稳固结构的探析--通用

第二节稳固结构的探析各种各样的结构楼脆脆：2009年6月27日，上海的一栋竣工未交付使用的高楼整体倒覆，故得此称号被台风吹倒的广告牌货装多了车“罢工”了2、意义：结构的重要性质之一。如果一个结构不能有效的抵御常见的外力的作用，那么该结构是很难承受负载而保持原有的平衡状态，最终导致结构遭受破坏。一、结构的稳定性：1、定义：结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。奇特结构欣赏：不倒翁是一种形状像人而在造形和重量上制成一经触动就摇摆然后恢复直立状态的玩具，具有很强的稳定性。它是意大利比萨城大教堂的独立式钟楼，从1174年始建1350年竣工，经历了176年。但由于塔身过重，地质松软，因此塔身仍以每年1．25毫米的速度向南倾斜，但至今仍然斜而不倒。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。3、中国的斜塔结构的稳定性与什么因素有关？想一想：影响结构稳定性的因素因素一：重心位置A.不倒翁为什么不倒？如果在它脖子上挂上一定数量的铁环，它还会不倒吗？不倒翁的重心很低，就在它与地面的接触点上，所以不倒，如果往它的脖子挂上铁环，它的重心位置升高了，当铁环达到一定数量时，不倒翁就不再是不倒翁了。重心的高低影响结构的稳定性。重心越低,稳定性越好;重心越高,稳定性越差。比萨斜塔为什么不倒塌？想一想：通过分析长方体重心的垂线位置与稳定性示意图，使我们知道：比萨斜塔不倒的原因是它的重心所在点的垂线落在塔的底面的范围内。当塔倾斜到一定程度，重心的垂线不再落在塔的底面时，塔就会倾倒。结构重心的位置：结构重心所在点的垂线是否落在结构底面的范围内，落在就是稳定的，没有就是不稳定的。苏州的虎丘塔虎丘塔高47.7米，比意大利比萨斜塔矮6米；塔尖偏离中心2.34米，是比萨塔的一半；虎丘塔建于961年，比比萨塔早完工390年。因为地基不牢，重6000吨的塔便倾向土堆的一边。金字塔迪拜思考：这些塔具有哪些共同特点？影响结构稳定性的因素因素二：支撑面积的大小结构的支撑面：：是物体与地面接触形成支撑点的连线与地面构成的面。提示：注意接触面与支撑面的区分。为什么大坝的横截面总是建成梯形？大坝需要承受很大的力的作用，如自身的重力，水的冲击力、压力等等，要起到防洪的作用，大坝必须要求非常稳固。大坝建成梯形，增大了与地面接触所形成的支撑面，支撑面越大越坚实，稳定性就越好。为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？想一想：影响结构稳定性的因素因素三：结构的形状A字形梯为什么载人时能够保持稳定？如果没有梯子中间的拉杆将会怎么样？想一想：结构的稳定性与它的几何形状有关。一般情况下，梯子打开的时候，梯面与地面组成三角形，梯子本身就能站得稳。当连接两个梯面的横杆拉直时，两个梯面的上半部分就与横杆构成了稳定的三角形，这就进一步加强了梯子的稳定性，保证梯子能承受人体的压力。如果没有梯子中间的拉杆会怎么样？•梯子的支撑脚与地面的位置不固定，当梯子的支撑脚与地面的摩擦力不够大时，同时由于两梯脚是铰连接的，当人站在梯子上时，两梯脚会向外滑动，A字型的结构被破坏，失去平衡人会跌落下来。想一想：照相机的支撑架为什么常使用三脚架而不用其他形状？因为三角支架与地面有三个接触点，形成的三角形结构使照相机的支撑架更容易稳定。影响结构稳定性的因素：结论重心位置结构形状支撑面积学以致用：单脚支撑的自行车放稳的原因分析1.自行车骑起来时，只有两个支撑点，为什么不会倒下呢？探究在静止情况下，自行车本身不能自我平衡，需要加一支撑脚。当由骑车人和自行车构成一个系统时，系统动起来之后，骑车人为系统注入动力，从而在自行车前进的时候，通过人的不断调节，自行车和骑车人与地面垂直，使自行车的重心落在车轮与地面接触的面积内。因此，在没有明显的外力干涉时，这一动态系统能够表现出一种稳定。练习:(1)在拥挤的公共汽车上已没有座位，你必须站着，而扶手你让给了旁边的老人，你在公共汽车上要如何才能保持自己的没摔倒？人的身体的稳定性取决于支撑面的大小和人体姿势重心的高低，在一定范围内，两脚分得越开，则重心越低，支撑面变大，越稳定！要提高这种篮球架的稳定性可以怎么做？在篮球底座上加些比较重的石板之类的重物。是为了使篮球架的重心向后偏移，重心所在点的垂线落在结构底面的范围内，达到结构稳定的基本条件。还有什么方法吗？可以增大底座与地面的接触面，这样也可以使重心所在点的垂线落在结构底面的范围内。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。拓展：不稳定的结构应用不稳定的结构应用：１.倒置的啤酒瓶可以预报地震。２.在打水的桶口边挂一重物，在水面时能自动翻倒打水。生活中有这样的情况，人坐在一只小板凳上，用力摇几下，板凳就坏了，人也摔倒在地上。人踩在窗户的防盗网上擦玻璃，防盗网合金条的焊接处断裂，险些酿成大祸。根据你的理解，结合教材，上述情况是什么原因造成的？那我们如何来评价这条板凳、这个防盗网呢?我们就要用到下面学习的内容：结构的强度。结构的强度是指结构具有的抵抗破坏的能力。二、结构的强度结构的强度与什么因素有关？想一想：结构的形状、结构的材料与连接2.1结构的形状空调架金刚石及其内部结构2.1结构的形状相同材料，相同截面积，不同截面形状的构件强度不同。2.2、强度与材料结构的强度与材料有关VS纸杯钢杯结构的连接是指通过一定的连接物将构件组成整体结构。2.3结构的连接结构构建的连接通常有以下两类：铰连接刚连接2.3结构的连接铰连接：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。2.3结构的连接刚连接：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。2.3结构的连接胶接焊接榫接三、结构与功能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多功能起子3结构与功能结构不仅是事物存在的一种形式，而且对事物的功能和作用产生着直接影响。结构的变化可能导致功能的变化。一种人力驱动的冰上自行车，有车架、踏板曲柄、链轮、前转向轴及后轴。其特点是∶在前转向轴的一端处装有一只前冰刀，在后轴的两端对称地刚性联接两个倾斜的盘状冰刀，从而形成一种三点支撑的可在冰面上前进、倒退、前后滑行及刹车的冰上自行车。残疾人专用电动车小结一、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、结构的材料与连接三、结构与功能如图所示是某厂家生产的塑料凳，很多客户反映凳脚强度不足，容易变形或断裂。针对这个问题，请根据所学的结构方面知识，就提高凳脚强度给厂家提三点合理的建议。参考答案：1、改变凳脚截面形状。（或将截面形状增加凹槽凸起）2、改变凳脚所用材料。（或采用强度更高的塑料）3、增加凳脚用料。（或提高凳脚的厚度）4、在相邻凳脚间增加横档。（或斜撑）