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第二节典型结构案例分析 结构是怎样受力的 棚室屋架结构分析 棚室屋下边的梁 立柱和墙共同组成了荷载的主要支撑系统 荷载分为恒载和活载 一 棚室荷载与立柱受力 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 小组讨论 荷载是怎样给立柱施加力的 1 压力 立柱受压力时 荷载施加与立柱向下的力 立柱的基础会产生反作用力 他们大小相等 方向相反 P1 P P M弯矩 风载 2 弯曲力当风载作用于立柱时 将于风的方向有关 风载生成的作用力将沿立柱轴线和垂直轴线两个方向分解 垂直轴线的力对立柱根部产生弯矩 二 梁的受力 梁的上部 受压力 材料被挤压 下部 受张力 材料被拉伸 阻止梁过分弯曲的最简单方法 是在梁的下面增加支撑点 这样梁传递下来的力就被分摊了 思考 如图为何现在大棚顶盖都是采用拱形结构呢 赵州桥 拱结构 中间高四周低呈弧形的曲面 拱结构对承受荷载有利 荷载压力作用于拱上 圆拱再把力传到其四周的支撑上 拱结构优点 利于承载 美观 材料阅读 一件建筑和高级工程学的杰作 蛋壳对于压力的承受力是惊人的 人人皆知的是 在中国杂技佳作中 不仅有人踩鸡蛋的节目 更有提起两桶水踩蛋的精彩表演 这是巧妙地利用蛋壳承受压力能力的一个极好的例子 蛋不仅是整个生物界最大的单体细胞 以现代技术和工程知识系统的眼光来看 它还是一个集工程学 建筑学 防卫战略 保存能量和使空间利用达到最佳化与将其最完美结合于一身的大自然的绝妙之作 我们的观察首先从鸡蛋 特别是从蛋壳开始 蛋壳是由94 的碳酸钙 以方解石晶体的形式 1 的碳酸镁 1 的磷酸钙和4 的蛋白质构成的 方解石晶体基本上是随意排列的 因此在晶体之间形成了许许多多的小孔 这些蛋孔可以让空气和湿气能通过 而空气和湿度对于雏鸡 当然还有细菌 比如沙门氏菌 的生存来说是必不可少的 方解石晶体的排列赋予了蛋壳与其作用相称的一个完美的结构 也就是它能够抗较大的压力 但对于拉力来说相对较弱 这样 如果通过两个凸出的顶端 对蛋壳施加力 那么鸡蛋抗压力就显得很强 这也是由它们的拱状结构的力学特性决定的 拱形结构使圆屋顶和拱形物能够承受巨大的重量 在这种状态下 压力沿拱状结构 也就是沿蛋壁 分布 而不会使结构断裂 而蛋壳又必须是易碎的 这样雏鸡只用微弱的力就能破壳而出 雏鸡用嘴向外用力 从蛋壳内部看呈凹
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