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(共41张PPT)
1.2 稳固结构的探析
1.2.1 探析结构的稳定性
稳定性：指结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力
为什么比萨斜塔能屹立不倒？
影响结构稳定性的因素有哪些？
是什么原因保证了比萨斜塔的稳定？
实验探究（1）
实验过程：取两个相同的矿泉水瓶放在同一个桌面上，一个底部放置金属块，一个顶部放置等质量的金属块。轻轻晃动桌子，比较两个瓶子的稳定性。
重心位置的高低影响结构的稳定性。
结论一：重心越低，结构越稳定
底部有金属块的结构稳定性好。
生活中哪些结构是因为重心位置低而比较稳定的
实验探究（2）
实验过程：取两个相同的瓶子放到桌子上，一个正立，一个倒立，施加相同大小的外力，比较二者的稳定性。
结论二：结构与地面接触所形成的支撑面越大，结构越稳定
支撑面越大越稳定？
接触面越大越稳定？
接触面 ≠ 支撑面
静止状态的自行车有哪些方式保持稳定？
案例思考
自行车的单脚支撑
自行车的双脚支撑
通过撑脚增大支撑面来提高稳定性
案例思考
屏风隔断为什么通常都摆成Z字型，而不摆成一字型？
结构与地面接触所形成的支撑面的大小有关，支撑面积越大，结构越稳定。
实验探究
实验结论：结构重心的高低和与地面接触所形成的支撑面的大小会影响结构稳定性。
结构重心越低、与地面接触所形成的支撑面越大，结构越稳定。
为什么他的重心高且支撑面不足够大，但仍然能保持平衡保持稳定？
想一想？试一试？
实验探究
实验结论：结构重心的高低和与地面接触所形成的支撑面的大小会影响结构稳定性。
结构重心越低、与地面接触所形成的支撑面越大，结构越稳定。
实验推论：重心的高低、结构与地面接触所形成的支撑面大小实际上都与重心垂足的位置相关。
重心
支撑面
对于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。
静止结构稳定的条件
解密
因为他的重心的垂足落在结构的支撑面内，所以他能保持稳定。
当然这离不开他卓越的身体素质和平衡能力
想一想？
为什么他的重心高且支撑面不足够大，但仍然能保持平衡保持稳定？
哪些原因使得比萨斜塔屹立不倒？
不倒翁小姐姐底座，重量250公斤
影响结构稳定性的因素
结构的形状影响着结构的稳定性
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。所以建筑上常用的桁架结构往往采用三角形作为基本结构
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：
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。
结构重心
支撑面大小
降低
增大
改变
判断一下
强度！
强度？
1.2.2 探析结构强度
结构强度：
结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
荷载：外力在力学中又叫荷载
内力：当外力作用于构件时，构件产生形变，原来各质点在固有内力作用下的平衡状态被打破，各相邻质点间产生了附加的相互作用力，产生了一种抵抗外力与形变的力，称为内力。
应力：构件单位横截面积上产生的内力就叫应力
可用如下关系代表：σ=FN / A（A——受力面积，FN——内力，σ——应力）
应力可以作为表示结构构件强度的基本指标。
强度与稳定性的联系与区别
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。
判断
当老师要用纸设计一个纸桥时，想要提高桥的强度，应该考虑哪些地方？
影响结构强度的主要因素
桥墩的选择
圆形桥墩
方形桥墩
三角形桥墩
影响结构强度的主要因素
三角形桥墩
影响结构强度的主要因素
方形桥墩
影响结构强度的主要因素
圆形桥墩
大苹果（质量大于橙子），透明胶带，白胶，扑克牌，一小瓶水
圆形桥墩
橙子，透明胶带，白胶，扑克牌
方形桥墩
三角形桥墩
橙子，透明胶带
同样一张A4纸因形状不同强度不同
相同材料，相同截面积，不同截面形状的构件强度不同。
各种建筑结构，桥梁，车辆，支架，机械
影响结构强度的主要因素
合理的结构外形能够大大增加结构的牢固程度
桥面的选择
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。
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
影响结构强度的主要因素
桥梁框架的选择
影响结构强度的主要因素
1.结构的形状
影响结构强度的主要因素
形状相同，材料不同，强度就不同
2.结构的材料
影响结构强度的主要因素
充分利用好材料各自的优点
钢筋的受拉性能好
混凝土的受压性能好
影响结构强度的主要因素
这三把椅子都是设计史上经典的作品
广岛椅
悬臂椅
潘顿椅
在设计过程中应注意挖掘材料特性所带来的新结构的可能
影响结构强度的主要因素
3.结构的连接
不同的连接件的选择会影响结构的强度：
在墙面悬挂轻质物体
在墙面悬挂质量较大物体
空心铆钉
不锈钢铆钉
影响结构强度的主要因素
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：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。
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。
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。
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
胶接
焊接
影响结构强度的主要因素
在不同的领域，连接方式有不同的分类和表述，阅读书p19页
认识动连接与静连接
小结
（3） 结构的连接方式：刚连接；铰连接
影响结构强度的因素：
（1）结构的形状：外部形状；构件截面形状
（2） 结构的材料

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