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第二节典型案例分析 结构是怎样受力的 单杠的受力和变形分析 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 这也是结构的本质 把单杠看成结构 构件有 杠体 立柱 拉杆 小球对固定点的作用力的方向 从固定点指向小球球心所处的瞬间位置 单摆实验示意图 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 人相当于小球 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 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 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 棚室屋架结构分析 二 棚室屋架结构分析 1 棚室荷载与立柱受力思考1 棚室屋架受哪些力 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对于立柱和墙来说 屋面 梁檩的质量属于不随时间变化而变化的称为永久性荷载即恒载雪载 风载等属于随情况变化而变化的为可变性荷载即活载 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 思考2 分析立柱是如何受力 2 梁的受力情况 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 3 拱结构的应用 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 分析为什么要采用拱结构 从受力角度分析 阅读材料 单杠和棚室屋架 其结构所承受的外力主要有拉力 压力和弯曲力 实际上 结构因其所负荷载形式的不同 相应承受的外力还有很多其他的力例如 桥的荷载有人 车及载重物 冰雪 大风等 因此桥除了承受拉力 压力 弯曲力之外 还要承受因荷载分布不均 不对称而产生的扭力 又如 梯子的横梁 除了承受压力 弯曲力之外 载横梁与支柱的两个交接处还要承受剪切力 大坝与此类似 除承受河水作用的压力外 由于水深的变化还要承受剪切力 课堂小结 单杠结构分析单
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