12典型结构案例分析

第二节典型结构案例分析学习目标理解结构是为了承受力和抵抗变形的本质，能概括分析结构受力的方法，知道基本构件的特点，理解荷载与结构受力间的关系学习内容一、回忆㈠作用在结构上的载荷（力）工程结构承受的外力有各种各样，但以它们对结构的影响来说，主要有以下几种。⒈拉力：结构承受拉伸时，作用在结构（经常称为拉杆）上的力是一对方向相反，作用线与拉杆轴线重合的集中力，方向背离杆的底面。其受力实例是吊车的吊绳。[来源:学科网ZXXK]G(拉力受力模型)⒉压力：结构承受压缩时，作用在结构（习惯上称为压杆）上的力是一对方向相反，作用线与压杆轴线重合的集中力，方向指向杆的底面。如液压机的顶杆工作时就是受压。⒊剪力：结构在受剪切时，结构所承受的力是分别作用在构件相对的两个面上，方向相反，作用线错开微小距离的两个平行力。连接剪刀两个部分的销钉在剪刀工作时就是承受的剪切力，其受力模型如图。⒋扭转力：承受扭转的构件一般都称为轴。它承受的外力是一对作用在轴两端面内，转向相反的力偶矩，其受力实例和力学模型如图。[来源:学科网ZXXK]⒌弯曲力：承受弯曲载荷的构件，一般称为梁。梁在承受弯曲时，受力情况比较复杂，其中一种载荷叫做弯矩。它是作用在过梁的轴线且与横截面垂直的平面内的力偶矩。其作用力是使梁产生弯曲变形。㈡结构受载荷实例[来源:学科网]任何结构承受的外载荷，都是拉、压、剪、扭、弯中的一种或几种的组合。工程结构的主要功能就是承受和传递各种形式的外载荷，保证结构的可靠工作。⒈秋千的吊索，主要承受拉力；⒉桥梁的桥墩，主要承受压力；⒊连接齿轮和轴的键，主要承受剪力；⒋汽车方向盘的轴，主要承受扭力；⒌单杠的杠体（上面的横杠），主要受弯力；⒍吊扇旋转，吊杆主要受扭力和拉力；为了保证结构的正常工作，这些构件必须有对于主要载荷的足够的承载能力。这是结构设计中必须考虑的重要问题。二、典型结构分析⒈单杠结构分析⑴各部分名称：杠体，立柱和拉杆。（为什么做成这样的结构？）⑵杠体的受力与变形：杠体总是朝着人体所在的瞬间位置的方向上发生弯曲。——弯曲力⑶立柱、拉杆的受力与变形：立柱：静止时受压力；当人在运动时，对立柱产生弯矩M，使立柱弯曲变形。——怎样做才能保持单杠稳定？拉杆：人在运动时，拉杆起到辅助立柱抗变形作用。⒉棚室屋架结构分析⑴棚室荷载与立柱受力：永久性荷载（不随时间变化而变化的荷载）和可变性荷载（随情况变化而变化的荷载）。⑵梁的受力：梁的上部，受压力，材料被挤压；下部，受张力，材料被拉伸。防止弯曲变形大的方法：增加支撑点。⑶拱结构的应用[来源:学,科,网]拱结构：中间高四周低，呈弧形的曲面。应用：在跨度较大的情况下，建筑物多采用拱结构。这样的结构既有利于承载，又美观。三、教师总结[来源:学科网ZXXK]根据技术与设计1中所学结构基本受力形式，分析典型案例中结构的受力，既能巩固了以前所学的知识，又能融会贯通的将新知识应用于实践，教师在教学过程中应注意细节的把握以及与其他学科的整合教学。