稳固结构的探析

1.2稳固结构的探析,第一节结构与稳定性,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。,（1）结构的稳定性,（2）影响结构稳定性的因素,不倒翁,不倒翁为什么不倒呢？,重心的高低是影响结构稳定的因素之一：重心越低，稳定性越好。,【想一想】比萨斜塔为什么不倒塌？,【游戏】侧身靠墙，一脚紧贴墙根，另一脚离地，力求站稳。,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。,（2）影响结构稳定性的因素,试验结论1：支撑面的大小是影响结构稳定的因素之一：支撑面越大，稳定性越好。,【探究试验1】怎样将课本竖立起来？这个试验说明什么？,针对P12有关照相机三脚架稳定性的论述，你有何看法？,【问题探讨】,相机采用三脚架的原因：1、便携；2、适应野外地面不平的情况（四脚反而不易平稳）；3、省材。桌子采用四腿的原因：室内地平，四腿能同时着地，四腿的形制支撑面大于三只腿。,【想一想】支撑面大而稳定的原理有哪些应用？,【马上行动】p12分析人字梯如果没有中间的拉杆会怎样？这一例子说明结构的稳定性还与什么因素有关？,【回顾】三角形具有稳定性，平行四边形不稳定。,【阅读】P15几何不变体系与几何可变体系,【分析】右图的门为什么制作成这样？,推断结论3:结构的稳定性与结构的形状有关。,结论,影响结构稳定性的因素：,重心位置,支撑面积,结构形状,重心越低越稳定,支撑面积越大越稳定,三角形具有稳定性,【案例分析】P14静态的自行车是如何保持稳定的,【问题】自行车骑起来不倒，停下来会倒；陀螺转起来不倒，停下来会倒，为什么？说明了什么？,（4）静止状态与运动状态的稳定条件不同,【拓展】影响结构的稳定性的因素还有哪些？,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,不稳定结构的应用,第二节结构与强度,（2004年5月23日，6死3伤),2、为了在新建航站正中央开辟一条通往机场主楼的衔接走道，大厦的部分建筑结构被掏空，进一步增加了压力。3、玻璃外壳极易导致温度变化，温度变化使外部构架每天变形12厘米，使混凝土构架逐渐磨损。,事件的启示戴高乐机场倒塌事件,事故调查委员会的结论：1、候机厅的水泥顶棚不足以支撑用来巩固大厦玻璃外壳的钢铁支架，最终支柱刺破了房顶导致顶棚坍塌。,凤凰县在建沱江大桥发生坍塌,2007年8月13日下午4时40分左右，湖南省凤凰县在建沱江大桥发生坍塌事故，已确认造成14人死亡，22人受伤，现场施救工作正在紧张进行。,上述两个事件给我们什么启示？,试验探究,试验内容：将课本张开分别竖直站立和人字形站立，哪一个站得牢？请分析原因。,试验结果：如果仅从结构的稳定性角度分析，应当是人字形站得稳，因为它的支撑面更大，重心更低。但实事是人字形站立不如竖直站立稳。,结果分析：人字形站立不稳的原因有两个，其一是人字形不稳定，底下容易张开；其二是人字形的两侧坡不够坚固，易塌陷，这属于结构强度的问题。那么，什么是结构的强度呢？,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）,（1）结构的强度,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。,（2）强度与稳定性的联系与区别,在保持结构不被破坏的情况下，结构能承受的应力越大，结构越强。,（3）应力和强度的关系,【问题】为什么一根筷子容易折断，一把筷子不容易折断？。,应力F/S,其中F为内力；S为受力面积（横截面）,【案例】分析三种支架的共性特点,采用三角形结构具有稳固性，可见结构的强度与结构的形状有关。,（4）影响结构强度的主要因素,共性特点：三角形结构,因素1：结构的形状,【思考】哪种桥梁与恐龙的结构有相似的受力特征？,结构的外部形状,与恐龙结构力学相似的桥梁,右图斜向支撑条是扁铁，如果扁铁从竖着支撑改成横着支撑会怎样？,【案例分析】支架的支撑条,如右图所示，如果要加大支架的支撑力，通常改成那种形状的铁件制作支架？,以上分析说明了什么？,结构的构件截面形状,【案例分析】增加横梁的体量可以提高横梁的支撑力，那么，增加宽度与增加高度（厚度）哪个更有效？,梁的支撑力与梁的宽度成正比，还与梁的厚度的立方成正比。因此增加厚度更有效。,因素2：材料,二战德国兵钢盔,“凯夫拉”纤维头盔,案例分析ETFE膜的强度,国际上建筑的膜结构多用不透明的PTFE膜。“水立方”使用的是ETFE膜（乙烯-四氟乙烯共聚物），这种轻质新型材料，具有有效的热学性能和透光性，可调节室内环境，冬季保温、夏季散热，还能避免建筑结构受到游泳中心内部环境的侵蚀。国内对这种薄膜结构的理论研究近乎空白。经试验，ETFE膜的防雹能力完全达到设计要求。,【案例分析】混凝土中为什么一定要用钢筋？,混凝土耐压不耐拉，钢筋耐拉不耐压，二者结合兼具两个优点。,因素3：构件的连接方式,【问题探讨】混凝土浇注平台时，钢筋处在上中下的哪个位置为好？,构件连接的类别,铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可相对转动。,刚连接：被连接的构件在连接处既不能相对移动，也不能相对转动。,铰连接具体有松螺栓、松铆等。,构件连接的类别,刚连接具体有榫接、胶接、焊接等。,胶接,构件连接的类别,榫接,【马上行动】P19-20，1、2、3,1、粘上强力胶、角落钉三角形构件、背后加衬板。,2、刚连接、铰连接、铰连接,3、第三种最好；第二种最差，因为只靠钉子的支撑力；第三种因为横梁被凿孔，结构遭受一定的破坏，所以不如第三种的受力强度大。,3、结构与功能,结构不仅是事物存在的一种形式，而且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变化。,【案例分析】P21-22自行车的结构与功能,【马上行动】列举生产生活中结构改变导致功能改变的事例，并加以说明。,3结构与功能,结构不仅是事物存在的一种形式，而且对事物的功能和作用产生着直接影响。结构的变化