粵科粵教版《技術(shù)與設(shè)計(jì) 2》第一章《結(jié)構(gòu)及其設(shè)計(jì)》《結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度》第1課時(shí)

《結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度》第一課時(shí)第一章《強(qiáng)度與應(yīng)力》一、情境探究19930813泰國(guó)皇家廣場(chǎng)酒店坍塌事故137死227傷19860315新加坡新世界酒店坍塌，33死19950629韓國(guó)三豐百貨倒塌事故502死937傷2007年湖南鳳凰縣堤溪沱江大橋坍塌事故，22人受傷，64人遇難由于大橋主拱圈砌筑材料未滿足規(guī)范和設(shè)計(jì)要求，拱橋上部構(gòu)造施工工序不合理，主拱圈砌筑質(zhì)量差，降低了拱圈砌體的整體性和強(qiáng)度沒(méi)有適當(dāng)考慮結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和土壤穩(wěn)定性的情況下加樓層。包括沒(méi)有加強(qiáng)地基和柱子，以及沒(méi)有評(píng)估現(xiàn)有柱子的強(qiáng)度原結(jié)構(gòu)工程師錯(cuò)估了大廈所能承受的重量。結(jié)構(gòu)工程師僅僅計(jì)算了大廈的活荷載，但沒(méi)有計(jì)算大廈的靜荷載。事件的背后除了當(dāng)初建設(shè)時(shí)偷工減料、違章施工以外，還隱藏著賄賂丑聞。請(qǐng)用關(guān)鍵詞描述建筑物坍塌的原因荷載荷載一般指結(jié)構(gòu)自重或?qū)Y(jié)構(gòu)或構(gòu)件產(chǎn)生變形的外力。強(qiáng)度

？固有內(nèi)力構(gòu)件在沒(méi)有受到外力作用時(shí)，其內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間就已經(jīng)存在著相互作用力，這種作用力使各質(zhì)點(diǎn)之間保持一定的相對(duì)位置，并使構(gòu)件維持一定的形狀，這時(shí)構(gòu)件內(nèi)各質(zhì)點(diǎn)之間的相互作用力稱為固有內(nèi)力。內(nèi)力（附加內(nèi)力）當(dāng)外力作用于構(gòu)件時(shí)，構(gòu)件產(chǎn)生變形，原來(lái)各質(zhì)點(diǎn)在固有內(nèi)力作用下的平衡狀態(tài)被破壞，各相鄰質(zhì)點(diǎn)之間產(chǎn)生了附加的相互作用力，稱為附加內(nèi)力。二、新知學(xué)習(xí)荷載壓力拉力固有內(nèi)力附加內(nèi)力簡(jiǎn)稱內(nèi)力強(qiáng)度：構(gòu)件具有抵抗被破壞的能力強(qiáng)度除了與內(nèi)力有關(guān)外，它還與什么有關(guān)呢？強(qiáng)度除了與內(nèi)力有關(guān)外，還與構(gòu)件的橫截面面積有關(guān)。強(qiáng)度：構(gòu)件具有抵抗被破壞的能力??構(gòu)件單位橫截面面積上所受的內(nèi)力稱為構(gòu)件的應(yīng)力。Ｎ—內(nèi)力單位:牛σ

=Ｎ/ＡＡ—橫截面積σ—應(yīng)力單位：平方米單位：帕斯卡從以上公式可知，在內(nèi)力不變的情況下，構(gòu)件的橫截面越大，應(yīng)力越小，危險(xiǎn)性就越小。??如圖是一混凝土方柱的示意圖，支柱的橫截面為邊長(zhǎng)Ｌ＝400mm的正方形，支柱頂受軸向壓力P＝45kN，支柱重力Ｇ＝22kN，求支柱的底截面l-l上的應(yīng)力。P+G-N=0N=P+G=45kN+22kN=67kN=67000NＡ=0.4m*0.4m=0.16m2求應(yīng)力ＮＬＬｌ

ｌl-lGPσ=Ｎ/Ａ=67000N/0.16m2=418750N/m2≈0.419MPa思考：支柱底部承受的應(yīng)力大小有沒(méi)有約束？許用應(yīng)力??當(dāng)應(yīng)力達(dá)到某一極限值時(shí)材料便遭到破壞，因而設(shè)計(jì)中必須使構(gòu)件的強(qiáng)度留有余量，作為設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)力的最高限度，這個(gè)最高限度值稱為許用應(yīng)力。??如圖所示，起重機(jī)吊鉤的上端用螺母固定，試分析起重機(jī)在起吊重物時(shí)，吊鉤是如何抵抗重物的拉力的。若起吊的重物對(duì)吊鉤的拉力為170kN,吊鉤螺栓部分內(nèi)徑d=60mm,材料許用應(yīng)力σ=80MPa。試校核螺栓部分的強(qiáng)度。F-N=0NN=F=170KN=170000N求應(yīng)力Fσ=Ｎ/Ａ=170000N/(3.14*0.03m*0.03m)=60,155,697N/m2≈60.2MPaσ<80MPa(許用應(yīng)力)此螺栓的強(qiáng)度能夠承受170kN的拉力。拉力F=170KNN根據(jù)應(yīng)力公式，求螺栓能承受的最大內(nèi)力σ=Ｎ/ＡFＮ最大=σ*A=3.14*0.03m*0.03m*80000000N/m*2=226,080N≈226.08kN170kN<Ｎ最大此螺栓的強(qiáng)度能夠承受170kN的拉力。?構(gòu)件單位橫截面面積上所產(chǎn)生的內(nèi)力稱為構(gòu)件的應(yīng)力。σ

=Ｎ/Ａ應(yīng)力同截面垂直的應(yīng)力稱為正應(yīng)力或法向應(yīng)力同截面相切的應(yīng)力稱為剪應(yīng)力或切應(yīng)力壓強(qiáng)

P

=F/S1、壓強(qiáng)是物體表面上單位面積上的壓力（為外力，特指壓力這一情況）。應(yīng)力是材料內(nèi)部某一點(diǎn)某一個(gè)截面上單位面積的力（內(nèi)力：分正應(yīng)力（拉、壓）和切應(yīng)力）。2、壓強(qiáng)是標(biāo)量，壓強(qiáng)這個(gè)量不需要方向就可以描述壓力了。應(yīng)力由?截面方向?和這個(gè)截面對(duì)應(yīng)的?力的方向?兩個(gè)方向同時(shí)描述的。三、知識(shí)拓展扭絞的繩子為什么不容易拉斷？??拔河的時(shí)候，繩受到兩邊拉力的作用，內(nèi)部就產(chǎn)生了抵抗拉力的張力。當(dāng)張力超過(guò)一定值時(shí)，繩子就會(huì)在應(yīng)力最大的地方被拉斷。如果拉力不變，加粗繩子，就可以增強(qiáng)抵抗張力的能力。若把多股細(xì)繩絞合在一起，就可以防止它們之間的相對(duì)移動(dòng)，保證各股細(xì)繩同時(shí)受力，增加橫截面積。主要是讓細(xì)繩承受的正應(yīng)力變成剪應(yīng)力。所以拔河用的繩子往往是用多股細(xì)繩絞合在一起的。同樣道理，起吊重物用的鋼纜、懸索橋的鋼索也是由多股鋼絲擰絞組成的。四、實(shí)踐?大單元活動(dòng)項(xiàng)目：橋梁模型的設(shè)計(jì)制作橋梁模型構(gòu)件受力分析?梁架橋四、實(shí)踐?大單元活動(dòng)項(xiàng)目：橋梁模型的設(shè)計(jì)制作弓形拱橋鋼索斜拉橋橋梁模型構(gòu)件受力分析?拱架橋?強(qiáng)度除了與應(yīng)力有關(guān)外，還與哪些因素有關(guān)呢？四、實(shí)踐?大單元活動(dòng)項(xiàng)目：橋梁模型的設(shè)計(jì)制作1、材料：12根長(zhǎng)50cm，截面邊長(zhǎng)2.5mm的松木桿；2、要求：只能用提供的松木桿制作，構(gòu)建的連接只能使用膠水；3、尺寸要求：跨度≧25cm；橋面寬度≧8cm；4、荷載測(cè)試：在橋梁中部進(jìn)行承重測(cè)試，承重1kg橋面下沉距離不超過(guò)3cm，承重時(shí)間15s以上視為通過(guò)。通過(guò)的組升級(jí)極限測(cè)試并記錄自身重量。5、“兩岸”可向模型橋提供水平推力；6、分組合作完成橋模的設(shè)計(jì)制作，并繪制簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)圖紙及說(shuō)明書(shū)，完成活動(dòng)記錄表；7、工具：剪刀、小刀、膠水、棉線等。知識(shí)回顧