典型结构受力分析——结构是怎样受力的.ppt

第二节第二节 典型结构案例分析典型结构案例分析结构是怎样受力的结构是怎样受力的1 1、结构的定义、构件、力学本质、结构的定义、构件、力学本质2 2、为什么是这样的结构：、为什么是这样的结构：对应物体的性质和功能。对应物体的性质和功能。3 3、结构的基本分类、结构的基本分类回顾回顾掰手腕游戏：掰手腕游戏：游戏规则：游戏规则：今天我们不比力量，比结构，比智谋。今天我们不比力量，比结构，比智谋。掰手腕时，立在桌子上的手好比单杠中的主柱，掰手腕时，立在桌子上的手好比单杠中的主柱，现在大家想一下，如何让自己在比赛中胜出呢现在大家想一下，如何让自己在比赛中胜出呢？如何让自己的手处于不倒之地，即使自己是力量如何让自己的手处于不倒之地，即使自己是力量比较弱的一方？比较弱的一方？1 1、单杠受力和变形分析、单杠受力和变形分析看一段视频杠体杠体立立柱柱拉杆拉杆单杠为什么如此设计？单杠为什么如此设计？（1 1）杠体的受力与变形）杠体的受力与变形运动员在杠体上做各种动作，如大回环等，运动员在杠体上做各种动作，如大回环等，通过握杠体的手通过握杠体的手，对杠体施加了，对杠体施加了外力外力包括包括人体质量人体质量、回转运动产生的离心力回转运动产生的离心力杠体受到的力的方向杠体受到的力的方向任意时刻，人对杠体的作用力，其任意时刻，人对杠体的作用力，其方向方向，都是，都是从杠从杠体指向人重心所处的瞬间位置体指向人重心所处的瞬间位置。单摆实验单摆实验球球球球球球球球F球球小球对固定点的小球对固定点的作用力作用力，其，其方向方向，从固定点指向小从固定点指向小球球心所处的瞬间位置球球心所处的瞬间位置。杠体受力弯曲变形、方向杠体受力弯曲变形、方向运动员对杠体施加了运动员对杠体施加了外力外力使得杠体发生弯曲变形使得杠体发生弯曲变形这种这种外力外力称为称为弯曲力弯曲力杠体杠体弯曲变形的方向弯曲变形的方向与杠体受与杠体受外力的方向外力的方向一致一致杠体总是朝人体所在的瞬间位置的方向发生弯曲。杠体总是朝人体所在的瞬间位置的方向发生弯曲。（2 2）立柱的受力与变形分析）立柱的受力与变形分析单杠的单杠的立柱立柱，是，是总总荷载荷载的主支撑点。的主支撑点。总荷载：杠体传到立柱上端的外力（总荷载：杠体传到立柱上端的外力（杠体和人体杠体和人体）认识到：结构中的某构件可能是其他构件的荷载认识到：结构中的某构件可能是其他构件的荷载当人体静挂或静骑在杠体上时当人体静挂或静骑在杠体上时压力压力当人体回转到单杠的一侧当人体回转到单杠的一侧（如单杠的前面）时（如单杠的前面）时弯矩作用弯矩作用压力压力认识到：认识到：同一荷载在静态、动态下，结同一荷载在静态、动态下，结构承受的外力往往不同构承受的外力往往不同.问题：问题：杠体和立柱的上端相连，人的杠体和立柱的上端相连，人的作用力通过杠体作用于立柱，作用力通过杠体作用于立柱，立柱产立柱产生弯曲变形趋势生弯曲变形趋势,如果要向前发生弯曲，如果要向前发生弯曲，请问同学们，有什么方法可以削弱或请问同学们，有什么方法可以削弱或抵消这种弯曲呢？抵消这种弯曲呢？立柱埋深一点立柱埋深一点用一个力从反方向拉用一个力从反方向拉（3 3）拉杆的作用）拉杆的作用拉杆：拉杆：辅助立柱抵抗弯曲变形趋势辅助立柱抵抗弯曲变形趋势当人体当人体静挂静挂在杠体上时，两根立柱只承受在杠体上时，两根立柱只承受压力压力。当人体当人体回转回转到单杠的一侧时，经过杠体传到立柱到单杠的一侧时，经过杠体传到立柱上端的外力将对立柱产生上端的外力将对立柱产生弯矩弯矩，使立柱产生，使立柱产生弯曲弯曲变形趋势。固定于变形趋势。固定于地基地基的的垂直梁垂直梁产生抵抗柱端的产生抵抗柱端的弯曲变形。同时弯曲变形。同时拉杆拉杆将起到辅助立柱抵抗变形作将起到辅助立柱抵抗变形作用。用。单杠的受力与变形单杠的受力与变形离心力离心力弯曲力2 2、棚室屋架结构受力分析、棚室屋架结构受力分析图中有什么？6 后墙后墙 7 通道通道 5 立柱立柱 1 草帘草帘 3 后屋面后屋面 2 塑料棚膜塑料棚膜 4 拱架（梁）拱架（梁）9 防渗膜固定槽防渗膜固定槽 10 防渗膜防渗膜 8 防寒沟防寒沟11 混凝土墙混凝土墙（1 1）构件）构件梁梁(拱架拱架)的受力的受力对于对于梁（拱架）梁（拱架）来说：来说：恒载恒载：塑料棚膜、后屋面、：塑料棚膜、后屋面、梁（拱架）的自重梁（拱架）的自重活载活载：雪载、风载等：雪载、风载等荷载作用传到梁上，梁受力变形趋势如图。荷载作用传到梁上，梁受力变形趋势如图。棚室屋面支撑拱架的棚室屋面支撑拱架的 两个支撑点两个支撑点梁的受力梁的受力什么办法可以防止梁过分弯曲？1、加支撑2、在上面施加拉力3、减少梁的长度4、增加厚度5、更换材料如：梁必须是混泥土底部含有加固钢筋，混泥土擅长混泥土擅长抗压力抗压力，而钢筋擅长钢筋擅长抗拉力抗拉力，他们共同形成了非常牢固的结构屋顶雨搭 混凝土和石材，较能抵抗压力，却无法抗拉力，混凝土和石材，较能抵抗压力，却无法抗拉力，为避免产生裂变，一般在为避免产生裂变，一般在混凝土梁混凝土梁上上加钢筋加钢筋。以下。以下两种结构（屋顶、雨搭）要在哪一面加钢筋？两种结构（屋顶、雨搭）要在哪一面加钢筋？受拉力一侧加上钢筋受拉力一侧加上钢筋（2 2）构件）构件墙的受力墙的受力对于对于墙（和立柱）墙（和立柱）来说：来说：恒载恒载：梁（拱架）的质量、屋面（：梁（拱架）的质量、屋面（草帘、塑料棚膜草帘、塑料棚膜）活载活载：雪载、风载等：雪载、风载等 荷载压力荷载压力由由恒载恒载和和雪载雪载生成。生成。墙受压力时的情形。墙受压力时的情形。荷载中的荷载中的风载风载，作用于棚室的情况比较复，作用于棚室的情况比较复杂，它与风的作用方向有关。杂，它与风的作用方向有关。压力压力推力推力认识到：认识到：不同形式的荷载，同一结构承受不同形式的荷载，同一结构承受 的外力也不同的外力也不同 观察右下图观察右下图,说明石磨的推杆为说明石磨的推杆为什么要用一根绳子吊起来。什么要用一根绳子吊起来。用一张纸做桥梁用一张纸做桥梁,河面的宽度为河面的宽度为15CM，如，如何只用一张纸让你设计的桥梁能承受最大何只用一张纸让你设计的桥梁能承受最大的重量？的重量？1、哪种、哪种情况下纸情况下纸板的抗压板的抗压能力最强能力最强？2、还有、还有更好的方更好的方案吗？案吗？小试验小试验 一座限重1.5吨的简单梁式桥，如果要使它的承重增加，该如何改进。拱结构：即拱结构：即中间高四周低呈弧形的曲面中间高四周低呈弧形的曲面。试验：纸桥试验：纸桥荷载压力作用于拱上，圆拱再把力传到其四周的荷载压力作用于拱上，圆拱再把力传到其四周的支撑上。支撑上。拱的受力面积大，例如雪荷载拱的受力面积大，例如雪荷载拱结构对承受荷载有利拱结构对承受荷载有利（3 3）构件）构件拱的受力拱的受力拱拱(P20(P20阅读材料阅读材料)(1)形状特点：曲线形结构(2)受力特点：在竖向荷载作用下，水平方向约束力是推力。推力对拱上任意点力矩与支持力对该点力矩转向相反，故其任意截面弯矩小于相当的梁在相同截面弯矩。(3)优点：比梁经济。因弯矩小，应力就小，强度高，等强度时，可以用较少的材料。(4)用途：较大跨度。如天安门门楼的拱门、拱形桥洞等。(5)型式：三铰拱、两铰拱、无铰拱赵州桥赵州桥认识到：认识到：拱结构既有利于承载，又美观拱结构既有利于承载，又美观在较大的跨度情况下，建筑物多采用在较大的跨度情况下，建筑物多采用拱结构。拱结构。小结小结典型结构案例分析：典型结构案例分析：（1）单杠受力和变形分析）单杠受力和变形分析（2）棚室屋架受力与变形分析）棚室屋架受力与变形分析（3）拱结构的应用）拱结构的应用分析结构受力的方法：分析结构受力的方法：结构结构 构件构件总荷载总荷载 恒载、活载恒载、活载