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第二节 探究结构
第一章 结构与设计
南昌市第十三中学 徐文章
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。
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。
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。
影响结构稳固的因素有那些？
倒也…
倒也…
塌了…
塌了…
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。
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？
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。
阳台上的晒衣架。
应用
照相机的支撑架为什么常使
用三脚架而不用其他形状？
静止状态的单车如何保持稳定
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。
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？
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。
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。
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。
2．影响结构稳定性的主要因素：
◆．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。
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
总结
结构的稳定性与什么因素有关？
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。
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？
逆向思维
三星堆出土的陶器
猜猜它们是做什么用的？
讨论：我们现实生活中有没有利用结构的不稳定来工作的工具。
拓展：不稳定结构的利用
地动仪的工作原理
请同学们分析为什么不能从相反方向跨越栏杆？
F
O
G
L
h
小结
2．结构的稳定性：
——结构在荷载的作用下维持其原有平衡
形式 的能力。
1.影响结构稳固的因素是：
结构的稳定性和结构的强度
3.结构的稳定性与哪些因素有关？
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
作业：
观察家庭或学校的一些物体的结构。分析它们是如何使其能够保持一定的稳定性的？
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