典型结构受力分析
梁的分类结构受力分析
§3一2 弯曲变形
（2）曲线形梁 例如凸出外墙面的阳台，空间螺旋楼梯中，都会采用这种 形式的梁。曲梁的受力特点是，除了承受弯矩(M)和剪力(Q) 还承受扭矩。
§3一2 弯曲变形 三、荷载、内力分析、弯矩图、剪力图
荷载图
荷载图
m= ql2/8
弯矩图
剪力图
均布荷载作用
弯矩图
集中荷载作用
剪力图
简支梁在不同荷载载作用下的弯矩图和剪力图
结构受力分析
● 杆件受力分析 2. 弯曲
▲ 简支梁的情况下
均布荷载 两端剪力最大
中间弯矩最大
集中荷载
荷载作用处剪力图突变
荷载作用处弯矩最大
§3一2 弯曲变形 多跨连续梁在均布荷载作用下的弯矩M及剪力V
第三章 基本受力分析
§3-3. 受压构件 1、压杆的稳定性
压杆的这种并非由于强度不足而突然发生弯曲导 致折断破坏的现象就是压杆的丧失稳定现象，简 称失稳。
§3一2 弯曲变形
2、抗弯截面模量
对于一个宽b高h的矩 形梁而言，其抗弯截 面模量W=bh2/6,见图 3-9，反映出其宽度b、 高度h与抵抗弯曲变 形能力的关系。一般 来说梁的截面高度应 大于梁截面宽度。这 样可以充分发挥材料 的强度作用，并使梁 具有较大的刚度。
抗弯截面模量W=bh2/6
▪ 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。
横梁
▲ 受力特征：作用于杆件上 的外力都垂直于杆的轴线
悬臂梁
第三章 基本受力构件
§3一2 弯曲变形
1、受弯构件定义
当一水平构件在跨间承 受荷载，使其产生弯曲， 构件将产生弯矩和剪力， 截面内将产生弯曲应力 和剪应力。这种构件即 称为受弯构件。
肋梁楼盖和无梁楼盖结构形式及受力分析
三、单向板肋梁楼盖
3. 按弹性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力
计算简图
支承条件：
降；
板和次梁均看成是铰支的，且支座无沉
主梁
支承在砖墙上：铰支
支承在钢筋混凝土柱
上： 铰支（梁柱线刚度比大于5）
刚接按框架计算
三、单向板肋梁楼盖
3. 按弹性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力 计算跨数
q
q
1
2
1
2
3
45
M
V
q
3
45
M
V
1
2
3
45
M
V
* 求某跨跨中最大正弯矩时， 在该跨布置活荷载，然后向其 左右每隔一跨布置活荷载
三、单向板肋梁楼盖
3. 按弹性方法计算钢筋混凝土连续梁板的内力
活荷载的不利位置
* 求某跨跨中最大负弯矩时，在相邻两跨布置活荷载， 然后向其左右每隔一跨布置活荷载
* 求某支座最大负弯矩时，在该支座左右两跨布置活 荷载，然后向其左右每隔一跨布置活荷载
主梁： h（1/15~1/10）梁跨， b/h=1/3~1/2
三、单向板肋梁楼盖
1. 结构平面布置
三、单向板肋梁楼盖
2.荷载的计算
荷载的传递路径： 传递原则：最短路径
单向板
次梁
主梁
柱 墙体
基础
三、单向板肋梁楼盖
2.荷载的计算
板的负荷 面积
主梁集中荷载的 负荷面积
次梁 的负 荷面 积
次梁的 间距
次梁
主梁
柱
此力分析 梁时不要， 设计柱时 不能丢！
板
主梁
1m 次梁
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)。
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
高层建筑的结构与受力分析
高层建筑的结构与受力分析高层建筑由于其高度较高，所以在设计和施工过程中需要特别重视其结构与受力分析。
本文将对高层建筑的结构和受力分析进行详细探讨。
一、高层建筑的结构类型高层建筑的结构类型多种多样，常见的包括框架结构、筒体结构、剪力墙结构等。
每种结构类型都有其独特的特点和适用范围。
1. 框架结构：框架结构是高层建筑最常见的结构类型之一。
它利用垂直柱和水平梁构成的框架来承担建筑的荷载。
框架结构具有灵活性和适应性，适用于不同形状和高度的建筑。
2. 筒体结构：筒体结构是一种通过建筑物外围的承重墙、柱和板板形成的结构类型。
筒体结构具有较好的抗侧向力能力和稳定性，适用于地震等自然灾害频发的地区。
3. 剪力墙结构：剪力墙结构采用设置剪力墙来承担建筑的纵向荷载，是一种高度抗震的结构类型。
剪力墙结构在地震区域的高层建筑中广泛采用，能够有效地抵抗地震力的作用。
二、高层建筑的受力分析高层建筑的受力分析对于确保建筑物的安全和稳定性至关重要。
在设计和施工过程中，需对各种力的作用进行合理分析和计算。
1. 垂直荷载：高层建筑承受的垂直荷载包括自重荷载和使用荷载。
自重荷载是指建筑本身的重量，而使用荷载是指建筑内外部设施、人员活动等产生的荷载。
设计师需要根据建筑的功能和用途，准确计算垂直荷载的作用。
2. 水平荷载：高层建筑需要考虑到水平荷载，包括风荷载和地震荷载。
风荷载是指风对建筑物表面产生的压力，地震荷载是指地震对建筑物的作用力。
在设计过程中，需根据具体地点的风速和地震烈度，合理计算水平荷载。
3. 温度荷载：高层建筑由于在使用过程中会受到温度的变化而产生热胀冷缩的作用。
设计师需要考虑到温度变化对建筑物的影响，并通过合理的设计和材料选择来减少温度荷载对建筑物的影响。
三、高层建筑结构设计的关键要素高层建筑的结构设计有许多关键要素需要考虑，下面将介绍其中几个重要要素。
1. 强度和稳定性：高层建筑的结构必须具备足够的强度和稳定性，以承受各种荷载的作用。
拱桥结构受力分析典型例题
拱券结构是古代人们解决建筑跨度问题的有效方法,比如罗马的万神庙,我国的赵州桥都是拱券结构的典型代表。
拱券结构的特点是利用石块的楔形结构,将重力和压力沿拱向两边分解,最后由拱券两端的基石来承受。
现有六块大小、形状相同,质量相等的楔块组成一个半圆形实验拱券,如图乙所示。
如果每专人楔块的质量m=3kg,g取9.8m/s2，则；
(1)六块楔块组成的拱券对其一边的支撑物的压力是多大?
(2)如果在中间两块楔块3、4上加一个方向向下且大小为50N的压力F,如图乙所示,那么楔块2对楔块3和楔块5对楔块4的弹力F1、F2分别是多大?
(1)六块楔块受到的总重力为：
G=6mg=6×3×9.8=176.4N
由二力平衡条件知拱券对一边支撑物的压力为：
N=G2=176.42N=88.2N；
(2)以中间两楔块3、4为研究对象，其受力如图所示：
由对称性可知F1=F2
由互成120∘的二力合成特点知：
F1=F2=2mg+F=2×3×9.8+50=108.8N，
答：
(1)六块楔块组成的拱券对一边支撑物的压力是88.2N；
(2)楔块2对楔块3和楔块5对楔块4的弹力F1、F2分别是108.8N.
学生问题：第二问为什么是120度？正确答案如下图所示：
或者这样解释
请问为什么F1等于F2？。
典型结构受力分析结构是怎样受力的
1、结构的含义及本质 2、结构的基本分类有哪些，分类的标准
是什么？
结论：不同结构，具有不同的功能，能承受不 同的力，抵抗不同的变形。结构如何受力？如
何抵抗住变形呢？
第二节 典型结构案例分析
－－结构是怎样受力的
1、单杠受力和变形分析
• 看一段视频
杠体
名词解释
立
外力柱
拉杆
荷载
（1）杠体的受力
同一荷载在静态、动态下， 结构承受的外力往往不同
杠体受到的力的方向
• 弯曲力：人对杠体施加的外力，包括人体质量和回 转运动产生的离心力，使得杠体发生弯曲变形
杠体受力变形总结：
• 运动员对杠体施加了外力，使得杠体发生弯曲变 形
• 杠体弯曲变形的方向：随人体回转所到的空间位 置的变化而变化，即杠体总是朝着人体所在的瞬 间位置的方向发生弯曲
单摆实验示意图
我们的观察首先从鸡蛋，特别是从蛋壳开始。蛋壳是由94% 的碳酸钙（以方解石晶体的形式）、1%的碳酸镁、1%的磷 酸钙和4%的蛋白质构成的。方解石晶体基本上是随意排列 的，因此在晶体之间形成了许许多多的小孔，这些蛋孔可以 让空气和湿气能通过，而空气和湿度对于雏鸡，当然还有细 菌（比如沙门氏菌）的生存来说是必不可少的。
F
球
小球对固定点的作用力的方向，从固定 点指向小球球心所处的瞬间位置。
• 运动员在杠体上转动，其侧视图与 单摆类似：杠体相当于固定点，人 相当于小球。
• 所以，任意论一：
杠体总是朝着人体所在的瞬间
位置的方向上发生弯曲。
（2）立柱的受力与变形分析
拱上，圆拱再把力传到其四周的支撑上。
• 拱结构优点：利于承载，美观
赵州桥
小试验 ——比较不同形状的纸板承受压力的大小
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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 ，发生弯曲变形时的构件 称为 。 • 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：
杆件基本变形
1、拉伸、压缩
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。
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？
蛋壳的材料
94%
1% 1% 4%
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。
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。
2、弯曲
欣赏视频
一、单杠结构分析
杠体
单杠由哪些构件组成？
立 柱
拉杆
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： 受力情况 人的状态 静挂 倾斜时 运动 运动至水平方向时 弯曲力 弯曲 指向人体
1
受
弯曲
指向人体 指向人体
弯曲
2
（1）人静挂或静坐时
（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。
三、立柱的受力与变形
受力情况 受力类型 人的状态 变形/变形趋势 方向
静挂 运动
压力 弯曲力
压缩 弯曲趋势
柱子两侧 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
问题：杠体和立柱的上端相连，人的作用力通过杠体作
尽善尽美一颗蛋
常见结构的类型 知识回顾： 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
第一章 结构与设计
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 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 形变为 ，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 ， ，组成材料的粒子被推近。拉力和压 力都是荷载作用的结果。
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
四、拉杆的作用
• 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？
结实、稳定 自主探究
使单杠更加
如何使单杠更加 结实、稳定？
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
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？
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。
拉力 物体所承受的 拉拽力 压力 挤压物体的力
弯曲 力 作用于物体 ,使 它产生弯曲的力
两个距离很近 ,大小 相等 , 方向相反 , 且作 剪切 用于同一物体上的平 力 行力 扭转 反方向向物体两端均 力 匀施力 ,使物体发生 扭转形变的力
列举几种结构 承受不同外力 的例子？
A
1.
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 情况下 纸板的 抗压能 力最强？ 2、还有 更好的 方案吗？
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。
P1
立 柱
P2
P’’
P’
M
•2.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