稳固结构的探析ppt课件.ppt

1.2 稳固结构的探析,第一单元 结构与设计,思考,请观察下面两种砖头堆法哪一种会垒的更高，并谈谈其缘由。,台风过后的广告牌和树,倒地的摩托车和三轮车,为什么广告牌东倒西歪？摩托车、三轮车翻到？,物体受到外力作用，原有的平衡状态被打破而出现的不稳定现象。,结构的稳定性(Stability)：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。,1.结构与稳定性,马上行动课本P12,重力支撑力,说明下列物体有可能因受哪些力的作用而出现不稳定现象，并根据你的生活经验，简要说明原因？,重心偏高，风太大,马上行动课本P12,说明下列物体有可能因受哪些力的作用而出现不稳定现象，并根据你的生活经验，简要说明原因？,重力碰撞,底座不够重，重心偏高。,马上行动课本P12,说明下列物体有可能因受哪些力的作用而出现不稳定现象，并根据你的生活经验，简要说明原因？,重力碰撞,与地面接触所形成的支撑面较小，重心偏高。,结构的稳定性与什么因素有关？,想一想：,影响结构稳定性的主要因素,不倒翁为何不倒呢？,重心低,独脚茶几为何能稳定？,茶几高度设计比较低；底座采用较重的材料；台面采用比底座轻的材料。,重心低,影响结构稳定性的主要因素,为何比萨斜塔出现倾斜后没有立刻倒掉呢？,塔体重心的垂点位于塔的底座范围内。,影响结构稳定性的主要因素,辽宁瑞州古塔，现存塔身高10米，塔身向东北方向倾斜12度，塔尖水平位移1.7米。该塔建成之后虽几经地震与洪水破坏，却始终斜而不倒，堪称奇迹。,小资料：中国的斜塔,因素一：结构的重心,重心越低，稳定性越好；重心越高，稳定性越差。,重心所在点的垂线落在结构底面的范围内，就是稳定的，不会出现倾倒。,影响结构稳定性的主要因素,高塔为什么一般上面很小，下端面积很大？,把啤酒瓶（矿泉水瓶）倒立为什么容易到？,影响结构稳定性的主要因素,结构与地面接触所形成的支撑面的大小。支撑面越大越稳定，越小越不稳定。,因素二：结构的底座,影响结构稳定性的主要因素,为什么大坝的横截面总是建成梯形的？,为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？,照相机、摄像机为什么用三角架支撑而不用四角架？五角架？,屏风隔断为什么通常都摆成Z字型，而不摆成一字型？,影响结构稳定性的主要因素,结构的形状不同，其稳定性也不同。,两条腿的板凳能稳定吗？,有三条腿，但在同一直线上能稳定吗？,因素三：结构的形状,影响结构稳定性的主要因素,案例分析,单脚支撑,支撑脚与地面的接触点A与前、后轮与地面的接触点B、C构成三点支撑，在地面形成ABC。,静态的自行车是如何保持稳定的？,自行车的重心能否落在ABC内取决于单脚支撑架的倾斜度。在一定范围内，支撑架与地面的夹角越小（自行车的车身越斜），ABC的面积越大，自行车的重心越容易落在三角形内，稳定性越好。,影响结构稳定性的主要因素,马上行动课本P14,电动自行车常见的一种支撑形式如图，请分析：,支撑点与地面构成的几何形状,前、后轮的受力,重心位置,稳定情况,三角形,稳定,重心落在两支撑点与前轮与地面的接触点构成的三角形中,前轮着地，后轮不受力,影响结构稳定性的主要因素,生活中我们有这样的经验，一个物体要有三个支撑点才能稳定，如果只有两个就会倒下。但是我们也看到过这样的现象：,影响结构稳定性的主要因素,静止时倾倒,高速旋转立起来,物体在运动状态中和在静止状态中稳定条件是不同的。,影响结构稳定性的主要因素,探究,自行车在骑动时，只有两个支撑点，却不会倒下的原因？,一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的。车轮转的越快越不容易倒，因为车轴有一股保持水平的力量。,另外，人在反复练习后，掌握了随时平衡车体平稳的能力也是一个比较重要的原因。,影响结构稳定性的主要因素,结构的稳定性在日常生活中有着广泛的应用，一方面人们利用稳定的结构抵抗外力、承受负载，另一方面又利用不稳定的结构实现某些功能。例如：,地震多发地区，人们利用倒置的啤酒瓶来预报地震。,影响结构稳定性的主要因素,推拉式防盗门/窗,课堂小结,1.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。2.影响结构稳定性的主要因素：支撑面的大小、重心位置的高低、结构的形状等。3.静态结构稳定的基本条件重心所在点的垂线落在支撑面内。4.静止状态与运动状态得稳定条件不同。,思 考,这些建筑只是因为缺乏稳定性吗？,如果一个体重200斤左右的人坐在儿童小板凳上，还用力摇晃，会发生什么现象？,板凳坏人跌倒,2.结构与强度,结构的强度是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力。,以上两例属于物体的结构强度不够（抵抗不住外力的破坏）,稳定性是物体保持平衡状态的能力，强度是结构不被外力破坏的能力。,强度与稳定性的联系与区别,还记得什么叫应力吗?,应力是构件的单位横截面上所产生的内力。即=F/s,当应力达到某一极限值时（容许应力）,结构就会遭到破坏。,马上行动课本P17,根据你的生活经验填写下表。,脆性塑料易断,中间有焊接缝的钢管易坏,不同材料的抗拉性能不同,构件的连接方式不同,影响结构强度的主要因素,2.使用的材料,1.结构的形状,3.构件之间的连接方式,影响结构强度的主要因素,1.结构的形状,三角形是框架结构中最基本的形状之一,它结实、稳定，所用材料最少。,影响结构强度的主要因素,在长方形或六边形的框架中间，加上支撑构件，构成三角形，就可以大大增加它的牢固程度。,法国蓬皮杜艺术中心,1.结构的形状,影响结构强度的主要因素,三个周长相同、截面分别为三角形、圆形、正方形的纸筒哪个可以承受更大的力？,影响结构强度的主要因素,相同材料，相同截面积，不同截面形状的构件强度不同。,1.结构的形状,影响结构强度的主要因素,“拱形结构”的历史起源,生活在中生代的巨型爬行动物恐龙，身长约20m，身高48m，体重达3040t。这么一个庞然大物要走动觅食，生存下去，四肢必须承受相当大的负荷。如果恐龙不具备合理的力学结构，诺大的身躯就会被压塌。专家们,发现，恐龙巨大的身躯、长颈和粗长尾巴的重心在腰部，整个身体的上部犹如一座拱桥。从力学角度看，它的确是一种承受巨大负荷的理想结构造型，这便是建筑史上的“拱形结构”的历史渊源。,结构的强度与材料有关,VS,纸杯,钢杯,影响结构强度的主要因素,2.结构的材料,影响结构强度的主要因素,目前很多桥梁都是使用的钢筋混凝土结构，它的好处是什么？,一个坚固的梁的材料必须具有好的抗拉力、压力、剪切力和扭曲力的性能。,混凝土梁含有加固钢筋，混凝土擅长抗压力，而钢筋擅长抗拉力，它们共同形成了非常牢固的结构。,影响结构强度的主要因素,是指通过一定的连接物将构件组成整体结构。,不同的材料有不同的连接方式。连接方式不同，结构的强度也不同。,铰连接,刚连接,3.结构的连接,按构件之间能否移动及转动分：,影响结构强度的主要因素,铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可以相对转动，具体有松螺栓、松铆等。,3.结构的连接,影响结构强度的主要因素,刚连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，也不能相对转动，具体有榫接、胶接、焊接等。,榫接,3.结构的连接,胶接,焊接,影响结构强度的主要因素,马上行动课本P20,比较图中同一结构的几种连接方式，分析哪种连接方式的强度最大，哪种连接方式的强度最小。,榫接 强度较大 结构最稳定,结构对事物的功能和作用产生着直接的影响，结构的改变可能导致功能的改变。,2.结构与功能,多功能削皮器,瑞士军刀,多功能起子,课堂小结,一、结构的稳定性 影响结构稳定性的三个因素：重心位置、支撑面积的大小和结构的形状二、结构的强度 影响结构强度的三因素：结构的形状、结构的材料与连接方式三、结构与功能,