資源簡介

(共41張PPT)
1.2 穩固結構的探析
1.2.1 探析結構的穩定性
穩定性：指結構在荷載的作用下維持其原有平衡狀態的能力
為什么比薩斜塔能屹立不倒？
影響結構穩定性的因素有哪些？
是什么原因保證了比薩斜塔的穩定？
實驗探究（1）
實驗過程：取兩個相同的礦泉水瓶放在同一個桌面上，一個底部放置金屬塊，一個頂部放置等質量的金屬塊。輕輕晃動桌子，比較兩個瓶子的穩定性。
重心位置的高低影響結構的穩定性。
結論一：重心越低，結構越穩定
底部有金屬塊的結構穩定性好。
生活中哪些結構是因為重心位置低而比較穩定的
實驗探究（2）
實驗過程：取兩個相同的瓶子放到桌子上，一個正立，一個倒立，施加相同大小的外力，比較二者的穩定性。
結論二：結構與地面接觸所形成的支撐面越大，結構越穩定
支撐面越大越穩定？
接觸面越大越穩定？
接觸面 ≠ 支撐面
靜止狀態的自行車有哪些方式保持穩定？
案例思考
自行車的單腳支撐
自行車的雙腳支撐
通過撐腳增大支撐面來提高穩定性
案例思考
屏風隔斷為什么通常都擺成Z字型，而不擺成一字型？
結構與地面接觸所形成的支撐面的大小有關，支撐面積越大，結構越穩定。
實驗探究
實驗結論：結構重心的高低和與地面接觸所形成的支撐面的大小會影響結構穩定性。
結構重心越低、與地面接觸所形成的支撐面越大，結構越穩定。
為什么他的重心高且支撐面不足夠大，但仍然能保持平衡保持穩定？
想一想？試一試？
實驗探究
實驗結論：結構重心的高低和與地面接觸所形成的支撐面的大小會影響結構穩定性。
結構重心越低、與地面接觸所形成的支撐面越大，結構越穩定。
實驗推論：重心的高低、結構與地面接觸所形成的支撐面大小實際上都與重心垂足的位置相關。
重心
支撐面
對于處于靜止狀態的結構而言，如果重心的垂足落在結構的支撐面內，就是穩定的，不會傾倒。
靜止結構穩定的條件
解密
因為他的重心的垂足落在結構的支撐面內，所以他能保持穩定。
當然這離不開他卓越的身體素質和平衡能力
想一想？
為什么他的重心高且支撐面不足夠大，但仍然能保持平衡保持穩定？
哪些原因使得比薩斜塔屹立不倒？
不倒翁小姐姐底座，重量250公斤
影響結構穩定性的因素
結構的形狀影響著結構的穩定性
三角形是框架結構中最基本的形狀之一,它結實、穩定，所用材料最少。所以建筑上常用的桁架結構往往采用三角形作為基本結構
生活中我們有這樣的經驗，一個物體要有三個支撐點才能穩定，如果只有兩個就會倒下。但是我們也看到過這樣的現象：
靜
止
時
傾
倒
高
速
旋
轉
立
起
來
物體在運動狀態中和在靜止狀態中穩定條件是不同的。
結構重心
支撐面大小
降低
增大
改變
判斷一下
強度！
強度？
1.2.2 探析結構強度
結構強度：
結構具有的抵抗被外力破壞的能力。
荷載：外力在力學中又叫荷載
內力：當外力作用于構件時，構件產生形變，原來各質點在固有內力作用下的平衡狀態被打破，各相鄰質點間產生了附加的相互作用力，產生了一種抵抗外力與形變的力，稱為內力。
應力：構件單位橫截面積上產生的內力就叫應力
可用如下關系代表：σ=FN / A（A——受力面積，FN——內力，σ——應力）
應力可以作為表示結構構件強度的基本指標。
強度與穩定性的聯系與區別
穩定性是物體保持平衡狀態的能力，強度是結構不被外力破壞的能力。
判斷
當老師要用紙設計一個紙橋時，想要提高橋的強度，應該考慮哪些地方？
影響結構強度的主要因素
橋墩的選擇
圓形橋墩
方形橋墩
三角形橋墩
影響結構強度的主要因素
三角形橋墩
影響結構強度的主要因素
方形橋墩
影響結構強度的主要因素
圓形橋墩
大蘋果（質量大于橙子），透明膠帶，白膠，撲克牌，一小瓶水
圓形橋墩
橙子，透明膠帶，白膠，撲克牌
方形橋墩
三角形橋墩
橙子，透明膠帶
同樣一張A4紙因形狀不同強度不同
相同材料，相同截面積，不同截面形狀的構件強度不同。
各種建筑結構，橋梁，車輛，支架，機械
影響結構強度的主要因素
合理的結構外形能夠大大增加結構的牢固程度
橋面的選擇
三角形是框架結構中最基本的形狀之一,它結實、穩定，所用材料最少。
在長方形或六邊形的框架中間，加上支撐構件，構成三角形，就可以大大增加它的牢固程度。
法國蓬皮杜藝術中心
影響結構強度的主要因素
橋梁框架的選擇
影響結構強度的主要因素
1.結構的形狀
影響結構強度的主要因素
形狀相同，材料不同，強度就不同
2.結構的材料
影響結構強度的主要因素
充分利用好材料各自的優點
鋼筋的受拉性能好
混凝土的受壓性能好
影響結構強度的主要因素
這三把椅子都是設計史上經典的作品
廣島椅
懸臂椅
潘頓椅
在設計過程中應注意挖掘材料特性所帶來的新結構的可能
影響結構強度的主要因素
3.結構的連接
不同的連接件的選擇會影響結構的強度：
在墻面懸掛輕質物體
在墻面懸掛質量較大物體
空心鉚釘
不銹鋼鉚釘
影響結構強度的主要因素
不同的材料有不同的連接方式。
連接方式不同，結構的強度也不同。
鉸連接：被連接的構件在連接處不能相對移動，但可以相對轉動，具體有松螺栓、松鉚等。
剛連接：被連接的構件在連接處不能相對移動，也不能相對轉動，具體有榫接、膠接、焊接等。
影響結構強度的主要因素
鉸連接：被連接的構件在連接處不能相對移動，但可以相對轉動，具體有松螺栓、松鉚等。
影響結構強度的主要因素
剛連接：被連接的構件在連接處不能相對移動，也不能相對轉動，具體有榫接、膠接、焊接等。
榫接
膠接
焊接
影響結構強度的主要因素
在不同的領域，連接方式有不同的分類和表述，閱讀書p19頁
認識動連接與靜連接
小結
（3） 結構的連接方式：剛連接；鉸連接
影響結構強度的因素：
（1）結構的形狀：外部形狀；構件截面形狀
（2） 結構的材料

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