结构的强度与稳定性
结构的强度和稳定性试验方案
《结构的强度和稳定性试验》活动方案重庆巴南中学蒲东一、方案名称：《结构的强度和稳定性试验》二、方案目标：技术试验是解决技术问题的重要方法。
技术试验有多种作用，如对不同材料进行强度试验，目的在于选择符合设计要求的材料；如对结构进行加载模拟试验，目的在于检测或改进结构的强度。
技术试验有多种方式，如撞击试验、承载试验和模拟试验等。
做以下技术试验的目的是使同学们加深对结构的理解，并通过技术试验测试了解影响结构强度和稳定性的多种因素。
三、活动对象：高二年级学生四、活动时间：2013年3月至5月五、方案主体：（一）按要求进行试验1．将3条长30cm，横截面10mm×10mm的木棍销接在一个圆盘上，组成一个三脚架。
将三脚架放在光滑的台面上，在三脚架上加载重物，观察三脚架的几何形状发生了什么变化，并记录如下。
2．在三脚架的3条腿处拴上橡皮筋，重复试验1的加载过程，观察橡皮筋的变化，并记录橡皮筋的长度。
思考：橡皮筋发生变化说明了什么。
3．用弹簧测力计替代橡皮筋，重复试验2的加载过程，记录弹簧测力计的读数。
思考：在三脚架结构承载时，若要保持其几何形状基本不变，你有哪些方法。
请同学们对三脚架结构进行改进，使其在承载质量不超过5kg时，能保持其几何形状基本不变，在这里我们推荐在三脚架各边增设横档的方法进行改进。
讨论选择横档材料应考虑哪些因素，横档怎样与三脚架连接。
（二）同学们自行设计技术试验方案：对改进后的三脚下架结构进行承载试验，并写出技术试验报告。
试验目的1．检验横档材料的选择是否满足设计的要求。
2．检测改进后的三脚下架结构是否能承载5kg的重物。
3．检测三脚架结构中各构件的连接是否牢固。
技术试验过程：技术试验活动应以小组为单位，分工合作。
对技术试验的方案展开充分的讨论，并认真进行设计。
1、设计技术试验的方案时，可从以下几方面考虑：加载重物的质量要满足试验目的，并保证结构有足够的强度，加载重物的方法和2、程序应考虑要均匀增加荷载并使均匀分布。
装配式建筑施工中的结构强度与稳定性计算
装配式建筑施工中的结构强度与稳定性计算随着社会的发展和科技的进步，人们对于建筑物的要求也越来越高。
而装配式建筑作为一种新兴的建筑方式，其快捷、灵活、可持续等特点受到了广泛关注。
然而，在装配式建筑的施工过程中，结构强度与稳定性成为了一个重要且需要仔细计算的问题。
本文将重点介绍在装配式建筑施工中，如何准确计算结构强度与稳定性。
一、结构强度的计算1. 材料力学性质分析在进行结构强度计算之前，首先需要对所使用的材料进行力学性质分析。
例如，在选择合适的承重板材时，需要考虑其弹性模量、抗拉强度和屈服强度等指标。
只有了解材料的力学性质，才能确保施工中所选用的材料符合设计要求。
2. 结构受力分析通过对装配式建筑结构各部件所受力情况进行详细分析和计算，能够确定不同部位所承受的荷载大小以及作用方向。
例如，对于悬挂式结构的装配式建筑，需计算悬挂系统中的承力拉杆的强度是否满足要求。
而对于墙体结构，需要分析其受风、自重、人员活动等多种荷载作用下的受力情况。
3. 结构设计与验证基于材料性质和结构受力分析，进行合理的结构设计和验证是确保装配式建筑施工中结构强度的重要环节。
在进行结构设计时，需要考虑到施工过程中可能出现的不确定因素，例如扣件连接处应有一定的弯曲余量以适应安装误差。
二、结构稳定性的计算1. 局部稳定性计算局部稳定性是指装配式建筑中各个构件局部区域受压或抗弯时的稳定性问题。
例如，在柱和梁的联接处，需考虑其受压区域是否超过了临界值从而导致破坏；同时还需判断梁柱节点是否具备足够的刚度和承载能力。
2. 整体稳定性计算整体稳定性是指装配式建筑整体结构在荷载作用下是否能够保持稳定。
要进行整体稳定性计算，首先需要针对不同的结构形式制订相应的计算方法和公式。
例如，对于框架结构的装配式建筑，可以采用弹性屈曲分析和极限状态分析等方法来判断其整体稳定性。
3. 抗震设计与分析装配式建筑要能够在地震等自然灾害中保持稳定，抗震设计和分析是必不可少的环节。
钢结构设计中的强度与稳定性分析
钢结构设计中的强度与稳定性分析钢结构作为一种重要的建筑构造形式，在现代建筑中得到了广泛的应用。
其独特的特点使其成为了建筑设计师们的首选，然而，正确理解和分析钢结构的强度与稳定性是确保其安全性和可靠性的关键。
本文将深入探讨钢结构设计中的强度与稳定性分析，以期对读者有所启发。
一、强度分析钢结构的强度分析是确保建筑结构能够承受正常和异常荷载的重要步骤。
在设计过程中，工程师需要考虑到以下几个关键因素。
1.1 材料强度钢材作为钢结构的主要构造材料，其强度参数决定了整个结构的抗力能力。
工程师需要详细了解所选用的钢材的性能指标，包括屈服强度、抗拉强度、弹性模量等，以确保设计结构的强度能够满足要求。
1.2 荷载计算在设计过程中，荷载计算是非常重要的一环。
工程师需要根据建筑的用途和具体情况，准确计算出可变荷载、恒载和地震荷载等，以保证设计的结构能够承受这些荷载。
当荷载不均匀分配时，还需要进行统一系数的计算。
1.3 结构稳定钢结构的稳定性是强度分析中不可忽视的一部分。
当结构受到垂直或水平方向的外力作用时，其稳定性要求结构能够保持稳定。
工程师需要根据实际情况，采用适当的稳定性分析方法，确保设计的结构能够满足要求。
二、稳定性分析稳定性分析是钢结构设计中非常重要的一环，它主要考虑结构在受荷时的稳定性能。
以下是一些常见的稳定性分析方法。
2.1 弯曲稳定性分析在弯曲稳定性分析中，工程师需要计算并分析结构受弯矩作用下的稳定性。
通过计算结构的屈曲系数和容许屈曲荷载，可以确定结构的弯曲稳定性是否得到满足。
2.2 屈曲稳定性分析屈曲稳定性分析主要考虑结构在压力作用下的稳定性。
工程师需要计算结构的临界荷载和理论强度，以保证结构在受压力作用时不发生屈曲。
2.3 应力稳定性分析应力稳定性分析是为了保证结构在受荷时不发生破坏。
工程师需要计算结构的应力集中系数和容许应力，以确保结构在实际使用条件下能够稳定且不发生破坏。
三、结构设计的实践在实际结构设计中，强度与稳定性分析是紧密相连的。
建筑结构强度与稳定性分析
建筑结构强度与稳定性分析建筑结构的强度和稳定性是设计和施工过程中最重要的考虑因素之一。
只有确保建筑物的结构具有足够的强度和稳定性，才能确保建筑物在使用过程中的安全性和可靠性。
因此，在进行建筑结构设计和分析时，强度和稳定性分析是必不可少的步骤。
一、强度分析建筑结构的强度分析主要是为了确定结构的抗力能力是否足够，是否能够承受设计荷载而不发生破坏。
强度分析的过程可以通过以下几个步骤来实现：1. 结构材料的性能分析：不同材料具有不同的强度和刚度特性，因此需要对选定的结构材料进行性能测试和分析，以确定其强度参数。
常见的结构材料包括钢筋、钢材、混凝土等。
2. 荷载分析：荷载是指作用在建筑物上的外部力，如重力荷载、风荷载、地震荷载等。
强度分析的关键是确定不同类型荷载的大小和作用方向，以及它们对建筑结构的影响。
3. 结构模型建立：建筑结构可以用各种模型进行简化和近似。
常见的结构模型包括弹性模型、刚塑性模型等。
根据具体情况选择合适的结构模型，并建立相应的数学方程。
4. 应力分析：通过建立结构的数学模型，可以计算出结构中各部位的内应力分布情况。
应力分析可以确定结构中的薄弱区域，并根据计算结果进行必要的加固处理。
5. 破坏准则：破坏准则是用来衡量结构是否达到破坏的标准。
常见的破坏准则包括极限状态设计（Ultimate Limit State, ULS）和使用状态设计（Serviceability Limit State, SLS）。
二、稳定性分析建筑结构的稳定性分析主要是为了确定结构在承受外部荷载时是否会产生不稳定和倾覆现象。
稳定性分析的过程可以通过以下几个步骤来实现：1. 建筑结构类型分析：不同类型的建筑结构在稳定性分析上有不同的考虑因素。
常见的结构类型包括框架结构、悬臂结构、拱结构等。
根据结构类型的不同，选择合适的稳定性分析方法。
2. 结构稳定性计算：结构稳定性计算是为了确定结构在承受荷载时是否会失去稳定性。
常见的稳定性计算方法包括屈曲分析、扭转分析等。
强度、刚度、稳定性
结构失效的三种模式：强度、刚度、稳定。
强度因为直观，最好理解。
强度问题通常表现为构件受力拉断/压溃了，定量描述就是某点应力大于了材料强度。
强度：材料抵抗永久（塑性）变形或断裂的能力；1.刚度问题表现为构件受力后变形大，定量描述就是变形大于变形允许值。
刚度与强度不同，构件没坏，只是变形大，实质上体现的更多是功能性要求。
刚度：材料抵抗弹性变形的能力刚度要求：在载荷作用下，构件即使有足够的强度，但若变形过大，仍不能正常工作。
2.稳定性要求一些受压力作用的细长杆，如千斤顶的螺杆、内燃机的挺杆等，应始终维持原有的直线平衡形态，保证不被压弯。
稳定性要求就是指构件应有足够的保持原有平衡形态的能力。
失稳并不是翻倒而是不能恢复原有稳定形状从建筑规范的解释就是高宽比，即高度和建筑横向跨度的比例，比如说砖墙同样的高度和长度，砖墙越厚，底部面积越大越不容易倒。
稳定性：结构维持其原有平衡状态的能力。
刚度是与变形有关，这个变形过程是渐进。
而稳定性是在强度和刚度都满足的情况下依然可能发生的现象，其变形过程是跳跃的。
稳定性：工程中有些构件具有足够的强度、刚度，却不一定能安全可靠地工作。
当F小于某一临界值F cr，撤去轴向力后，杆的轴线将恢复其原来的直线平衡形态(图b)，则称原来的平衡状态的是稳定平衡。
当F增大到一定的临界值F cr，，撤去轴向力后，杆的轴线将保持弯曲的平衡形态，而不再恢复其原来的直线平衡形态(图c)，则称原来的平衡状态的是不稳定平衡。
稳定的平衡状态和不稳定状态之间的分界点称为临界点，临界点对应的载荷称为临界荷载。
用Fp cr表示。
压杆从直线平衡状态转变为其他形式平衡状态的过程称为称为丧失稳定，简称失稳，也称屈曲，屈曲失效具有突发性，在设计时需要认真考虑。
基于有限元分析的结构强度与稳定性分析研究
基于有限元分析的结构强度与稳定性分析研究有限元分析是一种广泛应用于结构工程中的分析方法，它可以通过对结构的离散化，将一些连续的问题转化成一些离散的问题，并且可以通过计算机模拟进行数值求解。
基于有限元分析的结构强度与稳定性分析在工程设计中有着非常重要的作用，很多工程结构都需要经过这种分析方法来进行验证和检验。
1. 基本原理有限元分析的基本原理可以概括为：将复杂系统分解成许多简单的部分，每个部分我们都可以用简单的数学模型来描述。
最后我们将这些数学模型整合成一个整体模型，这个整体模型就是所谓的有限元模型。
在有限元模型中，每个部分我们可以用有限元来表示，有限元是把连续的实体离散成有限数量的区块，每个区块可以用简单的梁柱或壳单元等来表示。
然后将这些小区块以适当的约束条件连接在一起，形成一个整体的力学系统。
这样，在这个力学系统中，我们就可以通过有限元法来求解每个小区块的力学状态和组成整个结构的运动方程。
2. 结构强度分析结构强度是指结构在承受各种载荷作用下不发生破坏或超过许可变形的能力。
我们需要通过有限元分析来验证设计的质量和可靠性。
对于某一特定的结构，我们首先需要对其进行建模。
建模的步骤包括材料参数的设定、结构形状和尺寸的描述等等。
然后，利用有限元软件进行模拟，得到结构在各种载荷作用下的力学响应及应力情况，用以判断结构的稳定性和强度。
常规的结构强度分析主要有静力分析、模态分析和疲劳分析。
其中静力分析是指对于一个静止的结构，在一定的约束条件下，在不同作用力的条件下求解结构内部的应力和变形。
模态分析是指对于一个动态的结构，在不同的激励频率下，通过求解系统的振动情况来判断结构的稳定性。
疲劳是指结构在长时间或循环载荷下的破坏模式。
3. 结构稳定性分析除了强度分析，结构稳定性也是进行有限元分析的重要内容之一。
结构稳定性包括稳定性和屈曲分析等，主要是用于评估结构是否会发生塌陷、失效或崩溃等问，来判断结构的紧固和组装是否合适，排除现有的节点不实，固定形式不当。
砌体结构中的强度与稳定性问题
砌体结构中的强度与稳定性问题砌体结构作为常见的建筑结构之一，其强度和稳定性是关乎建筑物安全的重要问题。
为了保证砌体结构的牢固性和长期稳定性，必须充分了解砌体结构中的强度和稳定性问题，并采取相应的措施进行处理。
一、砌体结构中的强度问题砌体结构的强度是指其承受外力的能力。
在设计和施工过程中，应该注重以下几个方面来确保砌体结构的强度：1. 材料的选择：选择优质的砌块和胶结材料，确保其具有足够的强度和稳定性。
合理的材料选择可以有效地增强砌体结构的整体强度。
2. 接缝的处理：砌体结构中的接缝是承受外力的主要部分，因此必须进行合理的处理。
采用适当的砌缝形式和砌缝材料，保证接缝的牢固性和密实性。
3. 粘结剂的使用：粘结剂在砌体结构中具有重要作用，可以增强砌体的强度。
选择合适的粘结剂，并确保在施工过程中使用正确的方式和比例进行粘结，以提高结构的整体强度。
4. 结构的设计：合理的结构设计可以有效地提高砌体结构的强度。
在设计过程中，应根据实际情况和需要，采用合适的砌体厚度、布置方式和加强措施，确保结构的稳定性和均衡性。
二、砌体结构中的稳定性问题砌体结构的稳定性是指其在各种力的作用下不发生倾覆或坍塌的能力。
为了保证砌体结构的稳定性，需要注意以下几个方面：1. 基础的设计：合理的基础设计是确保砌体结构稳定的重要前提。
在设计过程中，应根据土壤条件和结构特点，选择合适的基础形式和尺寸，确保基础的稳定性和承载能力。
2. 结构的抗侧稳定性：考虑到砌体结构中的侧向力，应采取适当的措施来增强结构的抗侧稳定性。
例如，在结构的侧面设置加强墙、加强柱或设置抗侧支撑等。
3. 砌缝的填充：砌体结构中的砌缝应填充密实，避免空隙产生，以提高结构的整体稳定性。
填充砌缝时应注意控制填充材料的湿度和压实度，确保填充效果达到预期。
4. 结构的连接：砌体结构的连接部分是结构的薄弱环节，容易发生松动或断裂。
应采用合适的连接方式和连接材料，保证连接的牢固性和可靠性。
结构的强度与稳定性
苏州的虎丘塔
思 考：各种斜塔为什么斜而不倒？
1
2
Hale Waihona Puke 3结论：物体的重心所在点的垂线落在结构底座的范围内 ，物体就不会翻倒，就是稳定的。
3、结构的稳定性与它的几何形状有关。
A、A字形梯为什么载人时能够保持 稳定？如果没有梯子中间的拉杆将 会怎么样？ 一般情况下，梯子打开的时候， 梯面与地面组成三角形，梯子本身就 能站得稳。当连接两个梯面的横杆拉 直时，两个梯面的上半部分就与横杆 构成了稳定的三角形，这就进一步加 强了梯子的稳定性，保证梯子能承受 人体的压力。如果没有梯子中间的拉 杆，载人时就不能保持稳定。
[探究1]：
拿一本书，让它直立在桌面上，它马上倾倒了，显然，其稳 定性不好。怎样将它直立在桌面上，让它就能很好的挺立住？
因素一：支撑面积的大小
1.稳定性与支撑面积的大小有关 支撑面越大越稳定，越小越不稳定。
A.落地电风扇或者宾馆里的落地灯，它们都有一个比较 大的底座
结构的底座，结构与地面接触所形成的支撑面大,稳定 。
小结 一、结构的强度 影响结构强度的三因素：结构的形状、结构的材 料与连接 二、结构的稳定性 影响结构稳定性的三个因素：重心位置、支撑面 积的大小和结构的形状
B：为什么大坝的横截面总是建成梯形？
大坝需要承受很大的力的作用，如自身的重力， 水的冲击力、压力等等，要起到防洪的作用，大坝必须要 求非常稳固。大坝建成梯形，增大了与地面接触所形成的 支撑面，支撑面越大越坚实，稳定性就越好。
C.为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？
为了进一步增大与地面接触所形成的支撑面积，增加稳定性。
σ =N/S
外力
内力
P
N
影响结构强度的主要因素
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
通用技术
技术试验一
VS 纸杯 钢杯
结构的强度与材料有关
通用技术
技术试验二
试验材料：两张相同的纸
形状 试验结论：结构强度与构件的 有关。
通用技术
技术试验三
试验材料：四根木条、四枚钉子、锤子 试验方法：
通用技术
钉接
榫接
连接方式 试验结论：结构强度与构件的_______ 有关。
通用技术
从被连接件间的状态关系来分类
通用技术
想一想：
照相机的支撑架为 什么常使用三脚架而 不用其他形状？
通用技术
影响结构稳定性的因素
因素三：几何形状
通用技术
影响结构稳定性的因素：
几何形状 支撑面积 重心位置
通用技术
如何增加结构的稳定性
1.利用三角形框架及其组合结构， 可以有效地增加结构的稳定性。 2.增大结构的底面面积。 3.降低结构的整体重心位置。 4.减小长细比：长细比指的是结构的纵 向长度与横向截面的最大尺寸之比。
外力使构件发生变形的同时，构件内部分子 之间随之产生一种抵抗变形的抵抗力，称为 内力。
作用在单位面积上的内力，称为应力。
σ（sigma ）=
N S
单位 N/mm2或 N/cm2
物体结构抵抗变形的能力用强度来表示。 强度是用应力来衡量的。
通用技术
• 多股绳比单股绳受力面积大，承受的应 力小，变形小。也就是说，粗绳的抗拉 强度大。
通用技术
想一想：
落地扇为什 么不易倾倒？
通用技术
想一想：
怎样让不倒翁倒下？
通用技术
稳 定 性
通用技术
想一想：
比萨斜塔为什么不倒塌？
通用技术
小资料：中国的斜塔 辽宁瑞州古塔，现 存塔身高10米，塔身向 东北方向倾斜12度，塔 尖水平位移1.7米。该 塔建成之后虽几经地震 与洪水破坏，却始终斜 而不倒，堪称奇迹。
连接方式 一体式
常见的技术 与方法
作用
特点
焊接、胶接、 固连、不需要拆卸、利 粘接、捆绑 于增加强度与稳定性 钉连接、 螺栓螺母、 扣紧套紧 插头、插座 强度不如一体式，但可 再拆卸 方便连接、拆卸、传递 信号可靠
挤压式
接插式
通用技术
从力学结构的连接方式来分类
常见的技 连接方式 术与方法 作用 特点 个 例
通用技术
小结：
一、结构的强度 ：是指结构具有抵抗被 外力破坏的能力。 二、影响结构强度的主要因素：
1、材料 2、形状 3、连接方式
通用技术
三、结构的稳定性 结构具有阻碍翻倒或移动的特性，就 是结构稳定性。 四、影响结构稳定性的因素 1、几何形状 2、支撑面积大小 3、重心位置
通用技术
1.我们经常看到马路旁边的广告牌后面的支撑架是三 角结构的，从这种现象中我们可以看出以下哪个因素 影响着结构强度？ A、材料 B、形状 C、构件 D、连接方式
可相对运 链 方便运动，灵活转 人体关节， 键 与 动式 动，承受一定的力 车把与车架 不可相对 准确配合 运动式 连接牢固 车圈与辐条
一系列常为金属的链环或环形物 钢琴等乐器或某些机器上可以按下弹起的部件
通用技术
知识拓展:
大家把刚才的矩形方框拿 出来，讨论一下，可以通过什么 样的方式使它更加结实。
通用技术
通用技术
通用技术
通用技术
在户外广告牌的结构设计 中，应该考虑其抗风性能， 以减小正面风的压力。请你 就户外广告牌设计中的抗风 问题，提出几种可行的方案。
通用技术
设计方案 方案1 方案2 方案3
内容
实现的方式、方法、途径
增加结构的强度 加固支撑架、连接点 减少受力面积 改变结构形状 采用通风孔 采用立体环绕
通用技术
影响结构稳定性的因素
因素一：重心位置
通用技术
想一想：
为什么 大坝的 横截面 总是建 成梯形 的？
通用技术
想一想：
为什么许多课 桌椅的支撑脚要 做成往外倾斜？
通用技术
影响结构稳定性的因素
因素二：支撑面积的大小
通用技术
想一想：
A字形梯为什么 载人时能够保持 稳定？ 如果没有梯子 中间的拉杆将会 怎么样？
2.以如下方式放置的并注入不同数量的水，稳定性最 差的是：
通用技术
3.如图一张圆桌，不能使它更加稳固的方法是：
A、使用较重的大理石做桌子与地面的接触部分，木材 做桌面 B、使用较重的大理石做桌面 C、如使用木材制作桌子，各部分大量采用榫接的方式 D、增大桌子底部的支撑面面积
通用技术
实际应用： 广告牌的抗风问题
通用技术
第三节
结构的强度与稳定性
通用技术
影响结构稳固的因素有那些？
一、结构的强度 二、结构的稳定性
通用技术
结构的强度 :
是指结构具有抵抗被外力破坏的能力.
通用技术
简易拉伸试验
• 试验目的： 验证结构强度与什么有关
• 试验材料： 纸绳、弹簧秤
• 试验结论： 结构强度与构件的 受力面积 有关。
通用技术
通用技术
方案
形状
实现的方式
方案 将广告牌做成 条式百叶窗在一定距离 1 百叶窗式 内加固 方案 将广告牌做成 在广告牌上钻孔，孔径 2 筛网式 大小要合适 加固底座的支撑，并采 方案 将广告牌做成 用三角形结构，还要选术
稳 定 性 概 念
F
倒摆
通用技术
稳 定 性 概 念
稳定指的不是状态绝对不变，而是 指受扰后，允许状态有所波动，但当扰 动消失后，能重新返回到原平衡状态， 即为稳当；不能回到原有平衡状态，为 不稳定。 结构具有阻碍翻倒或移动的 特性，就是结构稳定性。
通用技术
想一想：
结构的稳定性与什么因素有关？