穩(wěn)固結構的探析和要求

1、穩(wěn)固結構的探析和要求各種各樣的結構樓脆脆：2009年6月27日，上海的一棟竣工未交付使用的高樓整體倒覆，故得此稱號 被臺風吹倒的廣告牌貨裝多了 車“罷工”了2、意義：結構的重要性質之一。如果一個結構不能有效的抵御常見的外力的作用，那么該結構是很難承受負載而保持原有的平衡狀態(tài)，最終導致結構遭受破壞。一、結構的穩(wěn)定性：1、定義：結構在負載的作用下維持其原有平衡狀態(tài)的能力。 奇特結構欣賞：1、不倒翁不倒翁是一種形狀像人而在造形和重量上制成一經觸動就搖擺然后恢復直立狀態(tài)的玩具，具有很強的穩(wěn)定性。 它是意大利比薩城大教堂的獨立式鐘樓，從1174年始建1350年竣工，經歷了176年。但由于塔身過重，地質松

2、軟，因此塔身仍以每年125毫米的速度向南傾斜，但至今仍然斜而不倒。2、比薩斜塔 遼寧瑞州古塔，現(xiàn)存塔身高10米，塔身向東北方向傾斜12度，塔尖水平位移米。該塔建成之后雖幾經地震與洪水破壞，卻始終斜而不倒，堪稱奇跡。 3、中國的斜塔結構的穩(wěn)定性與什么因素有關？想一想：影響結構穩(wěn)定性的因素因素一：重心位置A.不倒翁為什么不倒？如果在它脖子上掛上一定數(shù)量的鐵環(huán)，它還會不倒嗎？ 不倒翁的重心很低，就在它與地面的接觸點上，所以不倒，如果往它的脖子掛上鐵環(huán)，它的重心位置升高了，當鐵環(huán)達到一定數(shù)量時，不倒翁就不再是不倒翁了。重心的高低影響結構的穩(wěn)定性。重心越低,穩(wěn)定性越好;重心越高,穩(wěn)定性越差。 比薩斜塔為

3、什么不倒塌？想一想： 通過分析長方體重心的垂線位置與穩(wěn)定性示意圖，使我們知道：比薩斜塔不倒的原因是它的重心所在點的垂線落在塔的底面的范圍內。當塔傾斜到一定程度，重心的垂線不再落在塔的底面時，塔就會傾倒。結構重心的位置：結構重心所在點的垂線是否落在結構底面的范圍內，落在就是穩(wěn)定的，沒有就是不穩(wěn)定的。蘇州的虎丘塔虎丘塔高米，比意大利比薩斜塔矮6米；塔尖偏離中心米，是比薩塔的一半；虎丘塔建于961年，比比薩塔早完工390年。因為地基不牢，重6000噸的塔便傾向土堆的一邊。 金字塔 迪拜思考 ：這些塔具有哪些共同特點？影響結構穩(wěn)定性的因素因素二：支撐面積的大小結構的支撐面：是物體與地面接觸形成支撐點的

4、連線與地面構成的面。結構的接觸面：是物體與地面接觸形成的面。提示：注意接觸面與支撐面的區(qū)分。為什么大壩的橫截面總是建成梯形？ 大壩需要承受很大的力的作用，如自身的重力，水的沖擊力、壓力等等，要起到防洪的作用，大壩必須要求非常穩(wěn)固。大壩建成梯形，增大了與地面接觸所形成的支撐面，支撐面越大越堅實，穩(wěn)定性就越好。 為什么許多課桌椅的支撐腳要做成往外傾斜？想一想：影響結構穩(wěn)定性的因素因素三：結構的形狀 A字形梯為什么載人時能夠保持穩(wěn)定？ 如果沒有梯子中間的拉桿將會怎么樣？想一想：結構的穩(wěn)定性與它的幾何形狀有關。 一般情況下，梯子打開的時候，梯面與地面組成三角形，梯子本身就能站得穩(wěn)。當連接兩個梯面的橫桿

5、拉直時，兩個梯面的上半部分就與橫桿構成了穩(wěn)定的三角形，這就進一步加強了梯子的穩(wěn)定性，保證梯子能承受人體的壓力。如果沒有梯子中間的拉桿會怎么樣？梯子的支撐腳與地面的位置不固定，當梯子的支撐腳與地面的摩擦力不夠大時，同時由于兩梯腳是鉸連接的，當人站在梯子上時，兩梯腳會向外滑動，A字型的結構被破壞，失去平衡人會跌落下來。想一想： 照相機的支撐架為什么常使用三腳架而不用其他形狀？ 因為三角支架與地面有三個接觸點，形成的三角形結構使照相機的支撐架更容易穩(wěn)定。影響結構穩(wěn)定性的因素：結論重心位置 結構形狀 支撐面積學以致用： 單腳支撐的自行車放穩(wěn)的原因分析1. 自行車騎起來時，只有兩個支撐點，為什么不會倒下

6、呢？探究 在靜止情況下，自行車本身不能自我平衡，需要加一支撐腳。當由騎車人和自行車構成一個 系統(tǒng)時，系統(tǒng)動起來之后，騎車人為系統(tǒng)注入動力，從而在自行車前進的時候，通過人的不斷調節(jié)，自行車和騎車人與地面垂直，使自行車的重心落在車輪與地面接觸的面積內。因此，在沒有明顯的外力干涉時，這一動態(tài)系統(tǒng)能夠表現(xiàn)出一種穩(wěn)定。練習:(1)在擁擠的公共汽車上已沒有座位，你必須站著，而扶手你讓給了旁邊的老人，你在公共汽車上要如何才能保持自己的沒摔倒？人的身體的穩(wěn)定性取決于支撐面的大小和人體姿勢重心的高低，在一定范圍內，兩腳分得越開，則重心越低，支撐面變大，越穩(wěn)定！要提高這種籃球架的穩(wěn)定性可以怎么做？ 在籃球底座上加

7、些比較重的石板之類的重物。是為了使籃球架的重心向后偏移，重心所在點的垂線落在結構底面的范圍內，達到結構穩(wěn)定的基本條件。還有什么方法嗎？可以增大底座與地面的接觸面，這樣也可以使重心所在點的垂線落在結構底面的范圍內。 結構的穩(wěn)定性在日常生活中有著廣泛的應用，一方面人們利用穩(wěn)定的結構抵抗外力、承受負載，另一方面又利用不穩(wěn)定的結構實現(xiàn)某些功能。 拓展：不穩(wěn)定的結構應用不穩(wěn)定的結構應用：.倒置的啤酒瓶可以預報地震。.在打水的桶口邊掛一重物，在水面時能自動翻倒打水。 生活中有這樣的情況，人坐在一只小板凳上，用力搖幾下，板凳就壞了，人也摔倒在地上。人踩在窗戶的防盜網上擦玻璃，防盜網合金條的焊接處斷裂，險些釀

8、成大禍。 根據(jù)你的理解，結合教材，上述情況是什么原因造成的？ 那我們如何來評價這條板凳、這個防盜網呢?我們就要用到下面學習的內容：結構的強度。 結構的強度是指結構具有的抵抗破壞的能力。二、結構的強度結構的強度與什么因素有關？想一想：結構的形狀、結構的材料與連接2.1 結構的形狀空調架金剛石及其內部結構2.1 結構的形狀 相同材料，相同截面積，不同截面形狀的構件強度不同。、強度與材料結構的強度與材料有關VS紙杯鋼杯 結構的連接是指通過一定的連接物將構件組成整體結構。 2.3 結構的連接 結構構建的連接通常有以下兩類： 鉸連接 剛連接2.3 結構的連接 鉸連接：被連接的構件在連接處不能相對移動，但可以相對轉動，具體有松螺栓、松鉚等。2.3 結構的連接 剛連接：被連接的構件在連接處不能相對移動，也不能相對轉動，具體有榫接、膠接、焊接等。2.3 結構的連接膠接焊接榫接三、結構與功能 結構對事物的功能和作用產生著直接的影響，結構的改變可能導致功能的改變多功能起子3 結構與功能 結構不僅是事物存在的一種形式，而且對事物的功能和作用產生著直接影響。結構的變化可能導致功能的變化。 一種人力驅動的冰上自行車，有車架、踏板曲柄、鏈輪、前轉向軸及后軸。其特點是在前轉向軸的一端處裝有一只前冰刀，在后軸的兩端對稱地剛性聯(lián)接兩