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第三节 结构的强度与稳定性
第 一 章 结 构 及 其 设 计
影响结构稳固的因素有那些？
一、结构的强度
二、结构的稳定性
结构的强度:
指结构具有抵抗被外力破坏的能力.
试验一：
1、材料：A4纸张、书本
2、方法：压制、折叠等
3、检测：纸质桥梁的耐受度
4、讨论：结构的形状与强度的关系
5、举例：各种截面形状、外部轮廓形状等
外力使构件发生变形的同时，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。
作用在单位面积上的内力，称为应力。
σ（sigma ）= 单位 N/mm2或 N/cm2
N
S
物体结构抵抗变形的能力用强度来表示。强度是用应力来衡量的。
试验二：
1、材料：木尺、瓦楞纸尺、塑料尺
2、方法：压脚自然下垂、附重物下垂
3、观测：下垂的幅度
4、讨论：材料与强度关系
试验三：
1、材料：木方、钉子、胶水
2、工具：凿子、木工锯、羊角锤
3、检测：榫卯链接、钉钉链接、胶水粘接
4、讨论：以上那种连接方式耐受强度更大？
连接方式
技术与方法
作用 特点
一体式
焊接、胶接、粘接、捆绑
固连、不需要拆卸、
利于增加强度与稳定性
挤压式
钉连接、
螺栓螺母、
扣紧套紧
强度不如一体式
但可再拆卸
接插式
插头、插座
方便连接、拆卸、
传递信号可靠
从被连接件间的状态关系来分类：
阶段性总结：
结构的强度与结构的形状、材料、连接方式相关
小游戏：
随机选取三个人上台，单脚站立一分钟看谁能比较稳、不
晃，然后两个人手握手同样每人单脚站立看持续的时间，最后三
是单脚站立组成一个整体测量维持的时间。
讨论：结构的稳定性是什么、哪些因素能够影响结构的稳定性？
稳 定 性 概 念
稳定指的不是状态绝对不变，而是指受扰后，允许状态有所波动，但当扰动消失后，能重新返回到原平衡状态，即为稳当；不能回到原有平衡状态，为不稳定。
结构具有阻碍翻倒或移动的特性，就是结构稳定性。
比萨斜塔为什么不倒塌？
想一想：
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
小试验：
使用教具进行小测试：
讨论：重心投射位置在什么内比较稳定？
支撑面：由物体的支撑脚组成的几何图形的面
试一试：课本如何能够立在桌面上？
重心点投影落在支撑面内则物体比较稳定，
同样增大物体的支撑面积也能提高稳定性
试验一：
用三个矿泉水瓶子分别装上满瓶的水、半瓶的水、不装
水。一个同学在一侧用匀速的风来检测三个瓶子的稳定性。
半瓶水的倒置也可以说明这个问题！
诗一首 望山：远看青山黑乎乎，上边细来底下粗。
有朝一日倒过来，底下细来上边粗。
物体的重心越低物体越稳定！
A字形梯为什么载人时能够保持稳定？
如果没有梯子中间的拉杆将会怎么样？
想一想：
想一想：
照相机的支撑架为什么常使用三脚架而不用其他形状？
稳 定 的 状 态
飞驰的自行车
阶段小结：影响结构稳定性的因素有重心位置、支撑面积、几何形状。结构稳定的状态有静态、动态。
如何增加结构的稳定性？
2.增大结构的底面面积。
3.降低结构的整体重心位置。
4.减小长细比：长细比指的是结构的纵向长度与横向截面的最大尺寸之比。
1.利用三角形框架及其组合结构，可以有效地增加结构的稳定性。
1.我们经常看到马路旁边的广告牌后面的支撑架是三角结构的，从这种现象中我们可以看出以下哪个因素影响着结构强度？
A、材料 B、形状 C、构件 D、连接方式
2.以如下方式放置的并注入不同数量的水，稳定性最差的是：
课堂小测：
3.如图一张圆桌，不能使它更加稳固的方法是：
A、使用较重的大理石做桌子与地面的接触部分，木材做桌面
B、使用较重的大理石做桌面
C、如使用木材制作桌子，各部分大量采用榫接的方式
D、增大桌子底部的支撑面面积
实际应用：
广告牌的抗风问题
在户外广告牌的结构设计中，应该考虑其抗风性能，以减小正面风的压力。请你就户外广告牌设计中的抗风问题，提出几种可行的方案。
设计方案
内容
实现的方式、方法、途径
方案1
方案2
方案3
增加结构的强度
加固支撑架、连接点
减少受力面积
采用通风孔
改变结构形状
采用立体环绕
方案
形状
实现的方式
方案1
将广告牌做成百叶窗式
条式百叶窗在一定距离内加固
方案2
将广告牌做成筛网式
在广告牌上钻孔，孔径大小要合适
方案3
将广告牌做成三面型
加固底座的支撑，并采用三角形结构，还要选用较轻的材质作牌面

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