结构的强度与稳定性

因素一：支撑面积的大小
注意： 支撑面≠接触面。 接触面:是物体与地面接触形成的面。 支撑面:是物体与地面接触形成支撑点的连线与地面构成的面。
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
结构的底座与地面接触所形成的支撑面大,结构稳定 。
B：为什么大坝的横截面总是建成梯形？
要提高这种篮球架的稳定性可以怎么做？
在篮球底座上加些比较重的石板之类的重物。是为了 使篮球架的重心向后偏移，重心所在点的垂线落在结构底面的 范围内，达到结构稳定的基本条件。
还有什么方法吗？
可以增大底座与地面的接触面，这样也 可以使重心所在点的垂线落在结构底面 的范围内。
但我们在日常生活中没有发现这样做的，为什么呢？
补充（三角形稳定性的应用）：
建筑中广泛运用了三角形的稳定性。房子、桥梁的桁 架大多都是由多个三角形构成的；钢架结构的十字梁同样是 运用这一原理，在四边形的框架中用两条杆件作对角线，形 成多个三角形，既节省了材料，减轻了结构的质量，又有效 地加强了结构的强度和稳定性。十字钢梁也是建筑中常用的 构件，如在高压输电的铁塔、悬索桥的塔架，以及摩天大楼 钢架结构中都被普遍地采用。
抗压强度、抗拉强度、抗弯强度……
内力、应力
当构件收到外力作用时，外力使构件发生变形的同 时，构件内部分子之间也会随之产生一种抵抗变形 的抵抗力，称为内力。
外力 P
内力 N
而应力是指构件单位横截面上所产生的内力。
强度与稳定性的联系与区别：
稳定性是研究物体的保持原有平衡状态的能力，强度则 是研究不被外力破坏的能力。例如我们日常生活中使用的椅 子能够承受人的重力这是一个强度问题，那么椅子在使用时 会不会左右晃动，摇摆，那就是一个稳定性问题了。
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。
[探究2]：落地扇为什么不易倾倒？
结构强度与什么因素有关？
探究一：宽度厚度相同的纸条与钢条的抗弯强度一样吗？
结论1：
结构的强度与结构的材料有关。
探究二：不同截面形状的构件做成的梁的抗弯强度是否一样？
一字形 测量数值 L形 U形
在所有的构件梁中，一字形的强度是最弱的； U形梁的强度最大；L形梁的强度介于中间。
结论2： 结构的强度与结构的横截面形状有关。
落地扇的底座采用较重 的材料，风扇比底座ห้องสมุดไป่ตู้ 很多，使落地扇的重心 降低。
因素二：重心位置的高低 重心的高低影响结构的稳定性。重心越低,稳定性越好;重心 越高,稳定性越差。
以前的农作物个子高，遭遇暴风骤雨容易倾覆，造成减产；现 在的农作物普遍个子矮。就是利用了重心低结构稳定的原理
[探究3]：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？
在长方形或六边形的框架中间，加上支撑构件，构成三角形， 就可以大大增加它的牢固程度。
探究三：构件之间的连接方式： 结构是由若干个构件通过不同的连接方式 组合而成的。不同的连接方式，受力传递 方式和效果不一样，构件的连接方式直接 影响结构的强度。 按构件之间能否移动及转动来分类，结构 可分为以下两类： 铰连接 刚连接
不稳定的结构应用： １.倒置的啤酒瓶可以预报地震。 ２.在打水的桶口边挂一重物， 在水面时能自动翻倒打水。
知识点回顾
1.什么是结构的稳定性? 2.结构稳定的条件是什么？ 3.影响结构稳定性的因素有哪些？提高结构稳定性的措施有哪些？
结构的重要性质之一：结构的强度
• 什么是结构的强度？
结构的强度：结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
知识回顾
1.什么是结构? 2.什么是构件? 3.构件有哪些具体的受力形式? 4.结构的类型有哪些?
小试验
这是一种我们生活中的现象，正常它是稳定的，后来它在 什么情况下会翻倒呢？
当这些物体受到外力作 用时，原有的平衡状态 被打破导致的
生活中的现象
什么是结构的稳定性呢？ 结构的稳定性是指结构在外力的作用下维持其 原有平衡状态的能力。 结构的稳定性是结构 的重要性质之一。
不能相对移动， 但可相对转动 不能相对移动， 也不能相对转动
铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可以 相对转动，具体有松螺栓、松铆等，如折叠伞伞骨间的 连接、门与门框的连接等。
刚连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，也不能相对转 动，具体有榫接、胶接、焊接等，如固定铁床架的连接、不可 移动的桌腿与桌面的连接等。
思考：根据课前预习，思考结构稳定的条件是什么?
结构稳定的条件：
对于一个静止状态的结构而言，如果重心所在点的垂线落在 结构底面的范围内，就是稳定的，不会出现倾倒。
[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。同样的一本书，把它的下端各书页展开一定的角度， 仍旧将它直立在桌面上，它就能很好的挺立住。
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。
因素三： 结构的稳定性与它的几何形状有关。
吊兰支撑使用的三角形支 架结构，而不使用由一根直杆挑起 的结构。从材料方面考虑，吊兰的 三角形支架使用的是钢管而不是木 条或塑料，钢管抗拉力性能好。从 连接方式考虑，吊兰的三角形支架 的构件是焊接而不是捆缚，这种连 接方式更牢固。 结论3： 结构的强度与结构的外部形状有关。
三角形形状:
三角形是框架结构中最基本的形状之一,它结实、稳定、所 用材料最少。
榫 接
胶接
1.影响结构强度的几个主要因素
结构外部形状
结构的构件截面形状
结构的形状
结构的材料
铰连接
构件之间的连接方式
刚连接
混凝土材料。
使用钢筋混凝土结构的好处是什么？
混凝土抗压性能较好， 而抗拉能力就比钢筋要小得 多。因此在制造时可在梁的 受拉区放置钢筋，组成钢筋 混凝土梁，在这种梁中，钢 筋受拉，混凝土受压，它们 合理组成一个整体，共同承 担载荷的作用。