典型结构受力分析——结构是怎样受力的.ppt

第二节 典型结构案例分析 结构是怎样受力的,1、结构的定义、构件、力学本质 2、为什么是这样的结构： 对应物体的性质和功能。 3、结构的基本分类,回顾,掰手腕游戏：,游戏规则： 今天我们不比力量，比结构，比智谋。 掰手腕时，立在桌子上的手好比单杠中的主柱，现在大家想一下，如何让自己在比赛中胜出呢？ 如何让自己的手处于不倒之地，即使自己是力量比较弱的一方？,1、单杠受力和变形分析,看一段视频,杠体,立 柱,拉杆,单杠为什么如此设计？,（1）杠体的受力与变形,运动员在杠体上做各种动作，如大回环等，通过握杠体的手，对杠体施加了外力 包括人体质量、回转运动产生的离心力,杠体受到的力的方向,任意时刻，人对杠体的作用力，其方向，都是从杠体指向人重心所处的瞬间位置。,单摆实验,小球对固定点的作用力，其方向，从固定点指向小球球心所处的瞬间位置。,杠体受力弯曲变形、方向,运动员对杠体施加了外力 使得杠体发生弯曲变形 这种外力称为弯曲力 杠体弯曲变形的方向 与杠体受外力的方向一致 杠体总是朝人体所在的瞬间位置的方向发生弯曲。,（2）立柱的受力与变形分析,单杠的立柱，是总荷载的主支撑点。 总荷载：杠体传到立柱上端的外力（杠体和人体） 认识到：结构中的某构件可能是其他构件的荷载,当人体静挂或静骑在杠体上时,压力,当人体回转到单杠的一侧（如单杠的前面）时,弯矩作用,压力,认识到： 同一荷载在静态、动态下，结构承受的外力往往不同.,问题：杠体和立柱的上端相连，人的作用力通过杠体作用于立柱，立柱产生弯曲变形趋势,如果要向前发生弯曲，请问同学们，有什么方法可以削弱或抵消这种弯曲呢？ 立柱埋深一点 用一个力从反方向拉,（3）拉杆的作用,拉杆：辅助立柱抵抗弯曲变形趋势,当人体静挂在杠体上时，两根立柱只承受压力。 当人体回转到单杠的一侧时，经过杠体传到立柱上端的外力将对立柱产生弯矩，使立柱产生弯曲变形趋势。固定于地基的垂直梁产生抵抗柱端的弯曲变形。同时拉杆将起到辅助立柱抵抗变形作用。,单杠的受力与变形,离心力,弯曲力,2、棚室屋架结构受力分析,图中有什么？,6 后墙 7 通道 5 立柱 1 草帘 3 后屋面 2 塑料棚膜 4 拱架（梁） 9 防渗膜固定槽 10 防渗膜 8 防寒沟 11 混凝土墙,（1）构件梁(拱架)的受力,对于梁（拱架）来说： 恒载：塑料棚膜、后屋面、梁（拱架）的自重 活载：雪载、风载等,荷载作用传到梁上，梁受力变形趋势如图。 棚室屋面支撑拱架的 两个支撑点,梁的受力,什么办法可以防止梁过分弯曲？,1、加支撑 2、在上面施加拉力 3、减少梁的长度 4、增加厚度 5、更换材料,如：梁必须是混泥土底部含有加固钢筋，混泥土擅长抗压力，而钢筋擅长抗拉力，他们共同形成了非常牢固的结构,屋顶,雨搭,混凝土和石材，较能抵抗压力，却无法抗拉力，为避免产生裂变，一般在混凝土梁上加钢筋。以下两种结构（屋顶、雨搭）要在哪一面加钢筋？,受拉力一侧加上钢筋,（2）构件墙的受力,对于墙（和立柱）来说： 恒载：梁（拱架）的质量、屋面（草帘、塑料棚膜） 活载：雪载、风载等,荷载压力由恒载和雪载生成。 墙受压力时的情形。,荷载中的风载，作用于棚室的情况比较复杂，它与风的作用方向有关。,压力,推力,认识到： 不同形式的荷载，同一结构承受 的外力也不同,观察右下图,说明石磨的推杆为什么要用一根绳子吊起来。,用一张纸做桥梁,河面的宽度为15CM，如何只用一张纸让你设计的桥梁能承受最大的重量？,1、哪种情况下纸板的抗压能力最强？ 2、还有更好的方案吗？,小试验,一座限重1.5吨的简单梁式桥，如果要使它的承重增加，该如何改进。,拱结构：即中间高四周低呈弧形的曲面。 试验：纸桥 荷载压力作用于拱上，圆拱再把力传到其四周的支撑上。 拱的受力面积大，例如雪荷载 拱结构对承受荷载有利,（3）构件拱的受力,拱(P20阅读材料),(1)形状特点：曲线形结构 (2)受力特点： 在竖向荷载作用下，水平方向约束力是推力。推力对拱上任意点力矩与支持力对该点力矩转向相反，故其任意截面弯矩小于相当的梁在相同截面弯矩。 (3)优点： 比梁经济。因弯矩小，应力就小，强度高，等强度时，可以用较少的材料。 (4)用途： 较大跨度。如天安门门楼的拱门、拱形桥洞等。 (5)型式：三铰拱、两铰拱、无铰拱,赵州桥,认识到： 拱结构既有利于承载，又美观 在较大的