1.2稳固结构的探析

1.2稳固结构的探析第一单元结构与设计思考请观察下面两种砖头堆法哪一种会垒的更高，并谈谈其缘由。台风过后的广告牌和树倒地的摩托车和三轮车为什么广告牌东倒西歪？摩托车、三轮车翻到？物体受到外力作用，原有的平衡状态被打破而出现的不稳定现象。结构的稳定性(Stability)：是指结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。它是结构的重要性质之一。1.结构与稳定性马上行动课本P12重力支撑力说明下列物体有可能因受哪些力的作用而出现不稳定现象，并根据你的生活经验，简要说明原因？物体受到的外力不稳定的主要原因重心偏高，风太大马上行动课本P12说明下列物体有可能因受哪些力的作用而出现不稳定现象，并根据你的生活经验，简要说明原因？物体受到的外力不稳定的主要原因重力碰撞底座不够重，重心偏高。马上行动课本P12说明下列物体有可能因受哪些力的作用而出现不稳定现象，并根据你的生活经验，简要说明原因？物体受到的外力不稳定的主要原因重力碰撞与地面接触所形成的支撑面较小，重心偏高。结构的稳定性与什么因素有关？想一想：影响结构稳定性的主要因素不倒翁为何不倒呢？重心低独脚茶几为何能稳定？茶几高度设计比较低；底座采用较重的材料；台面采用比底座轻的材料。重心低影响结构稳定性的主要因素为何比萨斜塔出现倾斜后没有立刻倒掉呢？塔体重心的垂点位于塔的底座范围内。影响结构稳定性的主要因素辽宁瑞州古塔，现存塔身高10米，塔身向东北方向倾斜12度，塔尖水平位移1.7米。该塔建成之后虽几经地震与洪水破坏，却始终斜而不倒，堪称奇迹。小资料：中国的斜塔因素一：结构的重心重心越低，稳定性越好；重心越高，稳定性越差。重心所在点的垂线落在结构底面的范围内，就是稳定的，不会出现倾倒。影响结构稳定性的主要因素高塔为什么一般上面很小，下端面积很大？把啤酒瓶（矿泉水瓶）倒立为什么容易到？影响结构稳定性的主要因素结构与地面接触所形成的支撑面的大小。支撑面越大越稳定，越小越不稳定。因素二：结构的底座影响结构稳定性的主要因素为什么大坝的横截面总是建成梯形的？为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？照相机、摄像机为什么用三角架支撑而不用四角架？五角架……？屏风隔断为什么通常都摆成Z字型，而不摆成一字型？影响结构稳定性的主要因素结构的形状不同，其稳定性也不同。两条腿的板凳能稳定吗？有三条腿，但在同一直线上能稳定吗？因素三：结构的形状影响结构稳定性的主要因素案例分析单脚支撑支撑脚与地面的接触点A与前、后轮与地面的接触点B、C构成三点支撑，在地面形成△ABC。静态的自行车是如何保持稳定的？ABC自行车的重心能否落在△ABC内取决于单脚支撑架的倾斜度。在一定范围内，支撑架与地面的夹角越小（自行车的车身越斜），△ABC的面积越大，自行车的重心越容易落在三角形内，稳定性越好。影响结构稳定性的主要因素马上行动课本P14电动自行车常见的一种支撑形式如图，请分析：支撑点与地面构成的几何形状前、后轮的受力重心位置稳定情况三角形稳定重心落在两支撑点与前轮与地面的接触点构成的三角形中前轮着地，后轮不受力影响结构稳定性的主要因素生活中我们有这样的经验，一个物体要有三个支撑点才能稳定，如果只有两个就会倒下。但是我们也看到过这样的现象：影响结构稳定性的主要因素静止时倾倒高速旋转立起来物体在运动状态中和在静止状态中稳定条件是不同的。影响结构稳定性的主要因素探究自行车在骑动时，只有两个支撑点，却不会倒下的原因？一个旋转物体的旋转轴所指的方向在不受外力影响时，是不会改变的。车轮转的越快越不容易倒，因为车轴有一股保持水平的力量。另外，人在反复练习后，掌握了随时平衡车体平稳的能力也是一个比较重要的原因。影响结构稳定性的主要因素结构的稳定性在日常生活中有着广泛的应用，一方面人们利用稳定的结构抵抗外力、承受负载，另一方面又利用不稳定的结构实现某些功能。例如：地震多发地区，人们利用倒置的啤酒瓶来预报地震。影响结构稳定性的主要因素推拉式防盗门/窗课堂小结1.结构的稳定性：是指结构在负载的作用下，维持其原有平衡状态的能力。它是结构的重要性质之一。2.影响结构稳定性的主要因素：支撑面的大小、重心位置的高低、结构的形状等。3.静态结构稳定的基本条件——重心所在点的垂线落在支撑面内。4.静止状态与运动状态得稳定条件不同。思考这些建筑只是因为缺乏稳定性吗？如果一个体重200斤左右的人坐在儿童小板凳上，还用力摇晃，会发生什么现象？板凳坏人跌倒2.结构与强度•结构的强度是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力。以上两例属于物体的结构强度不够（抵抗不住外力的破坏）•稳定性是物体保持平衡状态的能力，强度是结构不被外力破坏的能力。强度与稳定性的联系与区别还记得什么叫应力吗?应力是构件的单位横截面上所产生的内力。即σ=F/s当应力达到某一极限值时（容许应力）,结构就会遭到破坏。马上行动课本P17根据你的生活经验填写下表。事件结果原因分别在一根竹竿和一根同样尺寸的脆性塑料上不断加挂相同质量的重物沿着垂直于中心线的方向撞击一根完整的钢管与同样的方法撞击一根中间有焊接缝的钢管脆性塑料易断中间有焊接缝的钢管易坏不同材料的抗拉性能不同构件的连接方式不同影响结构强度的主要因素2.使用的材料1.结构的形状3.构件之间的连接方式影响结构强度的主要因素1.结构的形状三角形是框架结构中最基本的形状之一,它结实、稳定，所用材料最少。影响结构强度的主要因素在长方形或六边形的框架中间，加上支撑构件，构成三角形，就可以大大增加它的牢固程度。法国蓬皮杜艺术中心1.结构的形状影响结构强度的主要因素三个周长相同、截面分别为三角形、圆形、正方形的纸筒哪个可以承受更大的力？影响结构强度的主要因素相同材料，相同截面积，不同截面形状的构件强度不同。1.结构的形状影响结构强度的主要因素“拱形结构”的历史起源生活在中生代的巨型爬行动物恐龙，身长约20m，身高4～8m，体重达30～40t。这么一个庞然大物要走动觅食，生存下去，四肢必须承受相当大的负荷。如果恐龙不具备合理的力学结构，诺大的身躯就会被压塌。专家们发现，恐龙巨大的身躯、长颈和粗长尾巴的重心在腰部，整个身体的上部犹如一座拱桥。从力学角度看，它的确是一种承受巨大负荷的理想结构造型，这便是建筑史上的“拱形结构”的历史渊源。结构的强度与材料有关VS纸杯钢杯影响结构强度的主要因素2.结构的材料影响结构强度的主要因素目前很多桥梁都是使用的钢筋混凝土结构，它的好处是什么？一个坚固的梁的材料必须具有好的抗拉力、压力、剪切力和扭曲力的性能。混凝土梁含有加固钢筋，混凝土擅长抗压力，而钢筋擅长抗拉力，它们共同形成了非常牢固的结构。影响结构强度的主要因素是指通过一定的连接物将构件组成整体结构。不同的材料有不同的连接方式。连接方式不同，结构的强度也不同。铰连接刚连接3.结构的连接按构件之间能否移动及转动分：影响结构强度的主要因素铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可以相对转动，具体有松螺栓、松铆等。3.结构的连接影响结构强度的主要因素刚连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，也不能相对转动，具体有榫接、胶接、焊接等。榫接3.结构的连接胶接焊接影响结构强度的主要因素马上行动课本P20比较图中同一结构的几种连接方式，分析哪种连接方式的强度最大，哪种连接方式的强度最小。榫接强度较大结构最稳定结构对事物的功能和作用产生着直接的影响，结构的改变可能导致功能的改变。2.结构与功能多功能削皮器瑞士军刀多功能起子课堂小结一、结构的稳定性影响结构稳定性的三个因素：重心位置、支撑面积的大小和结构的形状二、结构的强度影响结构强度的三因素：结构的形状、结构的材料与连接方式三、结构与功能