结构的强度与稳定性精选文档.ppt
结构的强度与稳定性本讲稿第一页，共三十一页知识回顾1.什么是结构?2.什么是构件?4.结构的类型有哪些?3.构件有哪些具体的受力形式?本讲稿第二页，共三十一页小试验小试验当这些物体受到外力作用时，原有的平衡状态被打破导致的 这是一种我们生活中的现象，正常它是稳定的，后来它在什么情况下会翻倒呢？本讲稿第三页，共三十一页生活中的现象本讲稿第四页，共三十一页什么是结构的稳定性呢？l结构的稳定性是指结构在外力的作用下维持其原有平衡状态的能力。结构的稳定性是结构的重要性质之一。思考：根据课前预习，思考结构稳定的条件是什么?本讲稿第五页，共三十一页结构稳定的条件：对于一个静止状态的结构而言，如果重心所在点的垂线落在结构底面的范围内，就是稳定的，不会出现倾倒。本讲稿第六页，共三十一页 探究探究11：拿一本书，让它直立在桌面上，它马上倾倒了，显然，其稳定性不好。同样的一本书，把它的下端各书页展开一定的角度，仍旧将它直立在桌面上，它就能很好的挺立住。因素一：支撑面积的大小支撑面越大越稳定，越小越不稳定。注意：注意：支撑面支撑面接触面接触面。接触面接触面:是物体与地面接触形成的面。支撑面支撑面:是物体与地面接触形成支撑点的连线与地面构成的面。本讲稿第七页，共三十一页A.落地电风扇或者宾馆里的落地灯，它们都有一个比较大的底座结构的底座与地面接触所形成的支撑面大,结构稳定。本讲稿第八页，共三十一页B：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，如自身的重力，水的冲击力、压力等等，要起到防洪的作用，大坝必须要求非常稳固。大坝建成梯形，增大了与地面接触所形成的支撑面，支撑面越大越坚实，稳定性就越好。本讲稿第九页，共三十一页C.为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？为了了进一步增大与地面接触所形成的支撑面一步增大与地面接触所形成的支撑面积，增加，增加稳定性。定性。本讲稿第十页，共三十一页 探究探究22：落地扇为什么不易倾倒？：落地扇为什么不易倾倒？落地扇的底座采用较重的材料，风扇比底座轻很多，使落地扇的重心降低。因素二：重心位置的高低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。本讲稿第十一页，共三十一页以前的农作物个子高，遭遇暴风骤雨容易倾覆，造成减产；现在的农作物普遍个子矮。就是利用了重心低结构稳定的原理本讲稿第十二页，共三十一页一般情况下，梯子打开的一般情况下，梯子打开的时候，梯候，梯面与地面面与地面组成三角形，梯子本身就能站成三角形，梯子本身就能站得得稳。当。当连接两个梯面的横杆拉直接两个梯面的横杆拉直时，两个梯面的上半部分就与横杆构成了两个梯面的上半部分就与横杆构成了稳定的三角形，定的三角形，这就就进一步加一步加强了梯子的了梯子的稳定性，保定性，保证梯子能承受人体的梯子能承受人体的压力。力。如果没有梯子中如果没有梯子中间的拉杆，的拉杆，载人人时就不就不能保持能保持稳定。定。探究探究33：A A字形梯为什么载人时能够保持稳定？如果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？没有梯子中间的拉杆将会怎么样？因素三：结构的稳定性与它的几何形状有关。本讲稿第十三页，共三十一页建筑中广泛运用了三角形的稳定性。房子、桥梁的桁架大多都是由多个三角形构成的；钢架结构的十字梁同样是运用这一原理，在四边形的框架中用两条杆件作对角线，形成多个三角形，既节省了材料，减轻了结构的质量，又有效地加强了结构的强度和稳定性。十字钢梁也是建筑中常用的构件，如在高压输电的铁塔、悬索桥的塔架，以及摩天大楼钢架结构中都被普遍地采用。补充（三角形稳定性的应用）：补充（三角形稳定性的应用）：本讲稿第十四页，共三十一页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。是为了使篮球架的重心向后偏移，重心所在点的垂线落在结构底面的范围内，达到结构稳定的基本条件。还有什么方法吗？可以增大底座与地面的接触面，这样也可以使重心所在点的垂线落在结构底面的范围内。但我们在日常生活中没有发现这样做的，为什么呢？本讲稿第十五页，共三十一页不稳定的结构应用：不稳定的结构应用：.倒置的啤酒瓶可以预报地震。.在打水的桶口边挂一重物，在水面时能自动翻倒打水。本讲稿第十六页，共三十一页知识点回顾1.什么是结构的稳定性?2.结构稳定的条件是什么？3.影响结构稳定性的因素有哪些？提高结构稳定性的措施有哪些？本讲稿第十七页，共三十一页结构的重要性质之一：结构的强度结构的重要性质之一：结构的强度l l什么是结构的强度？什么是结构的强度？什么是结构的强度？什么是结构的强度？结构的强度：结构具有的抵抗被外力破坏的能力。结构的强度：结构具有的抵抗被外力破坏的能力。抗压强度、抗拉强度、抗弯强度本讲稿第十八页，共三十一页内力、应力外力内力PNl当构件收到外力作用时，外力使构件发生变形的同时，构件内部分子之间也会随之产生一种抵抗变形的抵抗力，称为内力。而应力是指构件单位横截面上所产生的内力。本讲稿第十九页，共三十一页稳定性是研究物体的保持原有平衡状态的能力，强度则是研究不被外力破坏的能力。例如我们日常生活中使用的椅子能够承受人的重力这是一个强度问题，那么椅子在使用时会不会左右晃动，摇摆，那就是一个稳定性问题了。强度与稳定性的联系与区别：强度与稳定性的联系与区别：本讲稿第二十页，共三十一页结构强度与什么因素有关？结构强度与什么因素有关？探究一探究一：宽度厚度相同的纸条与钢条的抗弯强度一样吗？宽度厚度相同的纸条与钢条的抗弯强度一样吗？结论结论1 1：结构的强度与结构的结构的强度与结构的材料材料有关。有关。本讲稿第二十一页，共三十一页一字形一字形L形形U形形测量数量数值在所有的构件梁中，一字形的强度是最弱的；在所有的构件梁中，一字形的强度是最弱的；U形梁的强度最大；形梁的强度最大；L形梁的强度介于中间。形梁的强度介于中间。探究二探究二：不同截面形状的构件做成的梁的抗弯强度是否一样？不同截面形状的构件做成的梁的抗弯强度是否一样？结论结论2 2：结构的强度与结构的结构的强度与结构的横截面形状横截面形状有关。有关。本讲稿第二十二页，共三十一页吊兰支撑使用的三角形支架结构，而不使用由一根直杆挑起的结构。从材料方面考虑，吊兰的三角形支架使用的是钢管而不是木条或塑料，钢管抗拉力性能好。从连接方式考虑，吊兰的三角形支架的构件是焊接而不是捆缚，这种连接方式更牢固。结论结论3 3：结构的强度与结构的结构的强度与结构的外部形状外部形状有关。有关。本讲稿第二十三页，共三十一页三角形形状三角形形状:三角形是框架三角形是框架结构中最基本的形状之一构中最基本的形状之一,它它结实、稳定、所用材定、所用材料最少。料最少。在在长方形或六方形或六边形的框架中形的框架中间，加上支撑构件，构成三角形，加上支撑构件，构成三角形，就可以大大增加它的牢固程度。就可以大大增加它的牢固程度。本讲稿第二十四页，共三十一页探究三：构件之间的连接方式：探究三：构件之间的连接方式：按构件之按构件之按构件之按构件之间间能否移能否移能否移能否移动动及及及及转动转动来分来分来分来分类类，结结构可构可构可构可分分分分为为以下两以下两以下两以下两类类：铰连铰连接接接接 刚连刚连接接接接 结结构是由若干个构件通构是由若干个构件通构是由若干个构件通构是由若干个构件通过过不同的不同的不同的不同的连连接方式接方式接方式接方式组组合而成的。不同的合而成的。不同的合而成的。不同的合而成的。不同的连连接方式，受力接方式，受力接方式，受力接方式，受力传递传递方式方式方式方式和效果不一和效果不一和效果不一和效果不一样样，构件的构件的构件的构件的连连接方式直接影响接方式直接影响接方式直接影响接方式直接影响结结构的构的构的构的强强度。度。度。度。不能相对移动，但可相对转动不能相对移动，也不能相对转动本讲稿第二十五页，共三十一页铰连接：接：被被连接的构件在接的构件在连接接处不能相不能相对移移动，但可以相，但可以相对转动，具体有松螺栓、松，具体有松螺栓、松铆等，如折叠等，如折叠伞伞骨骨间的的连接、接、门与与门框的框的连接等。接等。本讲稿第二十六页，共三十一页本讲稿第二十七页，共三十一页刚连刚连接：接：被被连连接的构件在接的构件在连连接接处处不能相不能相对对移移动动，也不能相，也不能相对转动对转动，具体有，具体有榫接、胶接、榫接、胶接、焊焊接等，如固定接等，如固定铁铁床架的床架的连连接、不可移接、不可移动动的桌腿与桌面的的桌腿与桌面的连连接等。接等。胶接胶接榫榫接接本讲稿第二十八页，共三十一页1.影响结构强度的几个主要因素结构的形状结构的材料构件之间的连接方式结构外部形状结构的构件截面形状铰连接刚连接本讲稿第二十九页，共三十一页混凝土材料。混凝土材料。使用使用使用使用钢钢筋混凝土筋混凝土筋混凝土筋混凝土结结构的好构的好构的好构的好处处是什么？是什么？是什么？是什么？混凝土抗压性能较好，而抗拉能力就比钢筋要小得多。因此在制造时可在梁的受拉区放置钢筋，组成钢筋混凝土梁，在这种梁中，钢筋受拉，混凝土受压，它们合理组成一个整体，共同承担载荷的作用。本讲稿第三十页，共三十一页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改变。多功能起子（三）结构与功能（三）结构与功能:本讲稿第三十一页，共三十一页
