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(共34张PPT)
1.2 结构受力与强度
泰安肥城市第一高级中学
授课人： 李道文
回顾：结构的含义
图一
图二
从力学的角度来说，结构是指可承受一定应力的架构形态，它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。
简单来讲结构就是为了承受力与抵抗变形，这就是结构的本质。
如何承受力与抵抗变形？
（应力——强度）
结构会承受哪些力？
（力的类型与受力分析）
如何增加结构承受力与抵抗变形的能力？
（影响因素）
一、结构是如何承受力与抵抗变形的？
　　当外力作用于构件上，使其发生变形的同时，构件内部分子之间随之产生一种抵抗变形的抵抗力，称为内力。
单位面积上的内力
应力
σ＝
Ｎ
Ｓ
应力：
内力
面积
常识：同粗细的铁棍要比木棍结实
分析
容许应力
外力
拉力
静摩擦力
能力
强度
应力
表述
衡量
粗绳与细绳哪个更结实？
思考：
二、力的类型与受力分析
拉力、压力、剪切力、弯曲力、扭转力
拉力：物体所承受的拉拽力。
拔河！
拉面、油条、拉力器
压力：挤压物体的力。
趁热打铁！
订书机、桥墩
豆腐、压路机
剪切力：两个距离很近，大小相等，方向相
反，且作用于同一物体上的平行的力。
修理草坪！
剪刀、钢丝钳
弯曲力：作用于物体，使它产生弯曲的力
钓 鱼！
弓、臂力器
撑杆跳高
扭转力：反方向向物体两端均匀施力，使物
　　　 　　体发生扭转形变的力。
拧干衣服！
拧瓶盖
麻花条
具体到某个物体会受到什么力？
——受力分析
梁
拱
常规梁
悬臂梁
垂直梁
梁的受力示意图
压力
拉力
剪切力
压力
压力
压力
拱，能够将作用于拱上的荷载压力，传递到四周的
　　支撑上。
　　所以，拱结构既利于承载，又美观。一般应用于较大跨度的情况下。
实际应用
荷载
恒载：永久性荷载
活载：可变性荷载
例如：
　　１、大型建筑（风、雪、地震等）
　　２、大坝
　　３、课桌　　
三、影响结构强度的因素有哪些？
材料、连接方式、形状
１、材料
　　不同材料构成的结构，其强度各不相同。有抗拉力、压力、剪切力和扭曲力性能的，所以在不同结构不同要求中，选择不同特性的材料。
如：
　　撑杆跳的杆
　　钢筋
　　水泥
混泥土擅长压力，而钢筋擅长抗拉力
交错搭建增加结构强度
墙怎么砌更结实？
２、连接方式
铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但能相对转动。
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，具体有榫接、胶接、焊接等。
榫接
胶接
焊接
斗拱（斗拱是中国木构架建筑特有的结构构件）
　　1、将屋顶的大面积荷载经斗拱传递到柱上，还有一定的装饰作用。
　　2、此外，它还是封建社会森严的等级制度的象征和重要的建筑尺度衡量标准。斗拱一般使用在高级的官式建筑中，称为大式建筑。
　　3、因为斗拱的重要性，历代建筑对它十分重视，使它成为判断建筑时代的重要标志之一。
３、形状
　　各种形状的横截面构件，所承受力的特点是不一样的。
直尺抗弯特性分析？
四、案例分析
如何增加房屋承重梁的强度？
1、形状
　　　长方形
　　　垂直放
２、材料
　　　钢筋、水泥
　　　钢筋上、水泥下
　　　两端加钢筋
五、小结
１、强度的概念
２、外力的类型及结构的受力分析
３、影响结构强度的因素
４、案例——房屋的承重梁
理解
拉力
静摩擦力
最大静摩擦力
外力
内力|应力
最大内力容许应力
？1.2 结构受力与强度
泰安肥城市第一高级中学
授课人： 李道文
复习：结构的含义是什么？
生：
师:这是从广义上给结构下的定义，如果从力学的角度来分析，结构又是什么呢 咱们还是通过小板凳的例子来分析一下。（投影图片）
分析：通过上节课我们知道两个小板凳材料相同，结构不同，结果图1不稳，图二稳当，那我们在设计与选购时肯定会选择图2，不会选择图1，因为图2更加稳当，从力学的角度来说，就是图2这种结构能更好的承受力与抵抗变形，这也就是结构的本质。因此从力学的角度来说，结构是指可承受一定应力的架构形态，它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。简单来讲结构就是为了承受力与抵抗变形，这就是结构的本质。
过渡：那么结构是如何承受力与抵抗变形的？结构会承受哪些力呢？如何才能增加结构承受力与抵抗变形的能力？这就是我们这节课要学习的内容。
教学过程：
一、结构是如何承受力与抵抗变形的？
当外力作用于构件上，使其发生变形的同时，构件内部分子之间随之产生一种抵抗变形的抵抗力，称为内力。
单位面积上的内力称为应力。σ＝Ｎ/Ｓ
分析：那么内力和外力是怎样一种关系呢？他们就类似于物理学中的拉力与静摩擦力的关系。拉力作用于物体上，在物体发生运动之前，静摩擦力等于拉力，并随着拉力增大而增大，但增大到一定程度后，就不会再增大了。此时，拉力如果继续增大，就会让物体运动。内力和外力的关系类似于摩擦力与拉力的关系。当外力作用于构件上时，此时内力=外力，并随着外力的增大而增大，当增大到一定程度后，结构就会被破坏，此时的内力称为最大内力，而与之对应的应力我们称为容许应力。　　
所以，我们有这样的常识，同粗细的铁棍要比木棍结实。
利用公式分析：截面积相同，要破坏它的结构铁棍比木棍需要的外力大，对应的应力就大。
破坏结构所需外力越大，我们就说结构的强度越大。同一截面积，容许应力越大，对应的最大内力就越大，要破坏所需要的外力就越大。也就是说结构的强度越大，所以，强度可用应力来衡量。同一截面积，容许应力越大，强度越大。
思考：粗绳与细绳哪个更结实？
过渡：结构一般承受的外力有哪些呢？
二、力的类型与受力分析
1、力的类型：拉力、压力、剪切力、弯曲力、扭转力
展示图片并解释。
师：具体到某个物体会受到什么力呢？这就需要进行受力分析了。
2、受力分析
我们以“梁”和“拱”两种常见的构件为例来分析一下它们的具体的受力情况。
梁
除了我们熟悉的常规梁外，它在实际应用中还有一些变形，如：
悬臂梁：跳水跳板
垂直梁：电线杆
常规梁受力分析：
在受到上方压力时，
上表面纤维受挤压而缩短，因此上表面的分子受到向内的压力。
下表面纤维受张力而拉伸，因此下表面的分子受到向外的拉力（张力）。
在支撑点处受到剪切力。
拱
作用：能够将作用在拱上的荷载压力，传递到四周的支撑上。
所以，拱结构既利于承载，又美观，一般应用于较大跨度的情况下。
过渡：一般在实际应用中，我们称外力为荷载。
荷载
根据与时间的关系分为：
恒载：永久性荷载，不随时间变化而变化
活载：可变性荷载，随情况变化而变化（具有随机性，但在设计中也必须要考虑）
如：
１、大型建筑（风、雪、地震等）
　　２、大坝
３、课桌
过渡：如何根据实际需要，来增加结构的强度呢？这就要先了解“影响结构强度的因素”有哪些，下面我们就来看一下。
三、影响结构强度的因素有哪些？
材料、连接方式、形状 P27
1、在第一册学习中就知道：材料不同，强度也不一样，所以在不同结构不同要求中，选择不同特性的材料。
如：撑杆跳的杆：抗弯
　　钢筋：抗压、抗拉、以及抗剪切力的能力都很强
　　水泥：抗压
投影钢筋混凝土图片并分析：
过渡：墙怎样砌才更结实？（图片）
交错搭建增加结构强度
这就是我们要讲的第二个因素
2、连接方式
分类：铰连接---被连接的构件在连接处不能相对移动，但能相对转动。
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，具体有榫接、胶接、焊接等。
欣赏斗拱（斗拱是中国木构架建筑特有的结构构件）
其他分类P28
3、形状
除了材料与连接方式，形状也会对构件的强度产生影响。各种形状的横截面构件，所承受力的特点是不一样的。
比如第一册所学的各种标准件（展示图片）
请同学们对直尺的抗弯特性进行简单的分析
分析：水平方向 易弯
垂直方向 不易弯
如何利用垂直方向抗弯强度大这一特点呢？
人们发明了L型构件，这样在不增加材料的情况下，只是简单的改变了构件的截面形状，就增加了构件的强度。
直尺的这一特点在实际应用中被广泛采用。下面我们就来分析一个案例
四、案例分析
如何增加房屋承重梁的强度？
分析：
形状：
观察梁，一般截面是什么形状？（长方形）
为什么呢？由直尺得到启示，竖着放抗弯能力更强。
材料
根据梁的受力特点，我们应该选择什么材料？
上表面受压力
下表面受拉力
支撑点受剪切力
钢筋：抗拉、剪切力
水泥：抗压
其实选择它们还有另一个原因：它们的热胀冷缩系数一样，能够更好的融合在一起。
应当将钢筋尽量放在下面或上疏下密。
为了抵抗两端的剪切力，可以在浇筑梁时多出的钢筋弯回去。

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