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第二节、
稳固结构的探析　
任务一 探析结构稳定性
日常生活中，时常会看到翻倒在地的物体，如路边倒地的自行车、地上翻倒的空竹篓等。这是因为当物体受到荷载作用（受到外力）时，原有的平衡状态被打破而出现的不稳定现象。
台风过后的灾害打破原有的平衡状态出现了不稳定现象
汶川大地震中灾难性的画面
为什么北川希望小学在地震中屹立不倒？
日本的五重佛塔
建立于1300年前，它曾经遭遇过很多次地震和强风的袭击 ，但依然保持1300年前的风貌。是世界上最古老的木建筑群 。
一、结构的稳定性
结构的稳定性是指结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力。
如果一个物体的结构不能有效地抵御荷载的作用，那么该物体就很难保持原有平衡状态。
第2题：在悬臂保持稳定的情况下，离支撑面边界越远，所能悬挂重物的质量越小。
二 、影响结构稳定性的主要因素
影响结构稳定性的因素有多种，主要有：
1、重心位置的高低
2、结构与地面接触所形成的支撑面的大小
3、结构的形状等
从悬臂结构的技术体验活动中我们可以看出，结构重心的位置影响着结构的稳定性。
在工程领域中，有的起重机的质量达几百吨，且重心很低，所以在较大的荷载作用下也能保持稳定。
常生活中，有的独脚茶几的底座采用较重的材料（如大理石），台面采用比底座轻的材料（如木材），使茶几的重心降低，以提高稳定性。
探究试验一：铁块和泡沫的组合体：
铁块
泡沫
泡沫
铁块
．
．
重心
不倒翁为什么不倒
影响结构稳定性因素一：
注：重心越低，稳定性越好
重心越高，稳定性越差
重心位置的高低
哪个更危险？
想一想：怎样让遮阳伞更稳定
降低重心
比萨斜塔为什么会斜而不倒？
它从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。到1999年1月，塔顶比中轴线偏斜已达4．8米。
小资料：中国的斜塔
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。
探究性试验二：
活动方形架
结构与地面接触所形成的支撑面实际上都与重心垂足的位置相关。对于一个处于静止状态的结构而言，如果重心的垂足落在结构的支撑面内，就是稳定的，不会倾倒。
为什么不会翻到？
为什么不会翻到？
仔细观察它们有何特点
但是有些产品在使用过程中，重心很高，这些产品是怎样保持稳定的呢？
人在使用梯子时，重心升高还能保持稳定的主要原因是梯子的支撑面较大，人和梯子重心的垂线不会超出支撑面。横梁的作用是构造三角形，使梯子展开后的角度固定，从而保持稳定。横梁放置位置不同，梯子张开的角度就不同，从而影响支撑面的大小，影响稳定性。图丙和图丁所采用的结构都是使梯子保持稳定，图丙是通过锁定连接节点不再转动，使梯子的几何结构保持稳定，图丁是通过扩大支撑面，使梯子使用时更稳定。
底座大小（结构与地面所形成的支撑面的大小）影响结构的稳定性。
支撑面越大，稳定性越好
支撑面越小，稳定性越差
影响结构稳定性因素二：
卫星电视接收天线
支撑杆有螺丝固定在大框架上
五重佛塔的结构简图
想一想：
为什么大坝的横截面总是建成梯形的？
木雕圆桌、圆凳 支撑面积大 摆放稳定
为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？
想一想：
摄影棚的摄象机、射灯均为三角架支撑
想一想：怎样让遮阳伞更稳定
增大支撑面
结构的支撑面
结构的接触面：
提示：注意接触面与支撑面的区分。
探究性试验三：
不同结构形状的框架。
一个用4根小木条钉成的相框，牢固吗？有什么方法可以使它变牢固？
探究
三角形是框架结构最基本的形状之一，结实、稳定、材料最少。在四边形、六边形构件中，加上三角形支撑件，就可大大增加构件的牢固、稳定程度。
桁héng架结构
空调安装架
空调
观察学校的篮球架，你觉得它采用了什么样的结构形状？
结构或构件的形状影响结构的稳定性。
三角形结构使支架更容易稳定
影响结构稳定性因素三：
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。
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？
回过一下：
单脚支撑的自行车放稳的原因分析
自行车的重心落在前后轮与支撑架构成的支撑面内，它是稳定的。
回过一下：
残疾人专用电动车结构有什么特点
小孩子的自行车结构有什么特点
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。
鸡蛋的结构稳定吗？有什么方法能使鸡蛋竖起来？
石油气罐
影响结构稳定性的因素是相互关联的，需要综合考虑各种因素来讨论结构的稳定性。
物体在静止状态与运动状态下的稳定性条件也是不同的。
探究性试验四：倒立和正立的两瓶矿泉水
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。
张衡地动仪
拓展：不稳定的结构应用
什么原因建筑结构被破坏？
普洱地震
唐山地震
汶川地震
为什么会发生这些现象
感谢聆听

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