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第三節 結構的強度與穩定性
第 一 章 結 構 及 其 設 計
影響結構穩固的因素有那些？
一、結構的強度
二、結構的穩定性
結構的強度:
指結構具有抵抗被外力破壞的能力.
試驗一：
1、材料：A4紙張、書本
2、方法：壓制、折疊等
3、檢測：紙質橋梁的耐受度
4、討論：結構的形狀與強度的關系
5、舉例：各種截面形狀、外部輪廓形狀等
外力使構件發生變形的同時，構件內部分子之間隨之產生一種抵抗變形的抵抗力，稱為內力。
作用在單位面積上的內力，稱為應力。
σ（sigma ）= 單位 N/mm2或 N/cm2
N
S
物體結構抵抗變形的能力用強度來表示。強度是用應力來衡量的。
試驗二：
1、材料：木尺、瓦楞紙尺、塑料尺
2、方法：壓腳自然下垂、附重物下垂
3、觀測：下垂的幅度
4、討論：材料與強度關系
試驗三：
1、材料：木方、釘子、膠水
2、工具：鑿子、木工鋸、羊角錘
3、檢測：榫卯鏈接、釘釘鏈接、膠水粘接
4、討論：以上那種連接方式耐受強度更大？
連接方式
技術與方法
作用 特點
一體式
焊接、膠接、粘接、捆綁
固連、不需要拆卸、
利于增加強度與穩定性
擠壓式
釘連接、
螺栓螺母、
扣緊套緊
強度不如一體式
但可再拆卸
接插式
插頭、插座
方便連接、拆卸、
傳遞信號可靠
從被連接件間的狀態關系來分類：
階段性總結：
結構的強度與結構的形狀、材料、連接方式相關
小游戲：
隨機選取三個人上臺，單腳站立一分鐘看誰能比較穩、不
晃，然后兩個人手握手同樣每人單腳站立看持續的時間，最后三
是單腳站立組成一個整體測量維持的時間。
討論：結構的穩定性是什么、哪些因素能夠影響結構的穩定性？
穩 定 性 概 念
穩定指的不是狀態絕對不變，而是指受擾后，允許狀態有所波動，但當擾動消失后，能重新返回到原平衡狀態，即為穩當；不能回到原有平衡狀態，為不穩定。
結構具有阻礙翻倒或移動的特性，就是結構穩定性。
比薩斜塔為什么不倒塌？
想一想：
遼寧瑞州古塔，現存塔身高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地震與洪水破壞，卻始終斜而不倒，堪稱奇跡。
小資料：中國的斜塔
小試驗：
使用教具進行小測試：
討論：重心投射位置在什么內比較穩定？
支撐面：由物體的支撐腳組成的幾何圖形的面
試一試：課本如何能夠立在桌面上？
重心點投影落在支撐面內則物體比較穩定，
同樣增大物體的支撐面積也能提高穩定性
試驗一：
用三個礦泉水瓶子分別裝上滿瓶的水、半瓶的水、不裝
水。一個同學在一側用勻速的風來檢測三個瓶子的穩定性。
半瓶水的倒置也可以說明這個問題！
詩一首 望山：遠看青山黑乎乎，上邊細來底下粗。
有朝一日倒過來，底下細來上邊粗。
物體的重心越低物體越穩定！
A字形梯為什么載人時能夠保持穩定？
如果沒有梯子中間的拉桿將會怎么樣？
想一想：
想一想：
照相機的支撐架為什么常使用三腳架而不用其他形狀？
穩 定 的 狀 態
飛馳的自行車
階段小結：影響結構穩定性的因素有重心位置、支撐面積、幾何形狀。結構穩定的狀態有靜態、動態。
如何增加結構的穩定性？
2.增大結構的底面面積。
3.降低結構的整體重心位置。
4.減小長細比：長細比指的是結構的縱向長度與橫向截面的最大尺寸之比。
1.利用三角形框架及其組合結構，可以有效地增加結構的穩定性。
1.我們經常看到馬路旁邊的廣告牌后面的支撐架是三角結構的，從這種現象中我們可以看出以下哪個因素影響著結構強度？
A、材料 B、形狀 C、構件 D、連接方式
2.以如下方式放置的并注入不同數量的水，穩定性最差的是：
課堂小測：
3.如圖一張圓桌，不能使它更加穩固的方法是：
A、使用較重的大理石做桌子與地面的接觸部分，木材做桌面
B、使用較重的大理石做桌面
C、如使用木材制作桌子，各部分大量采用榫接的方式
D、增大桌子底部的支撐面面積
實際應用：
廣告牌的抗風問題
在戶外廣告牌的結構設計中，應該考慮其抗風性能，以減小正面風的壓力。請你就戶外廣告牌設計中的抗風問題，提出幾種可行的方案。
設計方案
內容
實現的方式、方法、途徑
方案1
方案2
方案3
增加結構的強度
加固支撐架、連接點
減少受力面積
采用通風孔
改變結構形狀
采用立體環繞
方案
形狀
實現的方式
方案1
將廣告牌做成百葉窗式
條式百葉窗在一定距離內加固
方案2
將廣告牌做成篩網式
在廣告牌上鉆孔，孔徑大小要合適
方案3
將廣告牌做成三面型
加固底座的支撐，并采用三角形結構，還要選用較輕的材質作牌面

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