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第二节 探 究 结 构
技术与设计2 第一章
2008年5月12日14时，汶川、北川等地，8级强震猝然袭来，大地颤抖，山河移位，满目疮痍，生离死别……这是新中国成立以来破坏性最强、波及范围最大的一次地震。
惨痛的教训
2008年5月12日14时，汶川、北川等地，8级强震猝然袭来，大地颤抖，山河移位，满目疮痍，生离死别……这是新中国成立以来破坏性最强、波及范围最大的一次地震。
惨痛的教训
据民政部报告，截至6月11日12时，四川汶川地震已确认69225人遇难，374640人受伤，失踪17939人。
2010年2月7日，智利发生8.8级地震。据专家
认定：智利地震比汶川地震的破坏力要强10多倍。
智利奇迹
2010年2月7日，智利发生8.8级地震。据专家
认定：智利地震比汶川地震的破坏力要强10多倍。
死亡人数不到1000人。
智利奇迹
2010年2月7日，智利发生8.8级地震。据专家
认定：智利地震比汶川地震的破坏力要强10多倍。
死亡人数不到1000人。
马塔大使解释说:1.智利位于地震带中央，因此有
着长期抗击地震的经验；2.这次地震损失较小，
有震中离人口密集地区较远等原因；3.但是，绝
无豆腐渣工程，是智利奇迹的一个重要原因。这
一次甚至在震中的地区，高层建筑都是完好的。
智利奇迹
2010年2月7日，智利发生8.8级地震。据专家
认定：智利地震比汶川地震的破坏力要强10多倍。
死亡人数不到1000人。
马塔大使解释说:1.智利位于地震带中央，因此有
着长期抗击地震的经验；2.这次地震损失较小，
有震中离人口密集地区较远等原因；3.但是，绝
无豆腐渣工程，是智利奇迹的一个重要原因。这
一次甚至在震中的地区，高层建筑都是完好的。
智利奇迹说明，天灾固然可怕，避免人祸是可以
创造奇迹的。
智利奇迹
这两个对比案例也让我们了解到建筑结构的稳不稳固，在面临相同的地震灾害时有着完全不同的结果。那么，
影响结构稳固的因素有那些？
这两个对比案例也让我们了解到建筑结构的稳不稳固，在面临相同的地震灾害时有着完全不同的结果。那么，
影响结构稳固的因素有那些？
这两个对比案例也让我们了解到建筑结构的稳不稳固，在面临相同的地震灾害时有着完全不同的结果。那么，
一、结构的稳定性
影响结构稳固的因素有那些？
这两个对比案例也让我们了解到建筑结构的稳不稳固，在面临相同的地震灾害时有着完全不同的结果。那么，
一、结构的稳定性
二、结构的强度
影响结构稳固的因素有那些？
这两个对比案例也让我们了解到建筑结构的稳不稳固，在面临相同的地震灾害时有着完全不同的结果。那么，
一、结构的稳定性
二、结构的强度
三、结构的连接
一、结构的稳定性
1．结构的稳定性：
——结构在荷载的作用下维持其原有的平衡形式的能力。
一、结构的稳定性
稳定不是状态绝对不变，而是指受干扰后，允许状态有所变动，但当干扰消失后，能重新返回到原平衡状态，称为稳定。不能回到原有平衡状态，称为不稳定。
1．结构的稳定性：
——结构在荷载的作用下维持其原有的平衡形式的能力。
一、结构的稳定性
研究结构稳定性的目的之一：是为了在技术领域中设计出更加稳定的结构。
1．结构的稳定性：
——结构在荷载的作用下维持其原有的平衡形式的能力。
一、结构的稳定性
高塔为什么一般上面很小，下端面积很大？
观察与思考
一、结构的稳定性
高塔为什么一般上面很小，下端面积很大？
啤酒瓶正立、倒立放置，哪种放置容易翻倒？
观察与思考
一、结构的稳定性
高塔为什么一般上面很小，下端面积很大？
啤酒瓶正立、倒立放置，哪种放置容易翻倒？
观察与思考
结构的稳定性与哪些因素有关呢？
一、结构的稳定性
2．影响结构稳定性的主要因素：
活动1： 人字梯
第一步：观察人字梯结构，并测试其稳定性；
一、结构的稳定性
2．影响结构稳定性的主要因素：
活动1： 人字梯
第一步：观察人字梯结构，并测试其稳定性；
不稳定
一、结构的稳定性
2．影响结构稳定性的主要因素：
活动1： 人字梯
第一步：观察人字梯结构，并测试其稳定性；
第二步：在人字梯的上安装拉杆，再将梯子竖立起来，测试梯子的稳定性。
不稳定
一、结构的稳定性
2．影响结构稳定性的主要因素：
活动1： 人字梯
第一步：观察人字梯结构，并测试其稳定性；
第二步：在人字梯的上安装拉杆，再将梯子竖立起来，测试梯子的稳定性。
不稳定
稳定
一、结构的稳定性
2．影响结构稳定性的主要因素：
活动1： 人字梯
第一步：观察人字梯结构，并测试其稳定性；
第二步：在人字梯的上安装拉杆，再将梯子竖立起来，测试梯子的稳定性。
不稳定
稳定
结论1：
结构的稳定性与结构的几何形状有关(三角形结构使支架更容易稳定)。
☆ ．知识窗——三角形的稳定性
三角形构成稳定的几何结构——在建筑工程中被广泛运用。比如：房子、桥梁的桁架大多都是由多个三角形构成的。
天津南开区的“进步桥” 主桁架，呈倒三角结构。
一、结构的稳定性
☆ ．知识窗——三角形的稳定性
三角形构成稳定的几何结构——在建筑工程中被广泛运用。比如：房子、桥梁的桁架大多都是由多个三角形构成的。
天津南开区的“进步桥” 主桁架，呈倒三角结构。
阳台上的晒衣架。
一、结构的稳定性
活动2： 搭桌子
第一步：分别搭建桌子A B C，设计试验方案，比较三者稳定性；
A
B
C
一、结构的稳定性
2．影响结构稳定性的主要因素：
活动2： 搭桌子
第一步：分别搭建桌子A B C，设计试验方案，比较三者稳定性；
A
B
C
第二步：观察并分析A－B－C桌子的变化；
一、结构的稳定性
2．影响结构稳定性的主要因素：
活动2： 搭桌子
第一步：分别搭建桌子A B C，设计试验方案，比较三者稳定性；
A
B
C
第二步：观察并分析A－B－C桌子的变化；
结论2：结构的稳定性与结构和地面接触所形成的支撑面的大小有关。
一、结构的稳定性
2．影响结构稳定性的主要因素：
想一想：
为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？
一、结构的稳定性
想一想：
为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？
这是为了进一步增大与地面接触所形成的支撑面积，增加稳定性。
一、结构的稳定性
注意：
支撑面≠接触面。
一、结构的稳定性
注意：
支撑面≠接触面。
接触面：是物体与地面接触形成的面。
一、结构的稳定性
注意：
支撑面≠接触面。
接触面：是物体与地面接触形成的面。
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。
一、结构的稳定性
注意：
支撑面≠接触面。
接触面：是物体与地面接触形成的面。
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。
一、结构的稳定性
注意：
支撑面≠接触面。
接触面：是物体与地面接触形成的面。
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。
一、结构的稳定性
注意：
支撑面≠接触面。
接触面：是物体与地面接触形成的面。
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。
一、结构的稳定性
支撑面
活动3： 不倒翁
第一步：观察不倒翁并思考为什么它不会倒地？
一、结构的稳定性
2．影响结构稳定性的主要因素：
活动3： 不倒翁
第一步：观察不倒翁并思考为什么它不会倒地？
第二步：思考通过改变什么可以使不倒翁倒地？
一、结构的稳定性
2．影响结构稳定性的主要因素：
活动3： 不倒翁
第一步：观察不倒翁并思考为什么它不会倒地？
第二步：思考通过改变什么可以使不倒翁倒地？
结论3：结构的稳定性与重心位置的高低有关。
一、结构的稳定性
2．影响结构稳定性的主要因素：
生活中采用降低重心的方法来提高结构稳定性的实例
一、结构的稳定性
生活中采用降低重心的方法来提高结构稳定性的实例
一、结构的稳定性
一、结构的稳定性
生活中采用降低重心的方法来提高结构稳定性的实例
◆．比萨斜塔为何斜而不倒？
意大利
一、结构的稳定性
◆．比萨斜塔为何斜而不倒？
意大利
重心的垂线位置与底面积示意图
一、结构的稳定性
◆．比萨斜塔为何斜而不倒？
意大利
结论4：对于一个结构而言，如果重心所在的垂线落在结构底面范围内，就是稳定的。
重心的垂线位置与底面积示意图
一、结构的稳定性
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
G
一、结构的稳定性
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
G
一、结构的稳定性
应 用
静态的自行车是如何保持稳定的？
一、结构的稳定性
一、结构的稳定性
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？
A
B
C
一、结构的稳定性
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？
A
B
C
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。
一、结构的稳定性
自行车骑起来时，只有两个支撑点，为什么不会倒？
陀螺静止状态会倾倒，而高速旋转时却可以立起来？
注意！
运动状态下与静止状态下物体的稳定条件有所不同。
一、结构的稳定性
2．影响结构稳定性的主要因素：
稳定性
一、结构的稳定性
2．影响结构稳定性的主要因素：
稳定性
一、结构的稳定性
2．影响结构稳定性的主要因素：
稳定性
几何形状
一、结构的稳定性
2．影响结构稳定性的主要因素：
稳定性
支撑面积
几何形状
一、结构的稳定性
2．影响结构稳定性的主要因素：
稳定性
支撑面积
几何形状
重心位置
一、结构的稳定性
2．影响结构稳定性的主要因素：
稳定性
支撑面积
几何形状
重心位置
结构的整体几何结构必须科学合理
一、结构的稳定性
2．影响结构稳定性的主要因素：
稳定性
支撑面积
几何形状
重心位置
支撑面积越大，稳定性越好。
结构的整体几何结构必须科学合理
一、结构的稳定性
2．影响结构稳定性的主要因素：
稳定性
支撑面积
几何形状
重心位置
支撑面积越大，稳定性越好。
结构的整体几何结构必须科学合理
重心越低，其稳定性越好
一、结构的稳定性
2．影响结构稳定性的主要因素：
稳定性
支撑面积
几何形状
重心位置
支撑面积越大，稳定性越好。
结构的整体几何结构必须科学合理
重心越低，其稳定性越好
重心所在的垂线落在结构底面范围内
一、结构的稳定性
2．影响结构稳定性的主要因素：
稳定性
支撑面积
几何形状
重心位置
支撑面积越大，稳定性越好。
结构的整体几何结构必须科学合理
重心越低，其稳定性越好
重心所在的垂线落在结构底面范围内
影响结构稳定性的各个因素是相互关联的，对于具体结构的稳定性的分析要综合考虑各种因素。
一、结构的稳定性
2．影响结构稳定性的主要因素：
学以致用：如果你是设计师
讨论：为学校设计一个篮球架。从结构的稳定性的角度考虑,你应该注重哪些方面的设计？
底座？
篮框？
形状？
一、结构的稳定性
结构的稳定性在日常生活中有着广泛的运用，在很多时候我们利用稳定的结构抵抗外力、承受负载，另一方面有时也利用不稳定来为我们生活提供便利。
拓展：不稳定结构的利用
地动仪的工作原理
在地震多发地区，人们将啤酒瓶之类的物体倒置在地上，利用这一不稳定的结构实现预报地震的功能。
h
GL>Fh平衡保持不变，反之跨栏就要绕O轴按逆时针方向转动。
对跨栏过程的分析：
F
O
G
L
h
拓展：不稳定结构的利用
请同学们分析为什么不能从相反方向跨越栏杆？
12、水泥梁在受力后会发生形变，如图所示，此时它的上、下表面（沿表面）的受力（ ）。
A、上表面受到压力，下表面受到压力 B、上表面受到压力，下表面受到拉力
C、上表面受到拉力，下表面受到压力 D、上表面受到拉力，下表面受到拉力
13、在2008年北京奥运会比赛场馆的建设过程中结构的稳定性至关重要，下面不是影响结构稳定性的因素是：（　 ）
A、建筑物重心位置的高低 B、建筑物的结构形状
C、建筑物与地面支撑面积的大小 D、建筑物的颜色
14、家用落地风扇的底座一般做得比较重，这是为了（ ）。
A、增加风扇的强度 B、增加电风扇的稳定性
C、安装电线的需要 D、更加美观
15、下列哪种物体利用了重心位置低来保持稳定（ ）。
A、三脚架 B、A字形梯
C、不倒翁 D、大坝
B
D
B
C

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