结构稳定性PPT课件.ppt

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1、技术与设计22.2稳固结构的探析一、一、结构与构与稳定性定性 学习目标学习目标（1 1）什么是结构的稳定性，掌握影响结构）什么是结构的稳定性，掌握影响结构稳定性的主要因素；稳定性的主要因素；（2 2）稳定的结构在生活中有什么应用；）稳定的结构在生活中有什么应用；（3 3）对影响结构稳定性因素的探讨有什么）对影响结构稳定性因素的探讨有什么重要性；重要性；（4 4）你遇到过结构稳定性的正反案例吗；）你遇到过结构稳定性的正反案例吗；（5 5）解决所发的学案及生活中的问题。）解决所发的学案及生活中的问题。上海上海“莲花河畔景苑花河畔景苑”7号楼于号楼于2009年年6月月27日倒了日倒了 上海上海“莲花

2、河畔景苑花河畔景苑”7号楼号楼 20092009年年7 7月月3 3日上午日上午1111时许，上海市公时许，上海市公布了倒楼事故的布了倒楼事故的“直接技术原因直接技术原因”。发布会持续了一小时左右，现场拥入约发布会持续了一小时左右，现场拥入约200200名媒体记者。本次事故调查组组长、中国名媒体记者。本次事故调查组组长、中国工程院院士、上海现代建筑设计集团总工程工程院院士、上海现代建筑设计集团总工程师江欢成，上海市建交委主任黄融、上海市师江欢成，上海市建交委主任黄融、上海市安监局局长谢黎明等人悉数到场。安监局局长谢黎明等人悉数到场。“这是一个沉痛的教训，做得太大胆，认这是一个沉痛的教训，做得太

3、大胆，认识上缺乏科学态度，蛮干。识上缺乏科学态度，蛮干。”江欢成批评称，江欢成批评称，（施工有关方面）无知导致无畏。而黄融则（施工有关方面）无知导致无畏。而黄融则称事故称事故“施工不当施工不当”。台风过后的灾害台风过后的灾害 打破原有的平衡状态出现了不稳打破原有的平衡状态出现了不稳定现象。定现象。暴雪暴雪过后的灾害后的灾害 打破原有的平衡状打破原有的平衡状态出出现了不了不稳定定现象象。1 结构的稳定性结构的稳定性l结构的稳定性结构的稳定性(Stability)(Stability)是指结构在负载的作用下是指结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。它是结构的重要性质之维持其原有平衡状态的能力

4、它是结构的重要性质之一。一。P012P012l稳定不是状态绝对不变，而是指受干扰后，允许状态稳定不是状态绝对不变，而是指受干扰后，允许状态有所变动，但当干扰消失后，能重新返回到原平衡状有所变动，但当干扰消失后，能重新返回到原平衡状态，称为稳定。不能回到原有平衡状态，称为不稳定。态，称为稳定。不能回到原有平衡状态，称为不稳定。研究结构稳定性的目的之一：是为了研究结构稳定性的目的之一：是为了在技术领域中设计出更加稳定的结构在技术领域中设计出更加稳定的结构P12马上行动马上行动物体物体受到的外力受到的外力不不稳定的主要原因定的主要原因广告牌广告牌落地灯落地灯底小口大的底小口大的空竹空竹篓重力、风力

5、重力、风力重心偏高、风太大重心偏高、风太大重力、碰撞重力、碰撞重力、碰撞重力、碰撞底座不够重、重心偏高底座不够重、重心偏高与地面接触所形成的支撑面较与地面接触所形成的支撑面较小、重心偏高。小、重心偏高。2、影响结构的稳定性的主要因素。、影响结构的稳定性的主要因素。影响结构稳定性的因素有多种，主要有：影响结构稳定性的因素有多种，主要有：重心位置的高低；重心位置的高低；结构与地面接触所形成的支撑面的大小；结构与地面接触所形成的支撑面的大小；结构的形状等。结构的形状等。鸡蛋的结构稳定吗？鸡蛋的结构稳定吗？有什么方法能使鸡蛋有什么方法能使鸡蛋竖起来？竖起来？铁丝做的长方体的结构铁丝做的长方体的结构稳定

6、吗？否则有什么方稳定吗？否则有什么方法使它稳定起来？法使它稳定起来？http:/ 生活中采用降低重心的生活中采用降低重心的方法来提高结构稳定性方法来提高结构稳定性的实例的实例 结论一结论一:结构或构件重心位置的高低影响结构的结构或构件重心位置的高低影响结构的稳定性。稳定性。重心越低重心越低,稳定性越好稳定性越好;重心越高重心越高,稳定性稳定性越差。越差。思考：思考：是不是结构的重心越低，就一定越稳是不是结构的重心越低，就一定越稳定呢？定呢？学生举例学生举例例如：人站立时稳定，身体例如：人站立时稳定，身体例如：人站立时稳定，身体例如：人站立时稳定，身体越倾斜的时候会变的越不稳越倾斜的时候会变的越

7、不稳越倾斜的时候会变的越不稳越倾斜的时候会变的越不稳定，为什么重心下降了，反定，为什么重心下降了，反定，为什么重心下降了，反定，为什么重心下降了，反而不稳定呢？而不稳定呢？而不稳定呢？而不稳定呢？结构重心所在点的垂线是否落在结构底面的范围结构重心所在点的垂线是否落在结构底面的范围内，落在底面范围内就是稳定的，反之就是不稳定的内，落在底面范围内就是稳定的，反之就是不稳定的小资料：比萨斜塔小资料：比萨斜塔 由于塔身压力过重和地质松由于塔身压力过重和地质松软，南面的地基比北面约低米。软，南面的地基比北面约低米。在施工期间塔身既出现轻微倾斜，在施工期间塔身既出现轻微倾斜，随着工程的进度，倾斜度不断增随

8、着工程的进度，倾斜度不断增加。到塔身建到第三层时，可明加。到塔身建到第三层时，可明显看出倾斜，曾一度停工。一百显看出倾斜，曾一度停工。一百多年以后，经工程师托马索多年以后，经工程师托马索皮皮萨诺精心测量和计算，证明比萨萨诺精心测量和计算，证明比萨斜塔虽倾斜，但不会倒塌，使工斜塔虽倾斜，但不会倒塌，使工程继续按原设计继续施工，直到程继续按原设计继续施工，直到竣工。竣工。这座八层高的塔楼有这座八层高的塔楼有58.4米高米高，砖石打造的地基直径为，砖石打造的地基直径为19.6米深及地平面以下米深及地平面以下5.5米，米，地基朝南向水平线倾斜了地基朝南向水平线倾斜了5.5度，度，因此钟塔的第七层比一楼

9、向外因此钟塔的第七层比一楼向外突出了突出了4.5米。米。辽宁瑞州古塔，辽宁瑞州古塔，现存塔身高现存塔身高1010米，塔米，塔身向东北方向倾斜身向东北方向倾斜1212度，塔尖水平位移度，塔尖水平位移1.71.7米。该塔建成之米。该塔建成之后虽几经地震与洪水后虽几经地震与洪水破坏，却始终斜而不破坏，却始终斜而不倒，堪称奇迹。倒，堪称奇迹。小资料：中国的斜塔小资料：中国的斜塔学以致用学以致用 “说你呆你不呆，把你推一推，你又歪一歪，让你说你呆你不呆，把你推一推，你又歪一歪，让你躺下去，你又站起来躺下去，你又站起来”这首儿歌形象的描述了不倒翁这首儿歌形象的描述了不倒翁的特点，请运用稳定性的相关知识解释

10、其原因。的特点，请运用稳定性的相关知识解释其原因。仔细观察它们有何特点仔细观察它们有何特点?木雕圆桌、圆凳木雕圆桌、圆凳 与地接触面积大与地接触面积大 摆放稳定摆放稳定（解释：因为接触面积越大，重心的投影就（解释：因为接触面积越大，重心的投影就越容易落在里面，从而可以达到稳定。）越容易落在里面，从而可以达到稳定。）结论二、结构与地面接触所形成的结论二、结构与地面接触所形成的支撑面的大小影响结构的稳定性。支撑面的大小影响结构的稳定性。结构与地面接触所形成的结构与地面接触所形成的支撑面支撑面越越大，结构越稳定。大，结构越稳定。（支撑面（支撑面接触面）接触面）P14P14生活中的事例生活中的事例 观

11、察一下静止状态的单观察一下静止状态的单车如何保持平衡车如何保持平衡?P14案例探究案例探究BCA分析：分析：1、双脚支撑，三点形成一个固定三角形，且自行车重心落、双脚支撑，三点形成一个固定三角形，且自行车重心落在该三角形内，所以这种是稳定支撑。在该三角形内，所以这种是稳定支撑。2、单脚支撑，三点形成三角形的形状取决于单脚、单脚支撑，三点形成三角形的形状取决于单脚A位置，而位置，而A点位置由自行车倾斜角度决定，倾斜角度越大自行车重心点位置由自行车倾斜角度决定，倾斜角度越大自行车重心越易落在三角形内，也就越稳定。越易落在三角形内，也就越稳定。思考思考：倾斜角度越大自行车越稳定，这句话对吗？：倾斜角

12、度越大自行车越稳定，这句话对吗？P15探究探究自行车骑起来时，只有两个支自行车骑起来时，只有两个支撑点，为什么不会倒下呢？撑点，为什么不会倒下呢？陀螺效应：旋转的物体有保持其旋转方向（旋转轴陀螺效应：旋转的物体有保持其旋转方向（旋转轴的方向）的的方向）的惯性惯性。即凡是高速旋转的物体，都有一。即凡是高速旋转的物体，都有一种使转动轴保持不变的能力，这种能力使得陀螺即种使转动轴保持不变的能力，这种能力使得陀螺即使在不平的支持面上转动也不会倒下。使在不平的支持面上转动也不会倒下。所以一旦自行车运动起来后，转所以一旦自行车运动起来后，转动的车轮也具备这种能力，这种动的车轮也具备这种能力，这种能力使得自

13、行车即使发生了倾斜，能力使得自行车即使发生了倾斜，也能自动地把自行车调整过来，也能自动地把自行车调整过来，这就是自行车不倒的原因。这就是自行车不倒的原因。为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？想一想：想一想：三角形结构使支架更容易稳定三角形结构使支架更容易稳定结构形状影结构形状影响稳定性响稳定性 思考思考：怎样让一本书更好地直立在桌面上？怎样让一本书更好地直立在桌面上？试验：结构的重心与形状影响结构强度。试验：结构的重心与形状影响结构强度。交绰搭建增加结构强度交绰搭建增加结构强度结论三结论三:结构形状影响结构的结构形状影响结构的稳定性。稳定性。小结小结:影响结构稳定性的主要因素影响结构稳定性

14、的主要因素影响结构稳定性的因素有多种，主要有：影响结构稳定性的因素有多种，主要有：1 1、重心位置的高低、重心位置的高低2 2、结构与地面接触所形成的支撑面的大小、结构与地面接触所形成的支撑面的大小3 3、结构的形状、结构的形状提高结构的稳定性提高结构的稳定性 :可降低重心，增大支撑面，改变形状可降低重心，增大支撑面，改变形状。除了重心位置、结构与地面接触所形成的支撑面除了重心位置、结构与地面接触所形成的支撑面的大小和结构的形状外，你认为还有哪些因素影响结的大小和结构的形状外，你认为还有哪些因素影响结构的稳定性？构的稳定性？材料、构件的连接方式等也会影响结构稳定性材料、构件的连接方式等也会影响

15、结构稳定性材料、构件的连接方式等也会影响结构稳定性材料、构件的连接方式等也会影响结构稳定性P15思考思考结件连接方式结件连接方式结构的强度与结构的结构的强度与结构的形状、使用的材料、形状、使用的材料、构件之间的连接方式构件之间的连接方式等因素有密切的关系。等因素有密切的关系。结构的材料结构的材料 不同材料构成的结构，其强度各不相同。有不同材料构成的结构，其强度各不相同。有抗拉力、压力、剪切力和扭曲力性能的，所以在抗拉力、压力、剪切力和扭曲力性能的，所以在不同结构不同要求中，选择不同特性的材料。不同结构不同要求中，选择不同特性的材料。梁的示意图梁的示意图压力压力拉力拉力跳板材料跳板材料（2 2）

16、地动仪）地动仪（3 3）跨栏、跳高的标杆、菱形挂衣架、伸缩门等）跨栏、跳高的标杆、菱形挂衣架、伸缩门等知识拓展知识拓展：不稳定的结构就一定没有好处吗？：不稳定的结构就一定没有好处吗？（1 1）倒置的啤酒瓶预测地震）倒置的啤酒瓶预测地震 活动实践题活动实践题：请同学们结合本节课内容从结构与稳定性请同学们结合本节课内容从结构与稳定性的角度出发为某公司在如图的十字街口位置设的角度出发为某公司在如图的十字街口位置设计一个稳固的巨幅街头广告牌！计一个稳固的巨幅街头广告牌！（用文字、图样说明自（用文字、图样说明自己的设计）己的设计）北西 该地区夏季雷雨天该地区夏季雷雨天气常伴有较强的东南风。气常伴有较强的东南风。P23P23练习练习 1 1、观察学校篮球架，分析、观察学校篮球架，分析 篮球架要有较高的稳定性，需篮球架要有较高的稳定性，需具备什么条件？具备什么条件？AEDBC 篮球架示意图如右图所篮球架示意图如右图所示，假设示，假设AC=CB，由于篮球，由于篮球架的重力，使得整个架子的架的重力，使得整个架子的重心落在重心落在CB外，则篮球架是外，则篮球架是不稳定的。为了使篮球稳定，不稳定的。为了使篮球稳定，一般都采取在地面一般都采取在地面BC处加重处加重物或固定的措施。物或固定的措施。