稳固结构的探析1

1.2稳固结构的探析第一节结构与稳定性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。（1）结构的稳定性（2）影响结构稳定性的因素不倒翁不倒翁为什么不倒呢？重心的高低是影响结构稳定的因素之一：重心越低，稳定性越好。【想一想】比萨斜塔为什么不倒塌？【游戏】侧身靠墙，一脚紧贴墙根，另一脚离地，力求站稳。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。（2）影响结构稳定性的因素试验结论1：支撑面的大小是影响结构稳定的因素之一：支撑面越大，稳定性越好。【探究试验1】怎样将课本竖立起来？这个试验说明什么？针对P12有关照相机三脚架稳定性的论述，你有何看法？【问题探讨】相机采用三脚架的原因：1、便携；2、适应野外地面不平的情况（四脚反而不易平稳）；3、省材。桌子采用四腿的原因：室内地平，四腿能同时着地，四腿的形制支撑面大于三只腿。【想一想】支撑面大而稳定的原理有哪些应用？【马上行动】p12分析人字梯如果没有中间的拉杆会怎样？这一例子说明结构的稳定性还与什么因素有关？【回顾】三角形具有稳定性，平行四边形不稳定。【阅读】P15几何不变体系与几何可变体系【分析】右图的门为什么制作成这样？推断结论3:结构的稳定性与结构的形状有关。结论影响结构稳定性的因素：重心位置支撑面积结构形状——重心越低越稳定——支撑面积越大越稳定——三角形具有稳定性【案例分析】P14《静态的自行车是如何保持稳定的》【问题】自行车骑起来不倒，停下来会倒；陀螺转起来不倒，停下来会倒，为什么？说明了什么？（4）静止状态与运动状态的稳定条件不同【拓展】影响结构的稳定性的因素还有哪些？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不稳定结构的应用第二节结构与强度（2004年5月23日，6死3伤)2、为了在新建航站正中央开辟一条通往机场主楼的衔接走道，大厦的部分建筑结构被掏空，进一步增加了压力。3、玻璃外壳极易导致温度变化，温度变化使外部构架每天变形1～2厘米，使混凝土构架逐渐磨损。事件的启示——戴高乐机场倒塌事件事故调查委员会的结论：1、候机厅的水泥顶棚不足以支撑用来巩固大厦玻璃外壳的钢铁支架，最终支柱刺破了房顶导致顶棚坍塌。凤凰县在建沱江大桥发生坍塌2007年8月13日下午4时40分左右，湖南省凤凰县在建沱江大桥发生坍塌事故，已确认造成14人死亡，22人受伤，现场施救工作正在紧张进行。上述两个事件给我们什么启示？试验探究试验内容：将课本张开分别竖直站立和人字形站立，哪一个站得牢？请分析原因。试验结果：如果仅从结构的稳定性角度分析，应当是人字形站得稳，因为它的支撑面更大，重心更低。但实事是人字形站立不如竖直站立稳。结果分析：人字形站立不稳的原因有两个，其一是人字形不稳定，底下容易张开；其二是人字形的两侧坡不够坚固，易塌陷，这属于结构强度的问题。那么，什么是结构的强度呢？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）（1）结构的强度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。（2）强度与稳定性的联系与区别在保持结构不被破坏的情况下，结构能承受的应力越大，结构越强。（3）应力和强度的关系【问题】为什么一根筷子容易折断，一把筷子不容易折断？。应力σ＝F/S其中F为内力；S为受力面积（横截面）【案例】分析三种支架的共性特点采用三角形结构具有稳固性，可见结构的强度与结构的形状有关。（4）影响结构强度的主要因素共性特点：三角形结构因素1：结构的形状【思考】哪种桥梁与恐龙的结构有相似的受力特征？①结构的外部形状与恐龙结构力学相似的桥梁右图斜向支撑条是扁铁，如果扁铁从竖着支撑改成横着支撑会怎样？【案例分析】支架的支撑条如右图所示，如果要加大支架的支撑力，通常改成那种形状的铁件制作支架？以上分析说明了什么？②结构的构件截面形状【案例分析】增加横梁的体量可以提高横梁的支撑力，那么，增加宽度与增加高度（厚度）哪个更有效？梁的支撑力与梁的宽度成正比，还与梁的厚度的立方成正比。因此增加厚度更有效。因素2：材料二战德国兵钢盔“凯夫拉”纤维头盔案例分析——ETFE膜的强度国际上建筑的膜结构多用不透明的PTFE膜。“水立方”使用的是ETFE膜（乙烯-四氟乙烯共聚物），这种轻质新型材料，具有有效的热学性能和透光性，可调节室内环境，冬季保温、夏季散热，还能避免建筑结构受到游泳中心内部环境的侵蚀。国内对这种薄膜结构的理论研究近乎空白。经试验，ETFE膜的防雹能力完全达到设计要求。【案例分析】混凝土中为什么一定要用钢筋？混凝土耐压不耐拉，钢筋耐拉不耐压，二者结合兼具两个优点。因素3：构件的连接方式【问题探讨】混凝土浇注平台时，钢筋处在上中下的哪个位置为好？构件连接的类别铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可相对转动。刚连接：被连接的构件在连接处既不能相对移动，也不能相对转动。铰连接具体有松螺栓、松铆等。构件连接的类别刚连接具体有榫接、胶接、焊接等。胶接构件连接的类别榫接【马上行动】P19-20，1、2、31、粘上强力胶、角落钉三角形构件、背后加衬板。2、刚连接、铰连接、铰连接3、第三种最好；第二种最差，因为只靠钉子的支撑力；第三种因为横梁被凿孔，结构遭受一定的破坏，所以不如第三种的受力强度大。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的影响，结构的改变可能导致功能的变化。【案例分析】P21-22《自行车的结构与功能》【马上行动】列举生产生活中结构改变导致功能改变的事例，并加以说明。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