四、結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定性試驗

1、第一章結(jié)構(gòu)與設(shè)計第二節(jié)探究結(jié)構(gòu)納溪中學(xué) 趙安華知識回顧1、什么是結(jié)構(gòu)?2、結(jié)構(gòu)分為哪三種類型?3、三種結(jié)構(gòu)各有什么特點呢?結(jié)構(gòu)指的是能承受一定應(yīng)力（壓強）的物體形態(tài)，可以抵抗引起形狀、大小改變的外力實體結(jié)構(gòu)實體結(jié)構(gòu)：利用自身來承受荷載，主要承受壓力?？蚣芙Y(jié)構(gòu)：通過條狀物的連接來承受荷載，既可以承受壓力又能承受拉力。殼形結(jié)構(gòu)：通過殼形來傳遞力和承受荷載，特別是當(dāng)殼形頂部受到壓力時，它能將力均勻擴散?？蚣芙Y(jié)構(gòu)殼形結(jié)構(gòu)通過前一節(jié)的學(xué)習(xí)，對結(jié)構(gòu)的概念、結(jié)構(gòu)的分類及結(jié)構(gòu)的受力有了初步的認識 。本節(jié)內(nèi)容主要包括結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)的強度以及影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和強度的因素。這是高中通用技術(shù)課程技術(shù)與設(shè)計2（必修）

2、中的重要內(nèi)容。本節(jié)課我們主要學(xué)習(xí)結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，通過學(xué)習(xí)，要求能運用影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素來判斷結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性，并對如何增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性能提出正確方法。引 言結(jié)構(gòu)欣賞比薩斜塔上海市貿(mào)中心北京鳥巢悉尼歌劇院國家大劇院剛才我們欣賞了形式多樣、風(fēng)格迥異的建筑，它們在發(fā)揮多種功能的同時，也給我們以美的享受。但建筑結(jié)構(gòu)的隱患、缺陷、不穩(wěn)定，也會給我們帶來巨大的傷痛。重慶綦江彩虹橋事件1999年1月4日18時50分，重慶市綦江縣彩虹橋發(fā)生整體垮塌，造成40人死亡，14人受傷，直接經(jīng)濟損失631萬元。該橋于1994年5月開工，1996年2月竣工。塔科馬海峽大橋塔科馬海峽大橋位于美國華盛頓州塔科馬海峽。第一座塔科馬海

3、峽大橋，于1940年7月1日通車，四個月后戲劇性地被微風(fēng)摧毀，這一幕正好被一支攝影隊拍攝了下來，該橋因此聲名大噪。撞擊使候車亭倒塌大風(fēng)吹倒樹木廣告牌被風(fēng)吹倒生活中的現(xiàn)象工程事故超載使橋面傾斜這些事件給人們敲響了警鐘，因此我們要探究結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性及強度，減少事故的發(fā)生。1、結(jié)構(gòu)不倒穩(wěn)定結(jié)構(gòu)倒了不穩(wěn)定2、什么叫結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性呢？ 3、影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素有哪些呢？ 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性指結(jié)構(gòu)在荷載的作用下維持其原有的平衡形式的能力因素一：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)的 有關(guān)拉伸壓縮三角形木架和矩形木架三角形木架變形極小，而矩形木架變形大三角形構(gòu)成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)活動：利用手中的課本，怎樣讓它更好的直立在桌面上活動：怎樣讓白紙

4、在桌上站立起來？形狀試驗：現(xiàn)象：結(jié)論：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？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(dāng)連接兩個梯面的橫桿拉直時，兩個梯面的上半部分就與橫桿構(gòu)成穩(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，載人時就不能保持穩(wěn)定。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(jié)構(gòu)使照相機的支撐架更容易穩(wěn)定。臨時擺放的屏風(fēng)為什么擺成“Z”字型，而不擺成一字型與地面的接觸面構(gòu)成穩(wěn)定的三角形 建筑中廣泛運用了三角形的穩(wěn)定性。房子、橋梁的

5、桁架大多都是由多個三角形構(gòu)成的，鋼架結(jié)構(gòu)的十字梁同樣是運用這一原理，在四邊形的框架中用兩條桿件作對角線，形成多個三角形，既節(jié)省了材料，減輕了結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，又有效地加強了結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定性。十字鋼梁也是建筑中常用的構(gòu)件，如高壓輸電的鐵塔、懸索橋的塔架，以及摩天大樓鋼架結(jié)構(gòu)中都普遍地采用。三角形穩(wěn)定性的應(yīng)用：因素二：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與 有關(guān)落地電風(fēng)扇或者落地?zé)?，它們都有一個比較大的底座。結(jié)構(gòu)的底座越大，結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面越大，越穩(wěn)定。試驗：輕推直立、倒立的礦泉水瓶，哪個穩(wěn)定性更好？因素二：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與 有關(guān)支撐面積現(xiàn)象：倒立的更容易倒。結(jié)論：支撐面積越大越穩(wěn)定為什么大壩的橫截面積總是建成梯形

6、的？為什么許多課桌椅的支撐腳要做成往外傾斜的？接觸面與支撐面有區(qū)別嗎？接觸面是物體與地面接觸形成的面支撐面是物體與地面接觸形成支撐的點的連線與地面構(gòu)成的面支撐面接觸面靜態(tài)自行車是如何保持穩(wěn)定的？雙腳支撐的支撐架與地面之間有兩個接觸點，這兩個點與前輪和地面的接觸點構(gòu)成三點支撐形式，增大了支撐面積。單腳支撐形式的支撐腳和地面的接觸點與前、后輪和地面之間的接觸點共同構(gòu)成三點支撐，在地面形成支撐面ABC。它的穩(wěn)定程度取決于單腳支撐架的傾斜度，在一定范圍內(nèi)，支撐架與地面的夾角越小(自行車的車身越斜)， ABC的面積越大，自行車穩(wěn)定性越好。思考：如何不借助其它物品，讓煮熟的雞蛋豎立在光滑的桌面上？因素三：

7、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與 有關(guān)不倒翁為什么不倒？重心位置試驗：如果在它脖子上掛上重物，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，所以不倒現(xiàn)象：往它脖子上掛重物，當(dāng)達到一定數(shù)量時，它的重心位置升高了，不倒翁就不再是不倒翁了。結(jié)論：重心的高低影響結(jié)構(gòu)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。仔細觀察它們有何特點？獨腳茶幾的高度設(shè)計得比較低，底座采用較重的材料(如大理石)，臺面采用比底座輕的材料(如木材)，使茶幾的重心降低，以提高穩(wěn)定性。想一想：除了支撐面積不同以外，還有什么因素影響它們的穩(wěn)定性綏中斜塔護珠斜塔定林寺斜塔比薩斜塔因素四：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與 有關(guān) 松江斜塔為何斜而不倒？重心

8、垂線落地點是否在結(jié)構(gòu)支撐面的范圍內(nèi)。重心的垂線位置與穩(wěn)定性示意圖因素四：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與 有關(guān) 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性在日常生活的應(yīng)用結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用：一方面人們利用穩(wěn)定性的結(jié)構(gòu)抵抗外力、承受負載，另一方面又利用不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)某些功能。如在地震多發(fā)地區(qū)，人們將啤酒瓶之類的物體倒置在地上，利用這一不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)實現(xiàn)預(yù)報地震的功能。跨欄、跳高的標(biāo)桿我國東漢時代科學(xué)家張衡發(fā)明的地震儀小結(jié)1、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性指的是：結(jié)構(gòu)在荷載的作用下維持其原有的平衡形式的能力2、影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素有：（1）結(jié)構(gòu)的幾何形狀三角形構(gòu)成穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)（2）結(jié)構(gòu)與地面構(gòu)成的支撐面積越大，結(jié)構(gòu)越穩(wěn)定（3）結(jié)構(gòu)的重心越低，結(jié)

9、構(gòu)越穩(wěn)定（4）結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基本條件：重心垂線應(yīng)落在結(jié)構(gòu)支撐面內(nèi)。探究活動1：設(shè)計一個穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)用一根80cm的鐵絲制作一個簡易的結(jié)構(gòu)，形狀隨意，頂端掛一個50克的鉤碼，掛鉤高度不低于15cm。把做好的結(jié)構(gòu)放在木板上，傾斜木板，測試結(jié)構(gòu)是否傾倒（穩(wěn)定），如果滑動可用其它物體檔住結(jié)構(gòu)的下部分。注意：設(shè)計結(jié)構(gòu)時充分考慮影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的幾個因素探究活動2：活動探究結(jié)構(gòu)與設(shè)計用積木搭建桌子、人字梯、相框、藍球架等探究影響這些結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素。 在地震過后，很多建筑物都倒塌了，有少數(shù)卻依然屹立，這說明這些不倒的建筑要牢固些，抵抗外力的能力更強些，這就是我們下節(jié)課要學(xué)習(xí)的內(nèi)容結(jié)構(gòu)的強度。評測練習(xí)：1、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指 。2、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定的基本條是 。3、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與它的、和 密切相關(guān)。4、不倒翁“不倒”的主要原因是（）A、構(gòu)成其材料的強度大B、其形狀的美觀性較好C、其底部接觸面積小D、其重心低，底部接觸面是光滑的弧面5、四川汶川“5.12”在地震之后，很多人擔(dān)心余震，便在自己家里裝一個感應(yīng)地震的儀器，這個儀器很簡單，甚至說不上