典型结构受力分析
结构受力分析
梁受到荷载作用下会产生弯曲。 梁的高度比宽度承载的作用要大。
第三章 基本受力构件
§3一2 弯曲变形 二、梁的分类
1.按连结节点分类 工程中常见的梁可分为以下三种：
（1）简支梁 （2）连续梁 （3）悬臂梁 该梁的一端为固定端,另一端为可动铰支座。 多跨连续梁、静定多跨梁 该梁的一端为固定端支座，另一端为自由端。
§3一2 弯曲变形 二、梁的分类
（3）静定多跨梁
§3一2 弯曲变形 二、梁的分类
（3）静定多跨梁
这种结构型式也是常见的，例如木结构的檩条就常采用这种 型式，它可以利用一部分短料做成较大跨度的多跨梁。 这种结构型式在桥梁建筑中也被广泛采用。
结构受力分析
（4）悬臂梁
结构受力分析
●
杆件受力分析 ◎ 杆件变形的四种基本方式 2. 弯曲
2. 杆件截面
▲正确应用杆件截面形状—充分发挥材料性能
3.2.4 板的类型
（一）板的类型
板的受力则与板的长边和短边的比例关系相关。
单向板 双向板
长边/短边>2 代号 如 :B/80
长边/短边≤2 代号 如: B
100
受力主筋平行于短边并摆在下面
单向板与双向板
一、梁板布置原则
3.2.4 板的类型
▲ 悬臂梁的情况下
在均布荷载作用下
在集中荷载作用下
§3一2 弯曲变形
2、梁按其形状的分类
可以分为直线形梁、折线形梁和曲线形梁等
（1）折线形梁 楼梯斜梁是常见的折线形梁，它的受力特点与相 应的直线形梁相同。在竖向荷载作用下，斜粱的弯矩图与相应水平 梁的弯矩图相同。所不同的是在计算中折线形梁倾斜部分的恒载应 按几何关系折算成沿水平投影的线荷载。
结构内力计算分析案例
结构内力计算分析案例以下是一个关于结构内力计算分析的案例，以帮助读者更好地理解该过程。
案例：栋多层住宅楼的楼板结构受力分析和计算。
1.结构描述：该楼为一栋钢筋混凝土框架结构的多层住宅楼，楼高5层，每层高度为3米。
楼板采用承重梁和板的形式，梁间距为6米，梁宽为0.3米。
2.受力分析：根据力学原理，梁和板在受力作用下会产生内力。
梁的受力情况分为竖向和横向两个方向：-竖向受力：竖向受力主要包括自重、活载和楼层间的等分荷载。
自重一般按照材料密度计算，活载是指居住者的活动荷载，楼层间的等分荷载指的是各个楼层产生的附加荷载。
-横向受力：横向受力主要包括风荷载和地震荷载。
这些荷载会通过墙体和梁传递到结构内部。
3.内力计算：根据受力分析结果，可以进行结构内力的计算。
具体计算方法有两种：静力分析和弹性力学方法。
-静力分析：这是一种通过平衡受力和力矩的方法进行计算的方法。
根据平衡条件，可以得到各个构件的内力。
-弹性力学方法：这是一种通过应力和应变的关系进行计算的方法。
根据材料力学性质和结构的几何形状，可以计算出各个构件的内力。
4.结果分析和验证：计算得到的结构内力结果需要进行分析和验证。
主要包括两个方面：构件强度和位移。
-构件强度：计算得到的内力和构件的截面尺寸一起，可以判断构件是否满足强度要求。
如果内力超过了构件材料的承载力，需要进行加固。
-位移：根据结构内力和材料的弹性模量，可以计算出结构的位移。
结构的位移应该满足设计的要求，如果超过了预定的限值，需要进行刚度调整。
总结：结构内力计算分析是工程的关键环节，其目的是保证结构的安全性和可靠性。
通过对不同构件的受力分析和力学计算，可以得到结构的内力结果，并进行分析和验证。
这样可以确保结构的设计和施工符合规范，并达到预期的使用寿命和性能要求。
1.2 典型结构受力分析(1)——结构是怎样受力的
*立柱埋深一点 *用一个力从反方 向拉
思考：
运动员从单杠前侧向后侧运动，起削 弱和平衡作用的是哪些拉杆？ 拉杆4和6
小结： 1、介绍了几种常见的力及其 变形； 2、单杠结构分析； 3、单杠构件的受力与变形情 况分析。 4、理解结构的本质。
构件受外力作用时，要发生形状 或大小的改变，这种改变称为变形。 常见的力与变形：
拉力所产生的 变形为拉伸
常见的力与变形
压力所产生的 变形为压缩
常见的力与变形
当杆件受到与 杆纵轴线相垂直的 外力作用时，杆件 产生的变形为弯曲， 发生弯曲变形的构 件，称为梁。 如：使用弓、 使用臂力器、撑杆 跳高
长凳要求既牢固又稳定，凳面在使用 时要求不能发生明显的变形。 设计时要求凳面有一定的厚度和宽度 跳板是悬臂梁受力变形，运动员在板 端起跳，跳板在压力的作用下，产生明显 的弯曲变形，促进运动员完成空中的动作。
结论：物体的结构是由物体的功 能和需要决定的。
一、单杠结构分析
1、单杠的结构
奥运小知识
奥运会男女体操单项比赛项 目分别是什么？ 男子单项：自由操、跳马、 吊环、双杠、单杠、鞍马 女子单项：自由操、跳马、 平衡木、高低杠
常见的力与变形
剪切力：两个距 离很近，大小相 等，方向相反， 且作用于同一物 体上的平行的力。
常见的力与变形
扭转力：反方 向向物体两端 均匀施力，使 物体发生扭转 形变的力。
问题思考：
长条板凳的凳面和跳板，同视为梁，然 而，在使用中，对前者不让它发生明显变形， 对后者却让它发生明显变形，这是基于什么 考虑而设计的？
高中通用技术课《典型结构受力分析》优质课教学设计、教案
《典型结构受力分析》教学设计
授课人：
教学目标：
1. 理解结构是为了承受力和抵抗变形的本质。
2. 通过对简单的结构案例的学习，能尝试对生活中常见的结构作受力和变形分析。
3. 通用本节课的学习，学生能感受到结构的广泛应用，体会学习结构的重要意义，从而形成结构问题的意识，培养学生分析结构怎样受力问题的习惯和思维能力。
4. 学生能够理解分析结构是为了增强其受力能力，分析结构受力我们可以对结构的薄弱环节作出改进进而能够创新出新的产品。
核心素养集中在分析、解决问题、创新设计等方面。
教学方法：情景导入法、任务驱动法、小组合作
教学重点：
1. 对单杠作受力和变形分析。
2. 通过受力和变形分析，体会结构的本质是为了承受力和抵抗变形。
教学难点：
教学的难点是理解技术学科中分析物体受力是为了增强其受力能力，与物理学科中分析受力是为了研究力对物体运动状态的改变是不同的，让学生能够从技术角度对结构进行受力分析。
教学过程：。
结构的计算简图及受力分析
结构的计算简图及受力分析3.1 荷载的分类实际的建筑结构由于其作用和工作条件不同,作用在它们上面的力也显示出多种形式。
如图3.1所示的工业厂房结构,屋架所受到的力有:屋面板的自重传给屋架的力,屋架本身的自重,风压力和雪压力以及两端柱或砖墙的支承力等。
图3.1在建筑力学中,我们把作用在物体上的力一般分为两类:一类是主动力,例如重力、风压力等;另一类是约束力,如柱或墙对梁的支承力。
通常把作用在结构上的主动力称为荷载。
荷载多种多样,分类方法各不相同,主要有以下几种分类方法:(1)荷载按其作用在结构上的空间范围可分为集中荷载和分布荷载作用于结构上一点处的荷载称为集中荷载。
满布在体积、面积和线段上的荷载分别称为体荷载、面荷载和线荷载,统称为分布荷载。
例如梁的自重,用单位长度的重力来表示,单位是N/m或kN/m,作用在梁的轴线上,是线荷载。
对于等截面匀质材料梁,单位长度自重不变,可将其称为线均布荷载,常用字母q表示(图3.2)。
当荷载不均匀分布时,称为非均布荷载,如水对水池侧壁的压力是随深度线性增加的,呈三角形分布。
图3.2(2)荷载按其作用在结构上的时间分为恒载和活载恒荷载是指永久作用在结构上的荷载,其大小和位置都不再发生变化,如结构的自重。
活荷载是指作用于结构上的可变荷载。
这种荷载有时存在、有时不存在,作用位置可能是固定的也可能是移动的,如风荷载、雪荷载、吊车荷载等。
各种常用的活荷载可参见《建筑结构荷载规范》。
(3)荷载按其作用在结构上的性质分为静力荷载和动力荷载静力荷载是指荷载从零缓慢增加到一定值,不会使结构产生明显冲击和振动,因而可以忽略惯性力影响的荷载,如结构自重及人群等活荷载。
动力荷载是指大小和方向随时间明显变化的荷载,它使结构的内力和变形随时间变化,如地震力等。
3.2 约束与约束反力1)约束和约束反力的概念所谓约束,是指能够限制某构件位移(包括线位移和角位移)的其他物体(如支承屋架的柱子,见图 3.1)。
拱形建筑结构的受力性能分析
拱形建筑结构的受力性能分析在建筑设计中，拱形结构一直是重要的设计元素，因为它们是一种经济高效的施工方式并且可以提供优秀的空间体验。
然而，拱形结构是一种高度弯曲的结构，其复杂的应力状态和变形模式需要精确的分析和设计。
因此，在设计拱形结构时，必须对其受力性能进行全面的认识和分析。
一、拱形结构的基本原理拱形结构是由若干条直线或曲线构成的形式上封闭的桁架结构，在水平荷载作用下，它可以将荷载传递到支座上。
拱形结构中的受力状态可以通过弧线外形和支座反力确定。
在水平方向，拱形结构主要是受到弹性反力的支撑，而在竖直方向，拱形结构主要是受到重力荷载的作用。
在设计时，必须考虑拱形结构的整体受力性能，以确定其有效性和安全性。
二、拱形结构的受力分析对于拱形结构，需要注意的是弧形结构对承受荷载的影响。
弧形结构的受力状态可以通过材料的弹性模量，交叉截面的几何大小以及支撑结构的位置和形式等基本参数来确定。
可以使用计算机模拟分析工具来预测和评估拱形结构受力的性能。
可以使用有限元方法对拱形结构进行分析，以确定其最大的应力和扭曲。
通过分析拱形结构的受力状态可以确定其材料和尺寸等参数，以及支撑结构的位置和形式。
三、拱形结构的实际应用在实际应用中，拱形结构广泛用于桥梁、体育馆、机场建筑、大型广场建筑等领域。
不同类型的拱形结构在支撑能力和空间形态等方面都具有独特的优势。
例如，在桥梁设计中，主拱和副拱的组合可以有效地承担荷载，并提供灵活的设计选项。
在大型体育场馆设计中，对于大跨度空间，拱形结构是一种理想的设计方式，它可以提供具有高度连贯性的观众席和场地，以及大跨度受力支撑环境。
综上所述，拱形结构在建筑设计中是一种十分重要的设计元素，其受力性能分析对于设计合理的拱形结构十分重要。
对于拱形结构的设计者而言，必须对拱形结构的受力状态有全面的认识，才能更好地设计实用性强、美观大方的建筑。
典型结构受力分析 结构是怎样受力的 PPT
剪切力 挤压物体的力
扭转力 物体所承受的拉拽力
弯曲力
反方向向物体两端均匀 施力,使物体发生扭转形 变的力
补充知识2——荷载
荷载:
施加于机械或结构上的外力在力学中通常被称为荷载。
• 依据不同的标准，荷载有不同的分类。 • 按荷载随时间的变化分为：
恒载(永久性荷载)：作用于结构上长期不变的荷载 活载(可变性荷载)：作用于结构上可变的荷载
• 立柱埋深一点 • 用一个力从反方向拉
（3）拉杆的作用
• 拉杆：辅助立柱抵抗弯曲 变形趋势
2、棚室屋架结构受力分析
1 草帘 2 塑料棚膜 3 后屋面 4 拱架（梁） 5 立柱 6 后墙 7 通道 8 防寒沟 9 防渗膜固定槽 10 防渗膜 11 混凝土墙
（1）构件——梁(拱架)的受力
对于梁（拱架）来说：
（2）构件——墙的受力 对于墙（和立柱）来说：
• 恒载：梁（拱架）的质量、屋面（草帘、塑料棚膜） • 活载：雪载、风载等
• 荷载压力——由恒载和雪载生成。 • 墙受压力时的情形。
• 荷载中的风载，作用于棚室的情况比较复 杂，它与风的作用方向有关。
压力
推力
补充知识1——外力的基本形式
• 构件所受的外力形式多样，基本形式有弯曲力、 拉力、压力、剪切力、扭转力等。
• 杠体弯曲变形的方向与杠体受外力的方向 一致
（2）立柱的受力与变形分析
• 当人体静挂或静骑在杠体上时
杠体与人的重力
• 当人体回转到单杠的一侧（如单杠的前面）时
杠体与人的重力以及运动员运动时 手的拉力 结构中的某构件可能是其他构件的荷载
• 问题：杠体和立柱的上端相连，人的作用力通过 杠体作用于立柱，立柱产生弯曲变形趋势,如果要 向前发生弯曲，请问同学们，有什么方法可以削 弱或抵消这种弯曲呢？
典型案例分析-结构是怎样受力
力在结构的各个部分之间传递，确保力的平衡和稳定。
3 应力和应变
受力后，结构的材料会发生应力和应变，这需要根据材料的性质进行合理的设计。
典型案例一：桥梁结构
悬索桥
特点是主梁悬挂在主塔上，通 过悬索支撑。
拱桥
通过拱形结构均匀分配力，能 够承受大跨度的荷载。
梁桥
由梁和支撑结构组成，适合较 小跨度和荷载。
典型案例分析-结构是怎 样受力
在这个演示中，我们将探讨结构受力的基本原理，并通过典型的桥梁、建筑 和机械结构案例来展示这些原理。
引言
结构是指由不同部分组合而成的整体，它们通过相互作用和受力来保持稳定。 了解结构受力的基本原理对于设计和维护安全可靠的结构至关重要。
结构受力的基本原理
1 力的作用
结构受到来自外部和内部的力的作用，如重力、风力、荷载等。
3
滑轨结构
使用滑动轨道来达到精密控制和平滑运动。
结构受力的重要因素
1 荷载类型
不同类型的荷载会对结构产生不同的影响，如静载、动载和自重等。
2 材料特性
结构的材料特性如强度、刚度、脆性等会影响其受力性能。
3 环境因素
温度变化、湿度、风力等环境因素也会对结构的受力产生影响。
总结和展望
通过对典型案例的分析，我们了解了结构受力的基本原理和重要因建造更安全、可持续的结 构。
典型案例二：建筑结构
钢结构
使用高强度钢材建造的结 构，轻巧且能够承受巨大 的重量。
混凝土结构
由混凝土块、板或柱组成 的结构，具有优异的抗压 强度。
木结构
使用木材构建的结构，具 有良好的耐震性和环保性。
典型案例三：机械结构
1
齿轮传动
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列举几种结构 承受不同外力 的例子？
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1. 通常在混凝土梁中加入 钢筋是用于提高梁的( ) A.A抗弯强度 B.抗压强度 C.抗拉强度 D.抗剪强度
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2.如图所示为简易混凝土桥梁， 为提高承载力，设计时计划 在水泥1. 混凝土桥梁中加入钢 筋。你认为钢筋应加在支承 梁的（ C ）A.近上端 B.中间
• 拉杆：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？
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使单杠更加结实、稳定 自主探究
如何使单杠更加 结实、稳定？
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使单杠更加结实、稳定
方法：
加粗立柱 深埋立柱 加固底基 改变材料
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技术实践
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。
注意：家庭用，不方便安装拉杆 安放在哪里呢？ 各个构件都受到哪些力？ 如何增强它的承力能力？
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三、立柱的受力与变形
压力
压缩
柱子两侧
弯曲力
弯曲趋势
人运动的一侧
• 注意：同一荷载在静态、动态下，结构承受的外 力往往不同。
1
2
3
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问题：杠体和立柱的上端相连，人的作用力通过杠体作
用于立柱，立柱产生弯曲变形趋势，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？
用一个力从反方向拉
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四、拉杆的作用
念：
中间高四周低 呈弧形的曲面 。
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为什么要采用 拱结构呢？
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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。
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——比较不同形状的纸板承受压力的大小 1、哪种 情况下 纸板的 抗压能 力最强？ 2、还有 更好的 方案吗？
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如图所示，某村庄旁边的小河上原有一座限重1.5吨的 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 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 进行改进，设计出符合要求的桥梁结构呢?请同学们 设计出3种以上的改良方案。
.ห้องสมุดไป่ตู้
尽善尽美一颗蛋
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知识回顾：常见结构的类型
壳体结构：力沿壳体表面分布 实心结构：能够承受较大的力 框架结构：支撑但不充满空间， 能够承受垂直和水平荷载
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第一章 结构与设计
受力分析
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阅读材料P11
• 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 变形。
• 吊车的吊绳承受的力是拉力，拉力所产生的 形变为拉伸，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 ，压缩 ，组成材料的粒子被推近。拉力和压 力都是荷载作用的结果。
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• 当杆件受到与杆纵轴线相垂直的外力作用时 ，杆件 产生的弯曲，发生弯曲变形时的构件 称为 梁 。
• 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 。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 明显。弯曲变形如图：
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杆件基本变形
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P1永久性荷载
立 柱
P2
立柱基础
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雪载
P’’
P’
M
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•2.梁的受力
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材料被挤压
材料被拉伸
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梁的受力
如平衡木，桥等都是 梁的一种类型。
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拱结构的应用
拱结构十分美观，很多建 筑物都采用了拱结构。
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赵州桥
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拱结构的概
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二、棚室屋架结构分析
棚室屋架结构是怎样受力 的呢？
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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。
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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。
蛋壳敲击实验
将蛋壳如图摆放，用一支 是其重量20倍的笔垂直落下砸 向它，蛋壳能否被击破？
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蛋壳的材料
94% 1% 1% 4%
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蛋壳的受力
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。
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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。
1、拉伸、压缩
2、弯曲
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欣赏视频
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一、单杠结构分析
单杠由哪些构件组成？
杠体
立 柱
拉杆
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二、杠体的受力与变形 自主探究
运动员在单杠上的状态，分析讨论，并完成表格：
弯曲力 弯曲力 弯曲力
弯曲 指向人体 弯曲 指向人体 弯曲 指向人体
1
2
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（1）人静挂或静坐时
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（2）人运动时
• 任意时刻，杠体受到的作用力，其方向，都是从杠 体指向人重心所处的瞬间位置。
C.近下端 D.各处，分布均匀
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3.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， 楼板和阳台的加固钢筋位置都安装正确的是
（A ）
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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。
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