典型结构案例分析

第二节典型结构案例分析－－结构是怎样受力的1、结构：事物各组成部分之间的有序搭配和排列。2、构件：一个复杂的结构由许多不同的部分组成,这些组成部分通常称构件。3、结构的力学本质：承受力，抵抗变形。4、结构构建的依据：对应物体的性质和功能。5、结构的分类：实心结构，框架结构，壳体结构回顾•构件受外力作用时，要发生形状或大小的改变，这种改变称为变形。•吊车的吊绳承受的力是拉力，拉力所产生的形变为拉伸，组成材料的粒子被拉开；•板凳腿承受的外力是压力，压力所产生的变形为压缩，组成材料的粒子被推近。•拉力和压力都是荷载作用的结果。阅读材料：P11•当杆件受到与杆纵轴线相垂直的外力作用时，杆件产生的变形为弯曲•发生弯曲变形时的构件称为梁阅读材料：P111、单杠受力和变形分析1、单杠受力和变形分析杠体立柱拉杆杠体：是器械的主体立柱、拉杆：共同支撑杠体并承受荷载。（1）杠体的受力与变形•运动员在杠体上做各种动作，如大回环等，通过握杠体的手，对杠体施加了外力•包括人体质量、回转运动产生的离心力杠体受到的力的方向•任意时刻，人对杠体的作用力，其方向，都是从杠体指向人重心所处的瞬间位置。小球对固定点的作用力，其方向，从固定点指向小球球心所处的瞬间位置。杠体受力弯曲变形、方向•运动员对杠体施加了外力•使得杠体发生弯曲变形的这种外力称为弯曲力•杠体弯曲变形的方向与杠体受外力的方向一致•杠体总是朝人体所在的瞬间位置方向发生弯曲（2）立柱的受力与变形分析•单杠的立柱，是总荷载的主支撑点。•总荷载：杠体传到立柱上端的外力（杠体和人体）•认识到：结构中的某构件可能是其他构件的荷载•当人体静挂或静骑在杠体上时压力•当人体回转到单杠的一侧（如单杠的前面）时弯矩作用压力•认识到：同一荷载在静态、动态下，结构承受的外力往往不同•问题：杠体和立柱的上端相连，人的作用力通过杠体作用于立柱，立柱产生弯曲变形趋势,如果要向前发生弯曲，请问同学们，有什么方法可以削弱或抵消这种弯曲呢？•立柱埋深一点•用一个力从反方向拉（3）拉杆的作用•拉杆：辅助立柱抵抗弯曲变形趋势2、棚室屋架结构受力分析6后墙7通道5立柱1草帘3后屋面2塑料棚膜4拱架（梁）9防渗膜固定槽10防渗膜8防寒沟11混凝土墙（1）构件——梁(拱架)的受力对于梁（拱架）来说：•恒载：塑料棚膜、后屋面、梁（拱架）的自重•活载：雪载、风载等•荷载作用传到梁上，梁受力变形趋势如图。•棚室屋面支撑拱架的两个支撑点（2）构件——墙的受力对于墙（和立柱）来说：•恒载：梁（拱架）的质量、屋面（草帘、塑料棚膜）•活载：雪载、风载等•荷载压力——由恒载和活载生成。•墙受压力时的情形。•荷载中的风载，作用于棚室的情况比较复杂，它与风的作用方向有关。压力推力•认识到：不同形式的荷载，同一结构承受的外力也不同（3）构件——拱的受力•拱结构：即中间高四周低呈弧形的曲面。•实验：折纸•荷载作用于拱上，圆拱再把力传到其四周的支撑上。•拱的受力面积大，例如：雪荷载•拱结构对承受荷载有利•认识到：•拱结构既有利于承载，又美观•在较大的跨度情况下，建筑物多采用拱结构。补充知识1——外力的基本形式•构件所受的外力形式多样，基本形式有弯曲力、拉力、压力、剪切力、扭转力等。•在受外力作用时，构件会发生形状或大小的改变，这种改变称为变形。（1）钓鱼——弯曲力：作用于物体，使它产生弯曲变形的力（与构件纵轴线相垂直）例子：使用弓、使用臂力器、撑杆跳高（2）拔河——拉力：物体所承受的拉拽力，产生拉伸变形。例子：拉面、油条、拉力器（3）趁热打铁——压力：挤压物体的力，产生压缩变形。例子：压订书机、坐板凳、压路机压路（4）修理草坪——剪切力：两个距离很近，大小相等，方向相反，且作用于同一物体上的平行的力。例子：剪刀剪纸、钢丝钳钳钢丝（5）拧干衣服——扭转力：反方向向物体两端均匀施力，使物体发生扭转形变的力。例子：拧麻花条连线拉力作用于物体,使它产生弯曲的力压力两个距离很近,大小相等,方向相反,且作用于同一物体上的平行力剪切力挤压物体的力扭转力物体所承受的拉拽力弯曲力反方向向物体两端均匀施力,使物体发生扭转形变的力补充知识2——荷载•依据不同的标准，荷载有不同的分类。•（1）按荷载随时间的变化分为：恒载(永久性荷载)：作用于结构上长期不变的荷载活载(可变性荷载)：作用于结构上可变的荷载例：结构自重、风荷载、雪荷载立柱——杠体、人体荷载:施加于机械或结构上的外力在力学中通常被称为荷载。（2）按荷载的分布形式分为：集中荷载：施加在结构或构件某一点上的力线荷载：施加在结构或构件单位长度上的力面荷载：施加在结构或构件单位面积上的力体荷载：施加在结构或构件单位体积上的力（3）按荷载随位置的变异可分为：固定荷载：在结构空间位置上具有固定分布的荷载可动荷载：在结构空间位置上的一定范围内可任意分布的荷载例：固定设备、吊车荷载（4）按荷载对结构的反映可分为：静态荷载：不使结构产生加速度或产生的加速度可忽略不计的荷载动态荷载：使结构产生不可忽略的加速度的荷载补充知识3——内力•例：尺子•物体由于外因而变形时，在物体内各质点之间会产生一种相互作用的力，以抵抗这种外因的作用，并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位置，这种力称为内力。•内力反映了材料抵抗荷载破坏的能力，即强度的大小。补充知识4——应力•应力σ＝ΔF／ΔS。•截面某一点单位面积上的内力称为应力。•应力会随着外力的增加而增长•极限应力•许用应力小结•典型结构案例分析：（1）单杠受力和变形分析（2）棚室屋架受力与变形分析•补充知识：1）外力的基本形式2）荷载3）内力4）应力分析结构受力的方法：结构构件总荷载恒载、活载本节课结束！