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1、第三节第三节 影响结构强度和稳定性的因素影响结构强度和稳定性的因素基本要求：基本要求：基本要求：基本要求：1 1、理解结构的稳定性和影响结构稳定性的主要因素。、理解结构的稳定性和影响结构稳定性的主要因素。2 2、从结构的形状、材料、连接方式等方面分析影响、从结构的形状、材料、连接方式等方面分析影响结构的主要因素。结构的主要因素。3 3、理解结构与功能的关系。、理解结构与功能的关系。发展要求：发展要求：发展要求：发展要求：会用现代理念研究结构的形状、材料和连接方会用现代理念研究结构的形状、材料和连接方式。如形状新颖、材料合理、连接巧妙稳固。式。如形状新颖、材料合理、连接巧妙稳固。重要概念：重要概
2、念：重要概念：重要概念：稳定性、强度稳定性、强度1 结构与稳定性结构与稳定性结构的稳定性是指结构在结构的稳定性是指结构在负载负载的作的作用下维持其原有用下维持其原有平衡状态平衡状态的能力。的能力。它是结构的重要性质之一。它是结构的重要性质之一。台风过后的灾害台风过后的灾害 打破原有的平衡状态出现了不稳定现象打破原有的平衡状态出现了不稳定现象 0404年年5 5月月2323日，巴黎戴高乐机场日，巴黎戴高乐机场2 2候机厅顶棚发生坍塌事故，候机厅顶棚发生坍塌事故，事故原因：金属构件本来也负担着顶棚的重量，但弧度结构事故原因：金属构件本来也负担着顶棚的重量，但弧度结构上的裂痕使这个构件逐渐穿过了顶棚
3、，不再支撑数十吨重的上的裂痕使这个构件逐渐穿过了顶棚，不再支撑数十吨重的顶棚，最终导致拱形顶棚发生坍塌。顶棚，最终导致拱形顶棚发生坍塌。东阳木雕圆桌、圆凳东阳木雕圆桌、圆凳 受地面积大受地面积大 摆放稳定摆放稳定卫星电视接收天线卫星电视接收天线 支撑杆有螺丝固定在大框架上支撑杆有螺丝固定在大框架上摄影棚的摄象机、射灯均为三角架支撑摄影棚的摄象机、射灯均为三角架支撑比萨斜塔比萨斜塔(CAMPANILE DI PISA)是世界建筑史上的一大奇迹。由于塔身压力是世界建筑史上的一大奇迹。由于塔身压力过重和地质松软，南面的地基比北面约低米。在施工期间塔身既出现轻过重和地质松软，南面的地基比北面约低米。在
4、施工期间塔身既出现轻微倾斜，随着工程的进度，倾斜度不断增加。到塔身建到第三层时，可明微倾斜，随着工程的进度，倾斜度不断增加。到塔身建到第三层时，可明显看出倾斜，曾一度停工。一百多年以后，经工程师托马索显看出倾斜，曾一度停工。一百多年以后，经工程师托马索皮萨诺精心皮萨诺精心测量和计算，证明比萨斜塔虽倾斜，但不会倒塌，使工程继续按原设计继测量和计算，证明比萨斜塔虽倾斜，但不会倒塌，使工程继续按原设计继续施工，直到竣工。续施工，直到竣工。重心点的垂线位置，落在结构底面的范围内双脚支撑轻骑车单脚支撑自行车履带式小轿车履带式小轿车想一想想一想分析不同垒法的墙，当施加同样的力时，哪种分析不同垒法的墙，当施
5、加同样的力时，哪种垒法的墙不容易推倒？稳定性最强，你认为最垒法的墙不容易推倒？稳定性最强，你认为最好的垒法是什么？好的垒法是什么？一、结构与稳定性一、结构与稳定性二、结构的强度二、结构的强度 影响结构稳固的因素有哪些？影响结构稳固的因素有哪些？三、结构与功能三、结构与功能1 1、结构的稳定性、结构的稳定性结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。力。结构的重要性质之一。结构的重要性质之一。一、结构的稳定性一、结构的稳定性想一想：结构的稳定性与什么因素有关？因素一：重心位置因素一：重心位置因素二：支撑面积的大小因素二：支撑面积的大小 高塔为什么一般高塔为
6、什么一般 上面很小，下端面积上面很小，下端面积很大？很大？为什么大坝的横截面总是建成梯形的？支撑面越大越稳定，越小越不稳定。结构的底座，结构与地面接触所形成 的支撑面的大小。因素三：结构的形状因素三：结构的形状 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？形状：稳定的结构重心：落在两边的支撑脚与地面的范围内。结构不能固定，不稳定，容易失去平衡 野外勘探仪为什么野外勘探仪为什么用三角架支撑而不用三角架支撑而不用四角架？五角架用四角架？五角架临时摆放的屏风为什么摆成字型，而不摆成一字型？单脚支撑的自行车放稳的原因分析结构的形状不同，其稳定性不同。往往，影响结构稳定性的因素是
7、相互关联的，需要综合考虑各种因素来讨论结构的稳定性。影响结构稳定性的因素：结论结论重心位置重心位置 结构形状结构形状 支撑面积支撑面积注意！注意！注意！注意！运动状态下与运动状态下与静止状态下物体静止状态下物体的稳定条件有所的稳定条件有所不同。如自行车，不同。如自行车，高空走钢丝手持高空走钢丝手持长杆长杆一、结构与稳定性一、结构与稳定性二、结构的强度二、结构的强度 影响结构稳固的因素有哪些？影响结构稳固的因素有哪些？三、结构与功能三、结构与功能2 结构与强度结构与强度结构的强度结构的强度 是指结构具有抵抗被外力破坏的能力是指结构具有抵抗被外力破坏的能力.海啸大坝拔河拔河绳子的强度普洱地震唐山地
8、震影响结构强度的主要因素影响结构强度的主要因素结构的强度与结构的形状、使用的结构的强度与结构的形状、使用的材料材料、构件之间的连接方式构件之间的连接方式等因素等因素有密切的关系。有密切的关系。交绰搭建增加结构强度结构的强度与结构的强度与结结构的形状、使用构的形状、使用的材料、构件之的材料、构件之间的连接方式间的连接方式等等因素有密切的关因素有密切的关系。系。铝合金铝合金A字形梯字形梯因素一因素一:结构的形状结构的形状结构形状结构形状各种形状的横截面构件，所承受力的各种形状的横截面构件，所承受力的程度是不一样的。程度是不一样的。三角形是框架结构最基本的形三角形是框架结构最基本的形状之一，结实、稳
9、定、材料最状之一，结实、稳定、材料最少。在四边形、六边形构件中，少。在四边形、六边形构件中，加上三角形支撑件，就可大大加上三角形支撑件，就可大大增加构件的牢固程度。增加构件的牢固程度。因素二因素二:结构使用的材料结构使用的材料在结构设计中必须考虑到所使用的材料在结构设计中必须考虑到所使用的材料,如钢、木、如钢、木、石、化工材料等等，不同的材料就有不同的强度。石、化工材料等等，不同的材料就有不同的强度。因素三因素三:结构构件的连接结构构件的连接铰连接：铰连接：被连接的构件在连接处不能相对 移动，但能相对转动。刚连接：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，具体有榫接、胶接、
10、焊接等。榫接榫接胶接胶接焊接焊接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，而且对事物的功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。结构的变化可能导致功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。能的变化。残疾人专用电动车残疾人专用电动车泰顺廊桥的结构原理：廊桥结构的基本组合单元是六根杆件，纵向四根、横向两根，平面呈“井”字形。利用受压产生的摩擦力，构件之间越压越紧。这种结构，不用钉铆，只需用相同规格的杆件，别压穿插，搭接而成。从力学上分析，上端的纵梁压在横梁上，横梁又压在相对一根纵梁上，上下两根纵梁夹住一根横梁，摩擦力使得横梁不能滑动，结构简单而
11、奇妙，这种结构，整体为拱形结构，因此沿拱心线整体受压，不会产生弯矩，就每一根杆件来说，又是最简单的简支梁，承受两种集中荷载。桥的构件统一，无特殊，异形的构件，伐下的树木只需经少量人工即可制成合格构件，而且，装卸方便，拆桥时可以做到不损构件，且可重复利用。小杆件便于运输，用小构件形成大跨度，经济合理。“虹桥结构”有很好的受压性能，只要两端固定，桥就能很好地承受向下的荷载，由于结构的特殊，桥受到向上的反弹力，就很容易失稳遭受破坏。为此，泰顺的虹桥都采用了廊桥这种形式，桥上建廊屋非但不是负担，反而增加了稳定性。每当山洪爆发时，当地居民将家中最重的物体或大石头搬到桥上来增加桥的稳定性。木拱桥以较短的木材，通过纵横相贯，犹如彩虹飞架宽阔水面，其巧妙的结构，令人惊叹！小试验小试验:材料清单：材料清单：一次性筷子若干根，硬纸板，钩码一盒活动任务：搭廊桥活动任务：搭廊桥1、依据示意图用筷子搭建一座廊桥2、在搭好的桥上放一张硬纸板，然后在纸板上放钩码；观察比较廊桥载重量与桥的稳定性有什么关系。讨论与交流：观察比较廊桥载重量与桥的稳定性有什么关系。讨论与交流：观察比较廊桥载重量与桥的稳定性有什么关系。理解“在一定范围内，拱形廊桥载重越多越稳定的科学内涵”。