵向四根、横向两根,平面呈“井”字形。利用受压产生的摩擦力,构件之间越压越紧。这种结构,不用钉铆,只需用相同规格的杆件,别压穿插,搭接而成。从力学上分析,上端的纵梁压在横梁上,横梁又压在相对一根纵梁上,上下两根纵梁夹住一根横梁,摩擦力使得横梁不能滑动,结构简单而奇妙,这种结构,整体为拱形结构,因此沿拱心线整体受压,不会产生弯矩,就每一根杆件来说,又是最简单的简支梁,承受两种集中荷载。桥的构件统一,无特殊,异形的构件,伐下的树木只需经少量人工即可制成合格构件,而且,装卸方便,拆桥时可以做到不损构件,且可重复利用。小杆件便于运输,用小
8、构件形成大跨度,经济合理。“虹桥结构”有很好的受压性能,只要两端固定,桥就能很好地承受向下的荷载,由于结构的特殊,桥受到向上的反弹力,就很容易失稳遭受破坏。为此,泰顺的虹桥都采用了廊桥这种形式,桥上建廊屋非但不是负担,反而增加了稳定性。每当山洪爆发时,当地居民将家中最重的物体或大石头搬到桥上来增加桥的稳定性。 木拱桥以较短的木材,通过纵横相贯,犹如彩虹飞架宽阔水面,其巧妙的结构,令人惊叹!,39,小试验:,材料清单: 一次性筷子若干根,硬纸板,钩码一盒 活动任务:搭廊桥 1、依据示意图用筷子搭建一座廊桥,2、在搭好的桥上放一张硬纸板,然后在纸板上放钩码;观察比较廊桥载重量与桥的稳定性有什么关系。,讨论与交流:观察比较廊桥载重量与桥的稳定性有什么关系。理解“在一定范围内,拱形廊桥载重越多越稳定的科学内涵”。,