典型结构受力分析.ppt

第一章 结构与设计典型结构典型结构受力分析受力分析趣趣味味实实验验蛋壳敲蛋壳敲击实验 将蛋壳如图摆放，用一支将蛋壳如图摆放，用一支是其重量是其重量2020倍的笔垂直落下砸倍的笔垂直落下砸向它，蛋壳能否被击破？向它，蛋壳能否被击破？蛋壳的材料94%1%1%4%压力沿拱状结构的弧面（也就是蛋壁）分布，而不会使结构断裂。拱形结构使圆屋顶和拱形物能够承受巨大的重量。蛋壳的受力而蛋壳又必须是易碎的，这样雏鸡只用微弱的力就能破壳而出。雏鸡用嘴向外用力，从蛋壳内部看成凹形的顶部很容易碎裂，那是因为它的抗拉力很弱。蛋壳的受力尽善尽美一颗蛋知识回顾：常见结构的类型壳体结构：实心结构：框架结构：能够承受较大的力支撑但不充满空间，能够承受垂直和水平荷载力沿壳体表面分布第一章 结构与设计典型结构典型结构受力分析受力分析阅读材料P11构件受外力作用时，要发生形状或大小的改构件受外力作用时，要发生形状或大小的改变，这种改变称为变，这种改变称为。吊车的吊绳承受的力是拉力，拉力所产生的吊车的吊绳承受的力是拉力，拉力所产生的形变为形变为，组成材料的粒子被拉开；板凳腿，组成材料的粒子被拉开；板凳腿承受的外力是压力，压力所产生的变形为承受的外力是压力，压力所产生的变形为，组成材料的粒子被推近。拉力和压组成材料的粒子被推近。拉力和压力都是荷载作用的结果。力都是荷载作用的结果。变形变形拉伸拉伸压缩压缩当杆件受到与杆纵轴线相垂直的外力作用时，当杆件受到与杆纵轴线相垂直的外力作用时，杆件杆件产生的产生的，发生弯曲变形时的构件称，发生弯曲变形时的构件称为为。当板凳很长时，櫈面可视为梁。此种櫈面在当板凳很长时，櫈面可视为梁。此种櫈面在人的体重等外力的作用下，会发生弯曲变形。人的体重等外力的作用下，会发生弯曲变形。只是这种变形可能很小，肉眼不易看出来。只是这种变形可能很小，肉眼不易看出来。而跳水的跳板发生的弯曲变形，却是非常明而跳水的跳板发生的弯曲变形，却是非常明显。弯曲变形如图：显。弯曲变形如图：弯曲弯曲梁梁杆件基本变形1、拉伸、压缩2、弯曲欣赏视频一、单杠结构分析一、单杠结构分析单杠由哪些单杠由哪些构件构件组成？组成？杠体立柱拉杆自主探究自主探究运动员在单杠上的状态，分析讨论，并完成表格运动员在单杠上的状态，分析讨论，并完成表格：受力情况受力情况人的状态人的状态受力类型受力类型变形变形变形的方向变形的方向静挂静挂运动运动倾斜时运动至水平方向时二、杠体的受力与变形二、杠体的受力与变形1弯曲力弯曲力弯曲力弯曲力弯曲力弯曲力弯曲弯曲弯曲弯曲弯曲弯曲指向人体指向人体指向人体指向人体2指向人体指向人体（1）人静挂或静坐时）人静挂或静坐时任意时刻，杠体受到的作用力，其任意时刻，杠体受到的作用力，其方向方向，都是从杠，都是从杠体指向人重心所处的瞬间位置。体指向人重心所处的瞬间位置。（2）人运动时）人运动时三、立柱的受力与变形三、立柱的受力与变形受力情况受力情况人的状态人的状态受力类型受力类型变变形形/变形趋势变形趋势方向方向静挂静挂运动运动注意：注意：同一荷同一荷载在静在静态、动态下，下，结构承受的外构承受的外力往往不同。力往往不同。压力压力压缩压缩柱子两侧柱子两侧弯曲力弯曲力弯曲趋势弯曲趋势人运动的一侧人运动的一侧123问题：问题：杠体和立柱的上端相连，人的作用力通过杠体作杠体和立柱的上端相连，人的作用力通过杠体作用于立柱，用于立柱，立柱产生弯曲变形趋势立柱产生弯曲变形趋势，如果要向前发生弯曲，如果要向前发生弯曲，有什么方法可以削弱或抵消这种弯曲呢？有什么方法可以削弱或抵消这种弯曲呢？用一个力从反方向拉用一个力从反方向拉用一个力从反方向拉用一个力从反方向拉四、拉杆的作用四、拉杆的作用拉杆：拉杆：辅助立柱抵抗弯曲变形趋势辅助立柱抵抗弯曲变形趋势还有其他方法可以增强单杠的受力能力吗还有其他方法可以增强单杠的受力能力吗？如何使单杠更加结实、稳定？自主探究自主探究使单杠更加使单杠更加结实结实、稳定稳定使单杠更加使单杠更加结实结实、稳定稳定加粗立柱加粗立柱方法方法：深埋立柱深埋立柱加固底基加固底基改改变材料材料请设计一款能够在家里使用的单杠，请设计一款能够在家里使用的单杠，从单杠受力的角度分析并做简要设计。从单杠受力的角度分析并做简要设计。注意：家庭用，不方便安装拉杆注意：家庭用，不方便安装拉杆安放在哪里呢？安放在哪里呢？各个构件都受到哪些力？各个构件都受到哪些力？如何增强它的承力能力？如何增强它的承力能力？技术实践技术实践二、棚室屋架结构分析棚室屋架结构是怎样受力的呢？屋面（棚盖）由前坡面组成，棚膜（塑料薄膜）覆盖于前坡面上；屋面由梁承托，各梁分别由立柱和后墙支撑。棚室荷载与立柱受力承受的荷载主要分为恒载和活载。恒载包括屋面、梁的质量，属于不随时间变化而变化的永久性荷载。活载包括雪载、风载等，属于随情况变化而变化的可变性荷载。立柱P1P2永久性荷载永久性荷载立柱基础立柱基础PPM雪载雪载2.梁的受力梁的受力材料被挤压材料被拉伸梁的受力如平衡木，桥等都是梁的一种类型。拱结构的应用拱结构十分美观，很多建拱结构十分美观，很多建筑物都采用了拱结构。筑物都采用了拱结构。赵州桥赵州桥拱结构的概念：中间高四周低呈弧形的曲面。为什么要采用拱结构呢？拱结构受力：拱结构对承受荷载有利。荷载压力作用于拱上，圆拱再把力传到其四周的支撑上。例如雪荷载。比较不同形状的纸板承受压力的大小1、哪种、哪种情况下情况下纸板的板的抗抗压能能力最力最强？2、还有有更好的更好的方案方案吗？如图所示，某村庄旁边的小河上原有一座限重如图所示，某村庄旁边的小河上原有一座限重1.51.5吨的吨的简易梁式桥。桥下的河水较浅，不能通航。现在由于简易梁式桥。桥下的河水较浅，不能通航。现在由于经济的发展运输量有了极大的增加必须使桥梁的经济的发展运输量有了极大的增加必须使桥梁的承重能力加以提高。但是又不能把桥拆掉后重新再建承重能力加以提高。但是又不能把桥拆掉后重新再建因为这是该村唯一的公路桥。那么我们应该如何进因为这是该村唯一的公路桥。那么我们应该如何进行改进，设计出符合要求的桥梁结构呢行改进，设计出符合要求的桥梁结构呢?请同学们设请同学们设计出计出3 3种以上的改良方案。种以上的改良方案。拉力拉力 物体所承受的物体所承受的拉拽力拉拽力压力压力 挤压物体的力挤压物体的力弯曲弯曲力力作用于物体作用于物体,使它使它产生弯曲的力产生弯曲的力剪切剪切力力两个距离很近两个距离很近,大小大小相等相等,方向相反方向相反,且作且作用于同一物体上的平用于同一物体上的平行力行力扭转扭转力力反方向向物体两端均反方向向物体两端均匀施力匀施力,使物体发生使物体发生扭转形变的力扭转形变的力列举几种结构承受不同外力的例子？1.1.通常在混凝土梁中加入通常在混凝土梁中加入钢筋是用于提高梁的钢筋是用于提高梁的()()A.A.抗弯强度抗弯强度 B.B.抗压强度抗压强度 C.C.抗拉强度抗拉强度 D.D.抗剪强度抗剪强度A A1.2.2.如图所示为简易混凝土桥梁，如图所示为简易混凝土桥梁，为提高承载力，设计时计划为提高承载力，设计时计划在水泥混凝土桥梁中加入钢在水泥混凝土桥梁中加入钢筋。你认为钢筋应加在支承筋。你认为钢筋应加在支承梁的（梁的（）A.A.近上端近上端 B.B.中间中间 C.C.近下端近下端 D.D.各处，分布均匀各处，分布均匀C C3.3.钢筋混凝土梁中混凝土主要是起着抗压的钢筋混凝土梁中混凝土主要是起着抗压的作用，而钢筋主要是起抗拉的作用，如下图，作用，而钢筋主要是起抗拉的作用，如下图，楼板和阳台的加固钢筋位置都安装正确的是楼板和阳台的加固钢筋位置都安装正确的是（）A A结语丹麦学者尼尔斯斯坦森说得好：“我们所见的固然美好，我们明了的愈加美妙，我们尚未彻悟的更是不胜其美，美不可言。”