第二節(jié)探究結(jié)構(gòu)之穩(wěn)定性及結(jié)構(gòu)強度(2課時)

第一章：結(jié)構(gòu)與設計第二節(jié)：探究結(jié)構(gòu)比薩斜塔塔科馬大橋坍塌一、結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性1、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性含義：結(jié)構(gòu)在荷載的作用下維持其原有平衡狀態(tài)的能力。2、影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：重心位置的高低支撐面的大小結(jié)構(gòu)的形狀怎樣讓不倒翁倒下去？

不倒翁牙刷不倒翁牙簽

不倒翁的重心很低，就在它與地面的接觸點上，所以不倒，如果往它的脖子掛上鐵環(huán)，它的重心位置升高了，當鐵環(huán)達到一定數(shù)量時，不倒翁就不在是不倒翁了。重心的高低影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。重心越低,穩(wěn)定性越好;重心越高,穩(wěn)定性越差。重心越低,穩(wěn)定性越好;

重力的作用線落在結(jié)構(gòu)的支撐面積范圍內(nèi)，就是穩(wěn)定的，不會出現(xiàn)傾倒。結(jié)構(gòu)重心所在點的垂線是否落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)，落在就是穩(wěn)定的，沒有就是不穩(wěn)定的。（1）重心位置影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)的支撐面積重力的作用線支撐點

它從1174年始建，1350年竣工，經(jīng)歷了176年。但由于塔身過重，地質(zhì)松軟，因此塔身仍以每年1．25毫米的速度向南傾斜。到1999年1月，塔頂比中軸線偏斜已達4．8米。意大利當局為了拯救斜塔，已向全世界廣泛征求保護方案，同時在塔的北側(cè)加壓了830噸的鉛塊，并在塔身的三分之一處加了一圈銅纜，向北牽拉固定。不過斜有斜的好處，每天為“斜”而來的參觀者多達10余萬人，扔下大把大把的銀子。如果它是一座正塔，比薩就不會有今天的風光，也就不會有這么多便宜可占了。

通過分析長方體重心的垂線位置與穩(wěn)定性示意圖，使學生容易理解，比薩斜塔不倒的原因是它的重心所在點的垂線落在塔的底面的范圍內(nèi)。當塔傾斜到一定程度，重心的垂線不再落在塔的底面時，塔就會傾倒。結(jié)構(gòu)重心的位置：結(jié)構(gòu)重心所在點的垂線是否落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)，落在就是穩(wěn)定的，沒有就是不穩(wěn)定的。（2）結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面的大小影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。支撐面越大越穩(wěn)定，越小越不穩(wěn)定。接觸面支撐面支撐面≠接觸面。接觸面:是物體與地面接觸形成的面。支撐面:是物體與地面接觸形成支撐點的連線與地面構(gòu)成的面。木雕圓桌，支撐面積大擺放穩(wěn)定判斷哪個圓桌比較穩(wěn)定3、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與它的幾何形狀有關。

A、A字形梯為什么載人時能夠保持穩(wěn)定？如果沒有梯子中間的拉桿將會怎么樣？

一般情況下，梯子打開的時候，梯面與地面組成三角形，梯子本身就能站得穩(wěn)。當連接兩個梯面的橫桿拉直時，兩個梯面的上半部分就與橫桿構(gòu)成了穩(wěn)定的三角形，這就進一步加強了梯子的穩(wěn)定性，保證梯子能承受人體的壓力。如果沒有梯子中間的拉桿，載人時就不能保持穩(wěn)定。因為三角支架與地面有三個接觸點，形成的三角形結(jié)構(gòu)使照相機的支撐架更容易穩(wěn)定。B、照相機的支撐架為什么常使用三腳架而不用其他形狀？因素三：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與它的幾何形狀有關。

結(jié)構(gòu)的連接幾何形狀四腿八叉ABC影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：

1、重心位置的高低2、結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面的大小3、結(jié)構(gòu)的幾何形狀

4、構(gòu)件連接處的強度練習:(1)在擁擠的公共汽車上已沒有座位，你必須站著，而扶手你讓給了旁邊的老人，你在公共汽車上要如何才能保持自己的沒摔倒？(2)貨物應盡量放在船艙里還是甲板上？為什么？人的身體的穩(wěn)定性取決于支撐面的大小和人體姿勢重心的高低，在一定范圍內(nèi)，兩腳分得越開，則重心越低，支撐面變大，越穩(wěn)定！結(jié)構(gòu)的強度是指結(jié)構(gòu)具有抵抗被外力破壞的能力.二、結(jié)構(gòu)與強度（一）強度含義：應力：構(gòu)件單位截面面積所受的的內(nèi)力應力=內(nèi)力/截面面積正應力或反向應力剪應力或切應力1、建筑物的支柱是怎樣承受壓力的？2、扭絞的繩子為什么不易拉斷？P15（二）影響結(jié)構(gòu)強度的因素1、材料2、構(gòu)件橫截面積大小4、構(gòu)件連接方式3、構(gòu)件的截面形狀1、強度與材料（1）、強度與材料：截面積相同，材料不同的比較。比如：相同粗細的鐵棍與木棍鋼筋混凝土梁的受力分析P16鋼筋承受拉力2、強度與材料的形狀：相同的材料，不同的形狀A、同種材料，橫截面面積相同，形狀不同，所承受力的強度是不一樣的。（P19）B、強度由強到弱的順序排列：P19構(gòu)件連接反面案例：四川綦江的彩虹橋倒塌事件。原因：拱架鋼管焊接不合格榫接膠接焊接3、結(jié)構(gòu)的連接方式榫接、螺栓連接、膠粘、繩接、焊接、鉚接等鉚釘鉚接構(gòu)件的節(jié)點1、鉸結(jié)點：連接處不能相對移動，但可以轉(zhuǎn)動。2、鋼結(jié)點：連接處即不能移動，也不能轉(zhuǎn)動。AB小結(jié)一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的三個因素：重心位置、支撐面積的大小、結(jié)構(gòu)的形狀。