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第二節(jié) 探 究 結(jié) 構(gòu)
技術(shù)與設(shè)計(jì)2 第一章
2008年5月12日14時(shí)，汶川、北川等地，8級(jí)強(qiáng)震猝然襲來，大地顫抖，山河移位，滿目瘡痍，生離死別……這是新中國(guó)成立以來破壞性最強(qiáng)、波及范圍最大的一次地震。
慘痛的教訓(xùn)
2008年5月12日14時(shí)，汶川、北川等地，8級(jí)強(qiáng)震猝然襲來，大地顫抖，山河移位，滿目瘡痍，生離死別……這是新中國(guó)成立以來破壞性最強(qiáng)、波及范圍最大的一次地震。
慘痛的教訓(xùn)
據(jù)民政部報(bào)告，截至6月11日12時(shí)，四川汶川地震已確認(rèn)69225人遇難，374640人受傷，失蹤17939人。
2010年2月7日，智利發(fā)生8.8級(jí)地震。據(jù)專家
認(rèn)定：智利地震比汶川地震的破壞力要強(qiáng)10多倍。
智利奇跡
2010年2月7日，智利發(fā)生8.8級(jí)地震。據(jù)專家
認(rèn)定：智利地震比汶川地震的破壞力要強(qiáng)10多倍。
死亡人數(shù)不到1000人。
智利奇跡
2010年2月7日，智利發(fā)生8.8級(jí)地震。據(jù)專家
認(rèn)定：智利地震比汶川地震的破壞力要強(qiáng)10多倍。
死亡人數(shù)不到1000人。
馬塔大使解釋說:1.智利位于地震帶中央，因此有
著長(zhǎng)期抗擊地震的經(jīng)驗(yàn)；2.這次地震損失較小，
有震中離人口密集地區(qū)較遠(yuǎn)等原因；3.但是，絕
無(wú)豆腐渣工程，是智利奇跡的一個(gè)重要原因。這
一次甚至在震中的地區(qū)，高層建筑都是完好的。
智利奇跡
2010年2月7日，智利發(fā)生8.8級(jí)地震。據(jù)專家
認(rèn)定：智利地震比汶川地震的破壞力要強(qiáng)10多倍。
死亡人數(shù)不到1000人。
馬塔大使解釋說:1.智利位于地震帶中央，因此有
著長(zhǎng)期抗擊地震的經(jīng)驗(yàn)；2.這次地震損失較小，
有震中離人口密集地區(qū)較遠(yuǎn)等原因；3.但是，絕
無(wú)豆腐渣工程，是智利奇跡的一個(gè)重要原因。這
一次甚至在震中的地區(qū)，高層建筑都是完好的。
智利奇跡說明，天災(zāi)固然可怕，避免人禍?zhǔn)强梢?br/>創(chuàng)造奇跡的。
智利奇跡
這兩個(gè)對(duì)比案例也讓我們了解到建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)不穩(wěn)固，在面臨相同的地震災(zāi)害時(shí)有著完全不同的結(jié)果。那么，
影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的因素有那些？
這兩個(gè)對(duì)比案例也讓我們了解到建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)不穩(wěn)固，在面臨相同的地震災(zāi)害時(shí)有著完全不同的結(jié)果。那么，
影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的因素有那些？
這兩個(gè)對(duì)比案例也讓我們了解到建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)不穩(wěn)固，在面臨相同的地震災(zāi)害時(shí)有著完全不同的結(jié)果。那么，
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的因素有那些？
這兩個(gè)對(duì)比案例也讓我們了解到建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)不穩(wěn)固，在面臨相同的地震災(zāi)害時(shí)有著完全不同的結(jié)果。那么，
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
二、結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度
影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的因素有那些？
這兩個(gè)對(duì)比案例也讓我們了解到建筑結(jié)構(gòu)的穩(wěn)不穩(wěn)固，在面臨相同的地震災(zāi)害時(shí)有著完全不同的結(jié)果。那么，
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
二、結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度
三、結(jié)構(gòu)的連接
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
1．結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性：
——結(jié)構(gòu)在荷載的作用下維持其原有的平衡形式的能力。
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
穩(wěn)定不是狀態(tài)絕對(duì)不變，而是指受干擾后，允許狀態(tài)有所變動(dòng)，但當(dāng)干擾消失后，能重新返回到原平衡狀態(tài)，稱為穩(wěn)定。不能回到原有平衡狀態(tài)，稱為不穩(wěn)定。
1．結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性：
——結(jié)構(gòu)在荷載的作用下維持其原有的平衡形式的能力。
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
研究結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的目的之一：是為了在技術(shù)領(lǐng)域中設(shè)計(jì)出更加穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。
1．結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性：
——結(jié)構(gòu)在荷載的作用下維持其原有的平衡形式的能力。
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
高塔為什么一般上面很小，下端面積很大？
觀察與思考
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
高塔為什么一般上面很小，下端面積很大？
啤酒瓶正立、倒立放置，哪種放置容易翻倒？
觀察與思考
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
高塔為什么一般上面很小，下端面積很大？
啤酒瓶正立、倒立放置，哪種放置容易翻倒？
觀察與思考
結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與哪些因素有關(guān)呢？
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
2．影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：
活動(dòng)1： 人字梯
第一步：觀察人字梯結(jié)構(gòu)，并測(cè)試其穩(wěn)定性；
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
2．影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：
活動(dòng)1： 人字梯
第一步：觀察人字梯結(jié)構(gòu)，并測(cè)試其穩(wěn)定性；
不穩(wěn)定
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
2．影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：
活動(dòng)1： 人字梯
第一步：觀察人字梯結(jié)構(gòu)，并測(cè)試其穩(wěn)定性；
第二步：在人字梯的上安裝拉桿，再將梯子豎立起來，測(cè)試梯子的穩(wěn)定性。
不穩(wěn)定
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
2．影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：
活動(dòng)1： 人字梯
第一步：觀察人字梯結(jié)構(gòu)，并測(cè)試其穩(wěn)定性；
第二步：在人字梯的上安裝拉桿，再將梯子豎立起來，測(cè)試梯子的穩(wěn)定性。
不穩(wěn)定
穩(wěn)定
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
2．影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：
活動(dòng)1： 人字梯
第一步：觀察人字梯結(jié)構(gòu)，并測(cè)試其穩(wěn)定性；
第二步：在人字梯的上安裝拉桿，再將梯子豎立起來，測(cè)試梯子的穩(wěn)定性。
不穩(wěn)定
穩(wěn)定
結(jié)論1：
結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)的幾何形狀有關(guān)(三角形結(jié)構(gòu)使支架更容易穩(wěn)定)。
☆ ．知識(shí)窗——三角形的穩(wěn)定性
三角形構(gòu)成穩(wěn)定的幾何結(jié)構(gòu)——在建筑工程中被廣泛運(yùn)用。比如：房子、橋梁的桁架大多都是由多個(gè)三角形構(gòu)成的。
天津南開區(qū)的“進(jìn)步橋” 主桁架，呈倒三角結(jié)構(gòu)。
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
☆ ．知識(shí)窗——三角形的穩(wěn)定性
三角形構(gòu)成穩(wěn)定的幾何結(jié)構(gòu)——在建筑工程中被廣泛運(yùn)用。比如：房子、橋梁的桁架大多都是由多個(gè)三角形構(gòu)成的。
天津南開區(qū)的“進(jìn)步橋” 主桁架，呈倒三角結(jié)構(gòu)。
陽(yáng)臺(tái)上的曬衣架。
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
活動(dòng)2： 搭桌子
第一步：分別搭建桌子A B C，設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，比較三者穩(wěn)定性；
A
B
C
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
2．影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：
活動(dòng)2： 搭桌子
第一步：分別搭建桌子A B C，設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，比較三者穩(wěn)定性；
A
B
C
第二步：觀察并分析A－B－C桌子的變化；
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
2．影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：
活動(dòng)2： 搭桌子
第一步：分別搭建桌子A B C，設(shè)計(jì)試驗(yàn)方案，比較三者穩(wěn)定性；
A
B
C
第二步：觀察并分析A－B－C桌子的變化；
結(jié)論2：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)和地面接觸所形成的支撐面的大小有關(guān)。
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
2．影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：
想一想：
為什么許多課桌椅的支撐腳要做成往外傾斜？
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
想一想：
為什么許多課桌椅的支撐腳要做成往外傾斜？
這是為了進(jìn)一步增大與地面接觸所形成的支撐面積，增加穩(wěn)定性。
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
注意：
支撐面≠接觸面。
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
注意：
支撐面≠接觸面。
接觸面：是物體與地面接觸形成的面。
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
注意：
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(diǎn)的 連線與地面構(gòu)成的面。
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
注意：
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(diǎn)的 連線與地面構(gòu)成的面。
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
注意：
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(diǎn)的 連線與地面構(gòu)成的面。
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
注意：
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(diǎn)的 連線與地面構(gòu)成的面。
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
支撐面
活動(dòng)3： 不倒翁
第一步：觀察不倒翁并思考為什么它不會(huì)倒地？
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
2．影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：
活動(dòng)3： 不倒翁
第一步：觀察不倒翁并思考為什么它不會(huì)倒地？
第二步：思考通過改變什么可以使不倒翁倒地？
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
2．影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：
活動(dòng)3： 不倒翁
第一步：觀察不倒翁并思考為什么它不會(huì)倒地？
第二步：思考通過改變什么可以使不倒翁倒地？
結(jié)論3：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與重心位置的高低有關(guān)。
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
2．影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：
生活中采用降低重心的方法來提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的實(shí)例
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
生活中采用降低重心的方法來提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的實(shí)例
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
生活中采用降低重心的方法來提高結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的實(shí)例
◆．比薩斜塔為何斜而不倒？
意大利
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
◆．比薩斜塔為何斜而不倒？
意大利
重心的垂線位置與底面積示意圖
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
◆．比薩斜塔為何斜而不倒？
意大利
結(jié)論4：對(duì)于一個(gè)結(jié)構(gòu)而言，如果重心所在的垂線落在結(jié)構(gòu)底面范圍內(nèi)，就是穩(wěn)定的。
重心的垂線位置與底面積示意圖
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
遼寧瑞州古塔，現(xiàn)存塔身高10米，塔身向東北方向傾斜12度，塔尖水平位移1.7米。該塔建成之后雖幾經(jīng)地震與洪水破壞，卻始終斜而不倒，堪稱奇跡。
小資料：中國(guó)的斜塔
G
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
遼寧瑞州古塔，現(xiàn)存塔身高10米，塔身向東北方向傾斜12度，塔尖水平位移1.7米。該塔建成之后雖幾經(jīng)地震與洪水破壞，卻始終斜而不倒，堪稱奇跡。
小資料：中國(guó)的斜塔
G
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
應(yīng) 用
靜態(tài)的自行車是如何保持穩(wěn)定的？
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
分析
單腳支撐
支撐腳與地面的接觸點(diǎn)A與前、后輪與地面的接觸點(diǎn)B、C構(gòu)成三點(diǎn)支撐，在地面形成△ABC。
靜態(tài)的自行車是如何保持穩(wěn)定的？
A
B
C
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
分析
單腳支撐
支撐腳與地面的接觸點(diǎn)A與前、后輪與地面的接觸點(diǎn)B、C構(gòu)成三點(diǎn)支撐，在地面形成△ABC。
靜態(tài)的自行車是如何保持穩(wěn)定的？
A
B
C
自行車的重心能否落在△ABC內(nèi)取決于單腳支撐架的傾斜度。
在一定范圍內(nèi)，支撐架與地面的夾角越小（自行車的車身越斜），△ABC的面積越大，自行車的重心越容易落在三角形內(nèi)，穩(wěn)定性越好。
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
自行車騎起來時(shí)，只有兩個(gè)支撐點(diǎn)，為什么不會(huì)倒？
陀螺靜止?fàn)顟B(tài)會(huì)傾倒，而高速旋轉(zhuǎn)時(shí)卻可以立起來？
注意！
運(yùn)動(dòng)狀態(tài)下與靜止?fàn)顟B(tài)下物體的穩(wěn)定條件有所不同。
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
2．影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：
穩(wěn)定性
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
2．影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：
穩(wěn)定性
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
2．影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：
穩(wěn)定性
幾何形狀
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
2．影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：
穩(wěn)定性
支撐面積
幾何形狀
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
2．影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：
穩(wěn)定性
支撐面積
幾何形狀
重心位置
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
2．影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：
穩(wěn)定性
支撐面積
幾何形狀
重心位置
結(jié)構(gòu)的整體幾何結(jié)構(gòu)必須科學(xué)合理
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
2．影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：
穩(wěn)定性
支撐面積
幾何形狀
重心位置
支撐面積越大，穩(wěn)定性越好。
結(jié)構(gòu)的整體幾何結(jié)構(gòu)必須科學(xué)合理
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
2．影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：
穩(wěn)定性
支撐面積
幾何形狀
重心位置
支撐面積越大，穩(wěn)定性越好。
結(jié)構(gòu)的整體幾何結(jié)構(gòu)必須科學(xué)合理
重心越低，其穩(wěn)定性越好
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
2．影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：
穩(wěn)定性
支撐面積
幾何形狀
重心位置
支撐面積越大，穩(wěn)定性越好。
結(jié)構(gòu)的整體幾何結(jié)構(gòu)必須科學(xué)合理
重心越低，其穩(wěn)定性越好
重心所在的垂線落在結(jié)構(gòu)底面范圍內(nèi)
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
2．影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：
穩(wěn)定性
支撐面積
幾何形狀
重心位置
支撐面積越大，穩(wěn)定性越好。
結(jié)構(gòu)的整體幾何結(jié)構(gòu)必須科學(xué)合理
重心越低，其穩(wěn)定性越好
重心所在的垂線落在結(jié)構(gòu)底面范圍內(nèi)
影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的各個(gè)因素是相互關(guān)聯(lián)的，對(duì)于具體結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性的分析要綜合考慮各種因素。
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
2．影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：
學(xué)以致用：如果你是設(shè)計(jì)師
討論：為學(xué)校設(shè)計(jì)一個(gè)籃球架。從結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性的角度考慮,你應(yīng)該注重哪些方面的設(shè)計(jì)？
底座？
籃框？
形狀？
一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性
結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性在日常生活中有著廣泛的運(yùn)用，在很多時(shí)候我們利用穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)抵抗外力、承受負(fù)載，另一方面有時(shí)也利用不穩(wěn)定來為我們生活提供便利。
拓展：不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的利用
地動(dòng)儀的工作原理
在地震多發(fā)地區(qū)，人們將啤酒瓶之類的物體倒置在地上，利用這一不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)預(yù)報(bào)地震的功能。
h
GL>Fh平衡保持不變，反之跨欄就要繞O軸按逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。
對(duì)跨欄過程的分析：
F
O
G
L
h
拓展：不穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的利用
請(qǐng)同學(xué)們分析為什么不能從相反方向跨越欄桿？
12、水泥梁在受力后會(huì)發(fā)生形變，如圖所示，此時(shí)它的上、下表面（沿表面）的受力（ ）。
A、上表面受到壓力，下表面受到壓力 B、上表面受到壓力，下表面受到拉力
C、上表面受到拉力，下表面受到壓力 D、上表面受到拉力，下表面受到拉力
13、在2008年北京奧運(yùn)會(huì)比賽場(chǎng)館的建設(shè)過程中結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性至關(guān)重要，下面不是影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素是：（　 ）
A、建筑物重心位置的高低 B、建筑物的結(jié)構(gòu)形狀
C、建筑物與地面支撐面積的大小 D、建筑物的顏色
14、家用落地風(fēng)扇的底座一般做得比較重，這是為了（ ）。
A、增加風(fēng)扇的強(qiáng)度 B、增加電風(fēng)扇的穩(wěn)定性
C、安裝電線的需要 D、更加美觀
15、下列哪種物體利用了重心位置低來保持穩(wěn)定（ ）。
A、三腳架 B、A字形梯
C、不倒翁 D、大壩
B
D
B
C

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