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第二节 典型案例分析 结构是怎样受力的 结构的本质： l承受力和抵抗变形。 1. 单杠 l 2. 棚室屋 l 3. 拱结构 n单杠的构件有几部分。 n单杠的主支撑点构件是什么。 n当人在杠杆上旋转时，杠体所受力的方向， 杠体又是向什么方向 弯曲的？梁的定义。 n单杠和跳板都是梁，有什么不同。 n棚室屋承受的荷载有哪两种，举例说明。 n拱结构的概念. 自己阅读课本第二节单杠部分，思考： l从力学角度出发，对结构理解为 ：结构是可承受一定力的架构形 态，结构可以抵抗引起形态和大 小变化的力。 一、单杠的受力和变形分析 l把单杠看成结构，构件有：杠体、 立柱、拉杆。 人在单杠上运动时， 受力情况是怎么样的 呢？ 球 球 球 球 f 球 从固定点指向小球球心所处的瞬间位置 。 单摆实验示意图 思考：小球对固定点的作用力的方向? l所以，任意时刻，人对杠体的作 用力方向都是指向人重心所处的瞬 间位置。 运动员在杠体上转动，其侧视图与运动员在杠体上转动，其侧视图与 单摆类似：杠体相当于固定点，单摆类似：杠体相当于固定点， 人相当于小球，那么人对杠体的人相当于小球，那么人对杠体的 作用力方向是怎样的？作用力方向是怎样的？ l结论一： 杠体总是朝着人体所在的瞬间位 置的方向上发生弯曲。 l思考：杠体和立柱的上端相连，人 的作用力通过杠体作用于立柱，将 可能发生弯曲变形,如果要向前发生 弯曲，请问同学们有什么方法可以 抵消这种弯曲呢？ 立柱埋深一点、用一个力从反方向立柱埋深一点、用一个力从反方向 拉，都可以帮助立柱抵抗变形。拉，都可以帮助立柱抵抗变形。 结论二： 任意时刻，对于立柱，由人运动 所产生的弯矩m1，都有一个由立柱 埋在地下部分和拉杆共同产生的反 弯矩m2来平衡，以保持单杠整体的 稳定。 问题1： 课本13页，图1-19，运动员从 单杠前侧向后侧运动，起削弱、平 衡作用的是拉杆5 还是拉杆6？ 拉杆6 l问题2： 人与杠体的接触点有两个（人的 双手），这与单摆实验只有一个固定 点有所不同。与只有一个接触点相比 ，有何不同？ 单摆可以向四面八方各方向摆动，但 单杠只能在一个方向来回摆动。 观察右下图,说明石磨的推杆为什 么要用一根绳子吊起来。 石磨在推动过 程中，绳子在空间 的轨迹是一个什么 图形？ 问题2: l1. 保持推杆在平行于地 面的一个平面上运动；防止推杆弯 曲变形。 l2. 空间轨迹是圆锥形。 阅读课本第二节的内容思考： n梁的定义。 n单杠和跳板都是梁，有什么不同。 n棚室屋承受的荷载有哪两种，举例说明。 n拱结构的概念. 二、棚室屋架结构分析 p14页图1-20 屋面（棚盖）由前坡面和后坡面组成，棚膜（ 塑料薄膜）覆盖于前坡面上；屋面由梁承托 ，各梁分别由立柱和后墙支撑。 棚室荷载与立柱受力 l承受的荷载主要分为恒载和活载。 l恒载包括屋面、梁的质量，属于不随时间变化 而变化的永久性荷载。 l活载包括雪载、风载等，属于随情况变化而变 化的可变性荷载。 梁的受力 l与平常所说的“房梁”有什么不同？ l如平衡木，桥等都是梁的一种类型。 拱结构的应用 l拱结构的概念：中间高四周低呈弧形的曲面 。 l拱结构受力：拱结构对承受荷载有利。荷载 压力作用与拱上，圆拱再把力传到其四周的 支撑上。例如雪荷载。 赵州桥赵州桥 l坐落在河北省赵县洨河上。建于隋代（公元 581618年）大业年间（公元605618年 ），由著名匠师李春设计和建造，距今已有 约1400年的历史，是当今世界上现存最早、 保存最完善的古代敞肩石拱桥。1961年被国 务院列为第一批全国重点文物保护单位。因 赵州桥是重点文物，通车易造成损坏，所以 不能通车。 赵州桥三绝 “券”小于半圆 “撞”空而不实 洞砌并列式 长江大桥 长江从上海至宜宾江段共84座长江大桥（ 含长江隧道）： 铁路桥 公路桥 公铁两用桥 l 它用二十八道小券并列成9.6米宽的大券 。可是用并列式砌，各道窄券的石块间没有 相互联系，不如纵列式坚固。为了弥补这个 缺点，建造赵州桥时，在各道窄券的石块之 间加了铁钉，使它们连成了整体。用并列式 修造的窄券，即使坏了一个，也不会牵动全 局，修补起来容易，而且在修桥时也不影响 桥上交通。 隧道 公路桥 公铁两用桥 小结 l1.结构的本质承受力和抵抗变形。 l2.力的种类。 拉 力 物体所承受的拉拽力 压压 力 挤压挤压 物体的力 剪切力 两个距离很近 ,大小相等,方向相反,且 作用于同一物体上的平行力 扭转转力 反方向向物体两端均匀施力 ,使物体发发 生扭转转形变变的力 弯曲力 作用于物体 ,使它产产生弯曲的力 列举几种结构承受不同外力的例 子。 练习 l下列说法错误的是（） la 拉力是物体所承受的拉拽力。 lb 压力是挤压物体的力。 lc 弯曲力是两个距离很近，大小相等，方向 相反且作用于同一个物体上的平行力。 ld 扭转力是反方向物体两端均匀施力，使物 体发生扭曲形变的力。 小试验 比较不同形状的纸板承受压力的大小 1、哪种情况下纸板的抗压 能力最强？ 2、还有更好的方案吗？ l任何结构承受的外载荷，都是拉、压、剪、扭、弯中的一种或几种的组合。 工程结构的主要功能就是承受和传递各种形式的外载荷，保证结构的可靠工 作。 l1）秋千的吊索，主要承受； l2）桥梁的桥墩，主要承受； l3）连接齿轮和轴的键，主要承受； l4）汽车方向盘的轴，主要承受； l5）单杠的杠体（上面的横杠），主要受； l6）吊扇旋转，吊杆主要受； 拉力 压力 剪切力 扭转力 弯曲力 扭力和拉力 本节小结 l一、单杠的结构分析 l单杠的结构及组成构件的受力和变形。 l二、棚室屋架结构分析 l棚室荷载和立柱受力、梁的受力和拱结构的应 用。 小秋千架的制作 ：画出图纸！ l材料：竹签10根，502胶水一袋， l工具：十锦锉一套，钳子一把。 l要求：制作一个秋千架，此秋千架的宽度大 于10cm，高度大于15cm，可承受一定重量的 沙袋在其上荡秋千。 l注意事项： l1，是用胶水前要仔细阅读使用说明书并按要 求操作。 l2，先设计后制作。 l3，所有材料数量限定，如有损坏，不再增加 。 欣赏：现代桥梁中的杰作 鹿特丹的天鹅桥 眨眼的盖茨亥德千禧桥 横跨水域的铁路桥福斯铁路桥 跨江水