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(共72张PPT)
1.2典型结构案例分析
-----结构是怎样受力的
复习巩固：
1、什么是架构
2、结构的定义，什么是构件？
3、结构的本质是什么？
4、结构分为哪三种常见类型？
5、实心，框架，壳体结构的特征和受力特点
6、依据几何形状结构还可以分为那四种？
从力学角度出发，对结构理解为：结构是可承受一定力的架构形态，结构可以抵抗引起形态和大小变化的力。
阅读材料：拉伸、压缩与弯曲
单杠的受力和变形分析
阅读材料
构件受外力作用时，要发生形状或大小的改变，这种改变称为变形。
第一节的实例中，吊车的吊绳承受的力是拉力，拉力所产生的形变为拉伸，组成材料的粒子被拉开；板凳腿承受的外力是压力，压力所产生的变形为压 缩，组成材料的粒子被推近。拉力和压力都是荷载作用的结果。
当杆件受到与杆纵轴线相垂直的外力作用时，杆件 产生的弯曲，发生弯曲变形时的构件称为梁。
当板凳很长时，櫈面可视为梁。此种櫈面在人的体重等外力的作用下，会发生弯曲变形。只是这种变形可能很小，肉眼不易看出来。而跳水的跳板发生的弯曲变形，却是非常明显。弯曲变形如图：
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
拉力 作用于物体 ,使它产生弯曲的力
压 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力
剪切力 挤压物体的力
扭转力 物体所承受的拉拽力
弯曲力 反方向向物体两端均匀施力,使物体发生扭转形变的力
马上行动:请连线
构件的受力形式
拉 力 物体所承受的拉拽力
压 力 挤压物体的力
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力
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
弯曲力 作用于物体 ,使它产生弯曲的力
一、单杠结构分析
你能分析出它有哪些构件么？
杠体：是器械的主体
立柱、拉杆：共同支撑杠体并承受荷载
把单杠看成结构，构件有：杠体、立柱、拉杆。
当人体静挂在杠体上时，两根立柱只承受压力
当人体回转到单杠的一侧时，经过杠体传到立柱上端的外力将对立柱产生弯矩，使立柱产生弯曲变形趋势。固定于地基的垂直梁产生抵抗柱端的弯曲变形。同时拉杆将起到辅助立柱抵抗变形作用。
思考题1：立柱、拉杆是如何受力与变形的？
思考题2：杠体的受力与变形如 何？杠体变形的方向
运动员在杠体上做动作，如回环等通过握杠体的手，对杠体施加了外力，包括人体质量和回转运动产生的离心力，使得杠体发生弯曲变形。这种外力称为弯曲力。
杠体弯曲变形的方向：杠体总是朝着人体所在的瞬间位置的方向发生弯曲
运动员在杠体上转动，其侧视图与单摆类似：杠体相当于固定点，人相当于小球。
所以，任意时刻，人对杠体的作用力方向都是指向人重心所处的瞬间位置。
球
球
球
球
F
球
小球对固定点的作用力的方向，从固定点指向小球球心所处的瞬间位置。
单摆实验示意图
结论一：
杠体总是朝着人体所在的瞬间位置的方向上发生弯曲。
杠体和立柱的上端相连，人的作用力通过杠体作用于立柱，将可能发生弯曲变形,如果要向前发生弯曲，请问同学们有什么方法可以抵消这种弯曲呢？
立柱埋深一点、用一个力从反方向拉，都可以帮助立柱抵抗变形
结论二：
任意时刻，对于立柱，由人运动所产生的弯矩M1，都有一个由立柱埋在地下部分和拉杆共同产生的反弯矩M2来平衡，以保持单杠整体的稳定。
问题1：
课本13页，图1-19，运动员从单杠前侧向后侧运动，起削弱、平衡作用的是拉杆5 还是拉杆6？
拉杆6
视频
奥运经典赛事 单杠.mp4
二、棚室屋架结构分析
二、棚室屋架结构分析
棚室屋架结构是怎样受力的呢？
屋面（棚盖）由前坡面组成，棚膜（塑料薄膜）覆盖于前坡面上；屋面由梁承托，各梁分别由立柱和后强支撑。
大棚骨架结构
1、棚室荷载与立柱受力
思考1：棚室屋架受哪些力？
棚室屋下边的梁，立柱和墙共同组成了荷载的主要支撑系统。荷载分为恒载和活载
对于立柱和墙来说，屋面，梁檩的质量属于不随时间变化而变化的称为永久性荷载即恒载
雪载，风载等属于随情况变化而变化的为可变性荷载即活载
立柱受压力时，荷载施加与立柱向下的力，立柱的基础会产生反作用力，他们大小相等，方向相反
当风载作用于立柱时，将于风的方向有关，风载生成的作用力将沿立柱轴线和垂直轴线两个方向分解，垂直轴线的力对立柱根部产生弯矩
思考2：分析立柱是如何受力？
2、梁的受力情况
梁的上部，受压力，材料被挤压；下部，受张力，材料被拉伸。
阻止梁过分弯曲的最简单方法，是在梁的下面增加支撑点，这样梁传递下来的力就被分摊了
梁的上部受压力，材料被挤压；下部受张力，材料被拉伸。
梁的受力
如平衡木，桥等都是梁的一种类型。
梁的上部受压力，材料被挤压；下部受张力，材料被拉伸。
拱结构的应用
拱结构的概念：中间高四周低呈弧形的曲面。
分析为什么要采用拱结构（从受力角度分析）
拱结构受力：拱结构对承受荷载有利。荷载压力作用与拱上，圆拱再把力传到其四周的支撑上。例如雪荷载。
拱结构优点：利于承载，美观。
很多建筑物都采用了拱结构。
赵州桥
阅读材料
单杠和棚室屋架，其结构所承受的外力主要有拉力、压力和弯曲力。实际上，结构因其所负荷载形式的不同，相应承受的外力还有很多其他的力
例如，桥的荷载有人、车及载重物、冰雪、大风等。因此桥除了承受拉力、压力、弯曲力之外，还要承受因荷载分布不均、不对称而产生的扭力
又如，梯子的横梁，除了承受压力、弯曲力之外，载横梁与支柱的两个交接处还要承受剪切力。大坝与此类似，除承受河水作用的压力外，由于水深的变化还要承受剪切力
小秋千架的制作
材料：竹签10根，502胶水一袋，
工具：十锦锉一套，钳子一把。
要求：制作一个秋千架，此秋千架的宽度大于10cm，高度大于15cm，可承受一定重量的沙袋在其上荡秋千。
注意事项：
1，是用胶水前要仔细阅读使用说明书并按要求操作。
2，先设计后制作。
3，所有材料数量限定，如有损坏，不再增加。
小试验
——比较不同形状的纸板承受压力的大小
1、哪种情况下纸板的抗压能力最强？
2、还有更好的方案吗？
课堂小结：
单杠结构分析
单杠的结构：杠体，立柱 拉杆
杠体的受力与变形
立柱、拉杆的受力与变形
棚室屋架结构分析
棚室荷载与立柱受力
梁的受力
拱结构的应用

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