稳固结构的探析--通用

1、2021/3/261 第二节第二节 稳固结构的探析稳固结构的探析 2021/3/262 各种各样的结构各种各样的结构 2021/3/263 楼脆脆楼脆脆:2009年6月27日,上海的一栋竣工未交付使用的高楼整 体倒覆,故得此称号故得此称号 2021/3/264 被台风吹倒的广告牌被台风吹倒的广告牌 货装多了货装多了 车车“罢工罢工” 了了 2021/3/265 2、意义、意义:结构的结构的重重 要性质要性质之一。如之一。如 果一个结构不能果一个结构不能有有 效的抵御效的抵御常见的外常见的外 力的作用力的作用,那么该结那么该结 构是很难承受负载构是很难承受负载 而而保持原有的平衡保持原有的平衡

2、状态状态,最终最终导致结构导致结构 遭受破坏。遭受破坏。 一、结构的稳定性一、结构的稳定性: : 1、定义、定义:结构在结构在 的作用下的作用下 2021/3/266 奇特结构欣赏奇特结构欣赏: : 不倒翁是一种形状不倒翁是一种形状 像人而在造形和重像人而在造形和重 量上制成一经触动量上制成一经触动 就摇摆然后恢复直就摇摆然后恢复直 立状态的玩具立状态的玩具,具具 有很强的稳定性。有很强的稳定性。 它是意大利比萨城它是意大利比萨城 大教堂的独立式钟大教堂的独立式钟 楼楼,从从1174年始建年始建 1350年竣工年竣工,经历了经历了 176年。但由于塔年。但由于塔 身过重身过重,地质松软地质松软

3、,因因 此塔身仍以每年此塔身仍以每年 125毫米的速度毫米的速度 向南倾斜向南倾斜,但至今仍但至今仍 然斜而不倒。然斜而不倒。 2021/3/268 辽宁瑞州古塔, 现存塔身高10米,塔 身向东北方向倾斜12 度,塔尖水平位移1.7 米。该塔建成之后虽 几经地震与洪水破坏 ,却始终斜而不倒,堪 称奇迹。 3、中国的斜塔、中国的斜塔 2021/3/269 结构的稳定性与什么因素有关? 想一想想一想: : 2021/3/2610 影响结构稳定性的因素影响结构稳定性的因素 因素一:重心位置 2021/3/2611 A.不倒翁为什么不倒不倒翁为什么不倒?如如 果在它脖子上挂上一定果在它脖子上挂上一定

4、数量的铁环数量的铁环,它还会不倒它还会不倒 吗吗? 2021/3/2612 不倒翁的重心很低,就在它与地面的 接触点上,所以不倒,如果往它的脖子挂 上铁环,它的重心位置升高了,当铁环达 到一定数量时,不倒翁就不再是不倒翁了。 重心的高低影响结构的稳定性。重心越 低,稳定性越好;重心越高,稳定性越差。 2021/3/2613 比萨斜塔为什么不倒塌? 想一想想一想: : 2021/3/2614 通过分析长方体重心的垂线位置与稳定性示意图通过分析长方体重心的垂线位置与稳定性示意图,使使 我们知道我们知道:比萨斜塔不倒的原因是它的重心所在点的垂比萨斜塔不倒的原因是它的重心所在点的垂 线落在塔的底面的范

5、围内。当塔倾斜到一定程度线落在塔的底面的范围内。当塔倾斜到一定程度,重心重心 的垂线不再落在塔的底面时的垂线不再落在塔的底面时,塔就会倾倒。塔就会倾倒。 结构重心的位结构重心的位 置置:结构重心结构重心 所在点的垂线所在点的垂线 是否落在结构是否落在结构 底面的范围内底面的范围内, 落在就是稳定落在就是稳定 的的,没有就是没有就是 不稳定的。不稳定的。 2021/3/2615 苏州的虎丘塔苏州的虎丘塔 虎丘塔高虎丘塔高47.747.7米米, ,比比 意大利比萨斜塔矮意大利比萨斜塔矮6 6 米米; ;塔尖偏离中心塔尖偏离中心 2.342.34米米, ,是比萨塔的是比萨塔的 一半一半; ;虎丘塔建

6、于虎丘塔建于961961 年年, ,比比萨塔早完工比比萨塔早完工 390390年。因为地基不年。因为地基不 牢牢, ,重重60006000吨的塔便吨的塔便 倾向土堆的一边。倾向土堆的一边。 2021/3/2616 金字塔金字塔 迪拜迪拜 思考思考 :这些塔具有哪些共同特点这些塔具有哪些共同特点? 2021/3/2617 影响结构稳定性的因素影响结构稳定性的因素 因素二:支撑面积的大小 2021/3/2618 结构的支撑面结构的支撑面: 是物体与地面接触形成支撑 点的连线与地面构成的面。 结构的接触面结构的接触面: 是物体与地面接触形成的面。 提示提示:注意接触面与支撑面的区分。注意接触面与支撑

7、面的区分。 2021/3/2619 为什么大坝的横截面总是建成梯形为什么大坝的横截面总是建成梯形? 大坝需要承受很大的力的作用大坝需要承受很大的力的作用,如自如自 身的重力身的重力,水的冲击力、压力等等水的冲击力、压力等等,要起到要起到 防洪的作用防洪的作用,大坝必须要求非常稳固。大大坝必须要求非常稳固。大 坝建成梯形坝建成梯形,增大了与地面接触所形成的增大了与地面接触所形成的 支撑面支撑面,支撑面越大越坚实支撑面越大越坚实,稳定性就越好。稳定性就越好。 2021/3/2620 为什么许多课 桌椅的支撑脚要 做成往外倾斜? 想一想想一想: : 2021/3/2621 影响结构稳定性的因素影响结

8、构稳定性的因素 因素三:结构的形状 2021/3/2622 A字形梯为什么 载人时能够保持 稳定? 如果没有梯子 中间的拉杆将会 怎么样? 想一想想一想: : 2021/3/2623 结构的稳定性与它的几何形状有关。结构的稳定性与它的几何形状有关。 一般情况下一般情况下,梯子打开的梯子打开的 时候时候,梯面与地面组成三角形梯面与地面组成三角形, 梯子本身就能站得稳。当连梯子本身就能站得稳。当连 接两个梯面的横杆拉直时接两个梯面的横杆拉直时,两两 个梯面的上半部分就与横杆个梯面的上半部分就与横杆 构成了稳定的三角形构成了稳定的三角形,这就进这就进 一步加强了梯子的稳定性一步加强了梯子的稳定性,保

9、保 证梯子能承受人体的压力。证梯子能承受人体的压力。 2021/3/2624 如果没有梯子中间的拉杆会怎么样? 梯子的支撑脚与地面的位置不固定,当梯子 的支撑脚与地面的摩擦力不够大时,同时由 于两梯脚是铰连接的,当人站在梯子上时,两 梯脚会向外滑动,A字型的结构被破坏,失去 平衡人会跌落下来。 2021/3/2625 想一想想一想: : 照相机的支撑架 为什么常使用三脚架 而不用其他形状? 2021/3/2626 因为三角支架因为三角支架 与地面有三个接与地面有三个接 触点触点,形成的三角形成的三角 形结构使照相机形结构使照相机 的支撑架更容易的支撑架更容易 稳定。稳定。 2021/3/262

10、7 影响结构稳定性的因素: 结论结论 重心位置 结构形状 支撑面积 2021/3/2628 学以致用学以致用: 单脚支 撑的自行 车放稳的 原因分析 2021/3/2629 1. 1. 自行车骑起来时自行车骑起来时, ,只有两个支撑点只有两个支撑点, ,为什么不会倒为什么不会倒 下呢下呢? ? 探究探究 在静止情况下在静止情况下, ,自行车本身不能自我平衡自行车本身不能自我平衡, ,需要加一需要加一 支撑脚。当由骑车人和自行车构成一个支撑脚。当由骑车人和自行车构成一个 系统时系统时, ,系统动系统动 起来之后起来之后, ,骑车人为系统注入动力骑车人为系统注入动力, ,从而在自行车前进的从而在自

11、行车前进的 时候时候, ,通过人的不断调节通过人的不断调节, ,自行车和骑车人与地面垂直自行车和骑车人与地面垂直, , 使自行车的重心落在车轮与地面接触的面积内。因此使自行车的重心落在车轮与地面接触的面积内。因此, , 在没有明显的外力干涉时在没有明显的外力干涉时, ,这一动态系统能够表现出一这一动态系统能够表现出一 种稳定。种稳定。 2021/3/2630 练习练习: : (1)在拥挤的公共汽车上已没有座位在拥挤的公共汽车上已没有座位,你必须站着你必须站着, 而扶手你让给了旁边的老人而扶手你让给了旁边的老人,你在公共汽车上要你在公共汽车上要 如何才能保持自己的没摔倒如何才能保持自己的没摔倒?

12、 人的身体的稳定性取决于支撑面的大小和人体人的身体的稳定性取决于支撑面的大小和人体 姿势重心的高低姿势重心的高低,在一定范围内在一定范围内,两脚分得越开两脚分得越开, 则重心越低则重心越低,支撑面变大支撑面变大,越稳定越稳定! 2021/3/2631 要提高这种篮球架的稳定性可以怎么做要提高这种篮球架的稳定性可以怎么做? 在篮球底座上加些比较重的石板之类的重物。是在篮球底座上加些比较重的石板之类的重物。是 为了使篮球架的重心向后偏移为了使篮球架的重心向后偏移,重心所在点的垂线落在重心所在点的垂线落在 结构底面的范围内结构底面的范围内,达到结构稳定的基本条件。达到结构稳定的基本条件。 还有什么方

13、法吗还有什么方法吗? 可以增大底座与地面的接触可以增大底座与地面的接触 面面,这样也可以使重心所在点这样也可以使重心所在点 的垂线落在结构底面的范围的垂线落在结构底面的范围 内。内。 2021/3/2632 结构的稳定性在日常生活中有结构的稳定性在日常生活中有 着广泛的应用着广泛的应用, ,一方面人们利用稳一方面人们利用稳 定的结构抵抗外力、承受负载定的结构抵抗外力、承受负载, ,另另 一方面又利用一方面又利用不稳定不稳定的结构实现的结构实现 某些功能。某些功能。 拓展拓展:不稳定的结构应用不稳定的结构应用 2021/3/2633 不稳定的结构应用不稳定的结构应用: . .倒置的啤酒瓶可以预报

14、地震。倒置的啤酒瓶可以预报地震。 . .在打水的桶口边挂在打水的桶口边挂 一重物一重物, ,在水面时能自在水面时能自 动翻倒打水。动翻倒打水。 2021/3/2634 生活中有这样的情况生活中有这样的情况,人坐在一只小板凳上人坐在一只小板凳上,用力用力 摇几下摇几下,板凳就坏了板凳就坏了,人也摔倒在地上。人踩在窗户的人也摔倒在地上。人踩在窗户的 防盗网上擦玻璃防盗网上擦玻璃,防盗网合金条的焊接处断裂防盗网合金条的焊接处断裂,险些酿险些酿 成大祸。成大祸。 根据你的理解根据你的理解,结合教材结合教材,上述情况是什么原因造成的上述情况是什么原因造成的? 那我们如何来评价这条板凳、这个防盗网呢那我们

15、如何来评价这条板凳、这个防盗网呢? ?我我 们就要用到下面学习的内容们就要用到下面学习的内容: :结构的强度结构的强度。 2021/3/2635 结构的强度是指结构具有的抵抗 破坏的能力。 二、结构的强度二、结构的强度 2021/3/2636 结构的强度与什么因素有关? 想一想想一想: : 结构的形状、结构的材料与连接 2021/3/2637 2.1 结构的形状结构的形状 空调架 金刚石及其内部结构 2021/3/2638 2.1 结构的形状结构的形状 相同材料,相同截面积,不同截面 形状的构件强度不同。 2021/3/2639 2.2、强度与材、强度与材 料料 结构的强度与材料有关 VS 纸

16、杯 钢杯 2021/3/2640 结构的连接是指通过一定的连 接物将构件组成整体结构。 2.3 2.3 结构的连接结构的连接 2021/3/2641 结构构建的连接通常有以下两类: 铰连接 刚连接 2.3 2.3 结构的连接结构的连接 2021/3/2642 铰连接:被连接的构件在连接处不 能相对移动,但可以相对转动,具体有 松螺栓、松铆等。 2.3 2.3 结构的连接结构的连接 2021/3/2643 刚连接:被连接的构件在连接处不 能相对移动,也不能相对转动,具体有 榫接、胶接、焊接等。 2.3 2.3 结构的连接结构的连接 胶接胶接 焊接焊接榫接榫接 2021/3/2644 三、结构与功

17、能三、结构与功能 结构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 的改变 多功能起子 2021/3/2645 3 3 结构与功能结构与功能 结构不仅是事物存在的一种形式结构不仅是事物存在的一种形式,而且对事物的功而且对事物的功 能和作用产生着直接影响。结构的变化可能导致功能的能和作用产生着直接影响。结构的变化可能导致功能的 变化。变化。 2021/3/2646 2021/3/2647 2021/3/2648 2021/3/2649 2021/3/2650 2021/3/2651 2021/3/2652 2021/3/2653 2021/3/2654 2021/3/2655 一

18、种人力驱动的冰上自行车一种人力驱动的冰上自行车,有车架、踏板曲柄、链轮、前有车架、踏板曲柄、链轮、前 转向轴及后轴。其特点是转向轴及后轴。其特点是 在前转向轴的一端处装有一只前冰在前转向轴的一端处装有一只前冰 刀刀,在后轴的两端对称地刚性联接两个倾斜的盘状冰刀在后轴的两端对称地刚性联接两个倾斜的盘状冰刀,从而形从而形 成一种三点支撑的可在冰面上前进、倒退、前后滑行及刹车的成一种三点支撑的可在冰面上前进、倒退、前后滑行及刹车的 冰上自行车。冰上自行车。 2021/3/2656 残疾人专用电动车残疾人专用电动车 2021/3/2657 小结小结 一、结构的稳定性一、结构的稳定性 影响结构稳定性的三个因素影响结构稳定性的三个因素: :重心重心 位置、支撑面积的大小和结构的形状位置、支撑面积的大小和结构的形状 二、结构的强度二、结构的强度 影响结构强度的三因素影响结构强度的三因素: :结构的形结构的形 状、结构的材料与连接状、结构的材料与连接 三、结构与功能三、结构与功能 如图所示是某厂家生产的塑料凳如图所示是某厂家生产的塑料凳,很多客户反映凳脚很多