12穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析

1、不堪重負(fù)的拖拉機在轉(zhuǎn)彎處翻倒不堪重負(fù)的拖拉機在轉(zhuǎn)彎處翻倒2、意義：結(jié)構(gòu)的、意義：結(jié)構(gòu)的重要性質(zhì)重要性質(zhì)之一。如之一。如果一個結(jié)構(gòu)不能果一個結(jié)構(gòu)不能有有效的抵御效的抵御常見的外常見的外力的作用，那么該力的作用，那么該結(jié)構(gòu)是很難承受負(fù)結(jié)構(gòu)是很難承受負(fù)載而載而保持原有的平保持原有的平衡狀態(tài)，最終衡狀態(tài)，最終導(dǎo)致導(dǎo)致結(jié)構(gòu)遭受破壞。結(jié)構(gòu)遭受破壞。一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性：一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性：1、定義：結(jié)構(gòu)、定義：結(jié)構(gòu)在在的作用下的作用下探究活動一：探究活動一：如下兩圖為同一個拍攝支架，分析哪種結(jié)構(gòu)更穩(wěn)定？為什么？結(jié)論結(jié)論1：重心位置的高低重心位置的高低對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有影響對結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性有影響 （重心越低，越穩(wěn)定）

2、（重心越低，越穩(wěn)定）探究活動二：探究活動二：有如下兩個紙杯平放在桌有如下兩個紙杯平放在桌上，分析哪個紙杯更穩(wěn)定？為什么？上，分析哪個紙杯更穩(wěn)定？為什么？結(jié)論結(jié)論2：結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐 面的大小面的大小影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性提示：注意接觸面與支撐面的區(qū)分。提示：注意接觸面與支撐面的區(qū)分。結(jié)構(gòu)的支撐面結(jié)構(gòu)的支撐面結(jié)構(gòu)的接觸面結(jié)構(gòu)的接觸面探究活動三：怎樣將課本豎立起來？探究活動三：怎樣將課本豎立起來？這個試驗說明了什么？這個試驗說明了什么？結(jié)論結(jié)論3：結(jié)構(gòu)的形狀結(jié)構(gòu)的形狀影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性探究活動四：探究活動四：結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的基本條件結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的基

3、本條件結(jié)論結(jié)論4：對于一個結(jié)構(gòu)而言，如果：對于一個結(jié)構(gòu)而言，如果重心所在的垂線重心所在的垂線落在結(jié)構(gòu)底面范圍內(nèi)落在結(jié)構(gòu)底面范圍內(nèi)，就是穩(wěn)定的。，就是穩(wěn)定的?？偨Y(jié)：總結(jié)：影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：要因素：一、結(jié)構(gòu)的重心位置的一、結(jié)構(gòu)的重心位置的高低（低穩(wěn)）高低（低穩(wěn)）三、結(jié)構(gòu)與接觸面接三、結(jié)構(gòu)與接觸面接觸形成的支持面的大觸形成的支持面的大小（大穩(wěn)）小（大穩(wěn)）二、結(jié)構(gòu)的形狀二、結(jié)構(gòu)的形狀（三角形）（三角形）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基本條件：本條件：重心所在點的重心所在點的垂線落在結(jié)構(gòu)垂線落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)底面的范圍內(nèi) 分析不同壘法的墻的穩(wěn)定性，當(dāng)施加同樣的分析不同壘法的墻的穩(wěn)

4、定性，當(dāng)施加同樣的力時，哪種壘法的墻不容易傾倒？你認(rèn)為最好力時，哪種壘法的墻不容易傾倒？你認(rèn)為最好的壘法是什么？的壘法是什么？為什么大壩的橫截面總是建成梯形？為什么大壩的橫截面總是建成梯形？ 大壩需要承受很大的力的作用，如大壩需要承受很大的力的作用，如自身的重力，水的沖擊力、壓力等等，自身的重力，水的沖擊力、壓力等等，要起到防洪的作用，大壩必須要求非常要起到防洪的作用，大壩必須要求非常穩(wěn)固。大壩建成梯形，增大了與地面接穩(wěn)固。大壩建成梯形，增大了與地面接觸所形成的支撐面，支撐面越大越堅實，觸所形成的支撐面，支撐面越大越堅實，穩(wěn)定性就越好。穩(wěn)定性就越好。討論與分析：討論與分析： 我們在設(shè)計中盡可能

5、的增加結(jié)構(gòu)我們在設(shè)計中盡可能的增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，那么凡是不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)設(shè)的穩(wěn)定性，那么凡是不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)設(shè)計都應(yīng)該放棄嗎？計都應(yīng)該放棄嗎？倒置的啤酒瓶思思 考考這些建筑只是因為缺乏穩(wěn)定性嗎？這些建筑只是因為缺乏穩(wěn)定性嗎？2.結(jié)構(gòu)與強度結(jié)構(gòu)與強度用應(yīng)力來衡量強度用應(yīng)力來衡量強度 =F/s 應(yīng)力是構(gòu)件的單位橫截面上所產(chǎn)生的內(nèi)力。應(yīng)力是構(gòu)件的單位橫截面上所產(chǎn)生的內(nèi)力。 當(dāng)應(yīng)力達到某一極限值時當(dāng)應(yīng)力達到某一極限值時, 結(jié)構(gòu)就會遭到破壞。結(jié)構(gòu)就會遭到破壞。F 內(nèi)力，當(dāng)一個結(jié)構(gòu)受到外力作用時，內(nèi)力，當(dāng)一個結(jié)構(gòu)受到外力作用時，內(nèi)部各質(zhì)點之間的相互作用會發(fā)生改變，產(chǎn)生一種內(nèi)部各質(zhì)點之間的相互作用會發(fā)生改變，產(chǎn)生一

6、種抵抗的力。抵抗的力。S 受力面積受力面積 應(yīng)力應(yīng)力探究一探究一： 寬度厚度相同的紙條與鋼條的寬度厚度相同的紙條與鋼條的 抗彎或抗扭強度一樣嗎？抗彎或抗扭強度一樣嗎？結(jié)論結(jié)論1 1：結(jié)構(gòu)的強度與結(jié)構(gòu)的強度與材料材料有關(guān)。有關(guān)。探究二：探究二：不同截面形狀的構(gòu)件做成的梁的抗彎強度不同截面形狀的構(gòu)件做成的梁的抗彎強度一字一字形形L形形U形形測量測量數(shù)值數(shù)值 在所有的構(gòu)件梁中，一字形在所有的構(gòu)件梁中，一字形的強度是最弱的；的強度是最弱的；U形梁的強度形梁的強度最大；最大；L形梁的強度介于中間。形梁的強度介于中間。結(jié)構(gòu)的形狀：結(jié)構(gòu)的形狀：外部形狀外部形狀：三角形、拱形等三角形、拱形等；截面截面形狀形狀

7、:三角形形狀三角形形狀 三角形是框架結(jié)構(gòu)中最基本的形狀之一三角形是框架結(jié)構(gòu)中最基本的形狀之一, ,它結(jié)實、它結(jié)實、穩(wěn)定、所用材料最少。穩(wěn)定、所用材料最少。探究三：探究三：采用不同連接方式的構(gòu)架的抗壓強度采用不同連接方式的構(gòu)架的抗壓強度單螺栓連接單螺栓連接雙螺栓連接雙螺栓連接支撐量支撐量放很少的書本就把單螺栓連接的支架壓垮，但幾乎把放很少的書本就把單螺栓連接的支架壓垮，但幾乎把現(xiàn)場的所有書本加上也不能把用雙螺栓連接的支架壓垮?，F(xiàn)場的所有書本加上也不能把用雙螺栓連接的支架壓垮。連接方式連接方式鉸連接鉸連接剛連接剛連接比較圖中同一結(jié)構(gòu)的幾種連接方式比較圖中同一結(jié)構(gòu)的幾種連接方式,請預(yù)言哪種連請預(yù)言哪

8、種連接方式的強度更好。接方式的強度更好。 左邊的榫卯連接的強度最大，上下、左右、前左邊的榫卯連接的強度最大，上下、左右、前后各方向都被牢牢固定住，所以強度最大。中間后各方向都被牢牢固定住，所以強度最大。中間的連接方式強度最小，釘子是從側(cè)面釘進去的，的連接方式強度最小，釘子是從側(cè)面釘進去的，中間的橫梁不能承受較重物體的壓力，所以強度中間的橫梁不能承受較重物體的壓力，所以強度最小。最小。影響結(jié)構(gòu)強度的幾個主要因素影響結(jié)構(gòu)強度的幾個主要因素結(jié)構(gòu)的形狀結(jié)構(gòu)的形狀使用的材料使用的材料構(gòu)件之間的連接方式構(gòu)件之間的連接方式結(jié)構(gòu)外部形狀結(jié)構(gòu)外部形狀結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面形狀結(jié)構(gòu)的構(gòu)件截面形狀鉸連接鉸連接剛連接剛連接廣

9、州電視塔體育館頂棚架 結(jié)構(gòu)不僅是事物存在的一種形結(jié)構(gòu)不僅是事物存在的一種形式，而且對事物的功能和作用產(chǎn)生式，而且對事物的功能和作用產(chǎn)生著直接的影響，結(jié)構(gòu)的改變可能導(dǎo)著直接的影響，結(jié)構(gòu)的改變可能導(dǎo)致功能的變化。致功能的變化。 結(jié)構(gòu)改變結(jié)構(gòu)改變功能改變功能改變雨傘和拐杖的變遷雨傘和拐杖的變遷一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性 影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的三個主要因素：影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的三個主要因素：重心位置、支撐面積的大小和結(jié)構(gòu)重心位置、支撐面積的大小和結(jié)構(gòu)的形狀的形狀二、結(jié)構(gòu)的強度二、結(jié)構(gòu)的強度 影響結(jié)構(gòu)強度的三個主要因素：結(jié)影響結(jié)構(gòu)強度的三個主要因素：結(jié)構(gòu)的形狀、結(jié)構(gòu)的材料與連接構(gòu)的形狀、結(jié)構(gòu)的材料與連接三、

10、結(jié)構(gòu)與功能三、結(jié)構(gòu)與功能小小 結(jié)結(jié)簡單結(jié)構(gòu)的設(shè)計一、結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮的主要因素一、結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮的主要因素人們設(shè)計結(jié)構(gòu)是為了完成某種或滿足特定的人們設(shè)計結(jié)構(gòu)是為了完成某種或滿足特定的需要需要在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須明確設(shè)計的目標(biāo)和在進行結(jié)構(gòu)設(shè)計時，必須明確設(shè)計的目標(biāo)和要求，必須抓住主要因素而開展工作要求，必須抓住主要因素而開展工作1、結(jié)構(gòu)設(shè)計的目標(biāo)及要求、結(jié)構(gòu)設(shè)計的目標(biāo)及要求結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)以一種或幾種功能的實現(xiàn)為基結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)以一種或幾種功能的實現(xiàn)為基本目標(biāo)。應(yīng)滿足設(shè)計規(guī)范，滿足使用者的本目標(biāo)。應(yīng)滿足設(shè)計規(guī)范，滿足使用者的基本需要基本需要2、結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮的主要因素、結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考慮的主要因素結(jié)構(gòu)設(shè)計結(jié)構(gòu)設(shè)計功能功能人的個性化需要人的個性化需要強度強度成本成本。穩(wěn)定性穩(wěn)定性安全安全壽命壽命美觀美觀2、簡單結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案簡易相片框架的設(shè)計簡易相片框架的設(shè)計（1）、設(shè)計項目）、設(shè)計項目（2）、設(shè)計要求）、設(shè)計要求 方便、穩(wěn)定、強度、連