資源簡介

(共22張PPT)
《結構的強度》第一課時
第一章
《強度與應力》
一、情境探究
19930813泰國皇家廣場酒
店坍塌事故137死227傷
19860315新加坡新
世界酒店坍塌，33死
19950629韓國三豐百
貨倒塌事故502死937傷
2007年湖南鳳凰縣堤溪沱江大橋
坍塌事故，22人受傷，64人遇難
由于大橋主拱圈砌筑材料未滿
足規范和設計要求，拱橋上部
構造施工工序不合理，主拱圈
砌筑質量差，降低了拱圈砌體
的整體性和強度
沒有適當考慮結構強度和
土壤穩定性的情況下加樓
層。包括沒有加強地基和
柱子，以及沒有評估現有
柱子的強度
原結構工程師錯估了大廈
所能承受的重量。結構工
程師僅僅計算了大廈的活
荷載，但沒有計算大廈的
靜荷載。
事件的背后除了當初建
設時偷工減料、違章施
工以外，還隱藏著賄賂
丑聞。
請用關鍵詞描述建筑物坍塌的原因
荷載
荷載一般指結構自重或對結構或構件產生變形的外力。
強度 ？
固有內力
構件在沒有受到外力作用時，其內部質點之間就已經存在著相互作
用力，這種作用力使各質點之間保持一定的相對位置，并使構件維持一
定的形狀，這時構件內各質點之間的相互作用力稱為固有內力。
內力（附加內力）
當外力作用于構件時，構件產生變形，原來各質點在固有內力作用
下的平衡狀態被破壞，各相鄰質點之間產生了附加的相互作用力，稱為
附加內力。
二、新知學習
荷載
壓力
拉力
固有內力
附加內力
簡稱內力
強度：構件具有抵抗被破壞的能力
強度除了與內力有關外，它還與什么有關呢？
強度除了與內力有關外，還與構件的橫截面面積有關。
強度：構件具有抵抗被破壞的能力
構件單位橫截面面積上所受的內力稱為構件的應力。
Ｎ—內力
單位:牛
σ = Ｎ/Ａ
Ａ—橫截面積
σ—應力
單位：平方米
單位：帕斯卡
從以上公式可知，在內力不變的情況下，構件的橫截面越大，
應力越小，危險性就越小。
如圖是一混凝土方柱的示意圖，支柱的橫截面為邊長Ｌ＝400mm的正方形，支
柱頂受軸向壓力P＝45kN，支柱重力Ｇ＝22kN，求支柱的底截面l-l上的應力。
P+G-N=0
N=P+G=45kN+22kN=67kN=67000N
Ａ= 0.4m*0.4m=0.16 m2
求應力
Ｎ
Ｌ
Ｌ
ｌ ｌ
l-l
G
P
σ = Ｎ/Ａ=67000N/0.16 m2
=418750N/m2
≈0.419MPa
思考：支柱底部承受的應力大小有沒有約束？
許用應力
當應力達到某一極限值時材料便遭到破壞，因而設計
中必須使構件的強度留有余量，作為設計時應力的最高限
度，這個最高限度值稱為許用應力。
如圖所示，起重機吊鉤的上端用螺母固定，試分析起重機在起吊重物時，吊鉤
是如何抵抗重物的拉力的。若起吊的重物對吊鉤的拉力為170kN,吊鉤螺栓部分內徑
d=60mm,材料許用應力σ =80MPa。試校核螺栓部分的強度。
F-N=0
N
N=F=170KN=170000N
求應力
F
σ = Ｎ/Ａ=170000N/(3.14*0.03m*0.03m)
=60,155,697N/m2
≈60.2MPa
σ < 80MPa (許用應力)
此螺栓的強度能夠承受170kN的拉力。
拉力 F = 170KN
N
根據應力公式，求螺栓能承受的最大內力
σ = Ｎ/Ａ
F
Ｎ最大= σ * A
=3.14*0.03m*0.03m*80000000N/m*2
= 226,080 N
≈226.08kN
170kN <Ｎ最大
此螺栓的強度能夠承受170kN的拉力。
構件單位橫截面面積上所產生的內力稱為構件的應力。
σ = Ｎ/Ａ
應力
同截面垂直的應力稱為正應力或法向應力
同截面相切的應力稱為剪應力或切應力
壓強 P = F/S
1、壓強是物體表面上單位面積上的壓力（為外力，特指壓力這一情況）。
應力是材料內部某一點某一個截面上單位面積的力（內力：分正應力（拉、壓）和切應力）。
2、壓強是標量，壓強這個量不需要方向就可以描述壓力了。
應力由 截面方向 和這個截面對應的 力的方向 兩個方向同時描述的。
三、知識拓展
扭絞的繩子為什么不容易拉斷？
拔河的時候，繩受到兩邊拉力的作用，內部
就產生了抵抗拉力的張力。當張力超過一定值時，
繩子就會在應力最大的地方被拉斷。如果拉力不
變，加粗繩子，就可以增強抵抗張力的能力。若
把多股細繩絞合在一起，就可以防止它們之間的
相對移動，保證各股細繩同時受力，增加橫截面
積。主要是讓細繩承受的正應力變成剪應力。所
以拔河用的繩子往往是用多股細繩絞合在一起的。
同樣道理，起吊重物用的鋼纜、懸索橋的鋼索也
是由多股鋼絲擰絞組成的。
四、實踐
大單元活動項目：橋梁模型的設計制作
橋梁模型構件受力分析
梁架橋
四、實踐
大單元活動項目：橋梁模型的設計制作
弓形拱橋
鋼索斜拉橋
橋梁模型構件受力分析
拱架橋
強度除了與應力有關外，還與哪些因素有關呢？
四、實踐
大單元活動項目：橋梁模型的設計制作
1、材料：12根長50cm，截面邊長2.5mm的松木桿；
2、要求：只能用提供的松木桿制作，構建的連接只能使用膠水；
3、尺寸要求：跨度≧25cm；橋面寬度≧8cm；
4、荷載測試：在橋梁中部進行承重測試，承重1kg橋面下沉距離不超過3cm，
承重時間15s以上視為通過。通過的組升級極限測試并記錄自身重量。
5、“兩岸”可向模型橋提供水平推力；
6、分組合作完成橋模的設計制作，并繪制簡單的設計圖紙及說明書，完成活
動記錄表；
7、工具：剪刀、小刀、膠水、棉線等。
知識回顧
強度：構件具有抵抗被破壞的能力。
應力：構件單位橫截面面積上所產生的內力。
外力作用于構件時，構件內部各質點之間產生了附加的相互作
用力。
內力：
Ｎ—內力
單位:牛
σ = Ｎ/Ａ
Ａ—橫截面積
σ—應力
單位：平方米
單位：帕斯卡

展開更多......

收起↑