新粤科版（2019）《高中通用技术》必修第二册《技术与设计2》+同步PPT课件（全册打包）.rar

主讲：XXX 20-8月-23认识结构自然界的结构自然界的结构人造的结构人造的结构结构的概念结构的概念结构的概念结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列结构性质功能结构的概念结构的概念结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列人类模仿自然结构人类模仿自然结构仿生产品仿生产品人类模仿自然结构人类模仿自然结构仿生产品仿生产品结构分类框架结构、实体结构、壳体结构结构分类（从形态角度）结构分类结构分类框架结构框架结构利用条状物连接而成，用较少的材料得到较大的空间梯梁踏板撑杆结构分类结构分类框架结构框架结构利用条状物连接而成，用较少的材料得到较大的空间梯梁踏板撑杆构件组成各个结构的部件或者零件称为构件结构分类结构分类框架结构框架结构结构分类结构分类实体结构实体结构材料充满结构的空间，即结构体本身是实心的结构试着从力学的角度分析生鸡蛋握不碎的原因结构分类结构分类壳体结构壳体结构通常指层状的结构，具有“拱起”状结构分类结构分类物体结构框架结构实体结构壳体结构栅栏冰山高层建筑的穹顶竹排人的头盖骨头盔木屋结构与力常见的受力形式：拉伸变形、挤压变形、扭曲变形、弯曲变形、剪切变形拉伸挤压扭曲弯曲剪切横截面将沿外力作用方向发生错动任意横截面发生相对转动构件被压缩，截面变大构件被拉长，截面变小横纵向平面内发生弯曲单杆用剪刀剪铁皮斜拉桥的拉索受拧的水管工作中的千斤顶课堂小结认识结构结构的概念结构的分类框架结构实体结构壳体结构结构与力拉伸变形挤压变形剪切变形弯曲变形扭曲变形大展身手时刻实践活动：小组制作一个结构要求：结构类型不限 材料自备（废弃的纸张、废弃的笔芯）实践活动：小组制作一个结构要求：结构类型不限 材料自备（废弃的纸张、废弃的笔芯）小组作品展示第二节第二节 探探 究究 结结 构构技术与设计技术与设计2 第一章第一章-2-2008年年5月月12日日14时，汶川、北川等地，时，汶川、北川等地，8级强级强震猝然袭来，大地颤抖，山河移位，满目疮痍，生震猝然袭来，大地颤抖，山河移位，满目疮痍，生离死别离死别这是新中国成立以来破坏性最强、波及这是新中国成立以来破坏性最强、波及范围最大的一次地震。范围最大的一次地震。惨惨痛痛的的教教训训-3-2008年年5月月12日日14时，汶川、北川等地，时，汶川、北川等地，8级强级强震猝然袭来，大地颤抖，山河移位，满目疮痍，生震猝然袭来，大地颤抖，山河移位，满目疮痍，生离死别离死别这是新中国成立以来破坏性最强、波及这是新中国成立以来破坏性最强、波及范围最大的一次地震。范围最大的一次地震。惨惨痛痛的的教教训训 据民政部报告，截至据民政部报告，截至6月月11日日12时，四川时，四川汶川地震已确认汶川地震已确认69225人遇难，人遇难，374640人人受伤，失踪受伤，失踪17939人。人。-4-2010年年2月月7日，智利发生日，智利发生8.8级地震。据专家级地震。据专家 认定：智利地震比汶川地震的破坏力要强认定：智利地震比汶川地震的破坏力要强10多倍。多倍。智智利利奇奇迹迹-5-2010年年2月月7日，智利发生日，智利发生8.8级地震。据专家级地震。据专家 认定：智利地震比汶川地震的破坏力要强认定：智利地震比汶川地震的破坏力要强10多倍。多倍。死亡人数不到死亡人数不到1000人。人。智智利利奇奇迹迹-6-2010年年2月月7日，智利发生日，智利发生8.8级地震。据专家级地震。据专家 认定：智利地震比汶川地震的破坏力要强认定：智利地震比汶川地震的破坏力要强10多倍。多倍。死亡人数不到死亡人数不到1000人。人。马塔大使解释说马塔大使解释说:1.智利位于地震带中央，因此有智利位于地震带中央，因此有 着长期抗击地震的经验着长期抗击地震的经验；2.这次地震损失较小，这次地震损失较小，有震中离人口密集地区较远等原因；有震中离人口密集地区较远等原因；3.但是，绝但是，绝 无豆腐渣工程，是智利奇迹的一个重要原因。这无豆腐渣工程，是智利奇迹的一个重要原因。这 一次甚至在震中的地区，高层建筑都是完好的。一次甚至在震中的地区，高层建筑都是完好的。智智利利奇奇迹迹-7-2010年年2月月7日，智利发生日，智利发生8.8级地震。据专家级地震。据专家 认定：智利地震比汶川地震的破坏力要强认定：智利地震比汶川地震的破坏力要强10多倍。多倍。死亡人数不到死亡人数不到1000人。人。马塔大使解释说马塔大使解释说:1.智利位于地震带中央，因此有智利位于地震带中央，因此有 着长期抗击地震的经验着长期抗击地震的经验；2.这次地震损失较小，这次地震损失较小，有震中离人口密集地区较远等原因；有震中离人口密集地区较远等原因；3.但是，绝但是，绝 无豆腐渣工程，是智利奇迹的一个重要原因。这无豆腐渣工程，是智利奇迹的一个重要原因。这 一次甚至在震中的地区，高层建筑都是完好的。一次甚至在震中的地区，高层建筑都是完好的。智利奇迹说明，天灾固然可怕，避免人祸是可以智利奇迹说明，天灾固然可怕，避免人祸是可以 创造奇迹的。创造奇迹的。智智利利奇奇迹迹-8-这两个对比案例也让我们了解到建筑结这两个对比案例也让我们了解到建筑结构的稳不稳固，在面临相同的地震灾害时有构的稳不稳固，在面临相同的地震灾害时有着完全不同的结果。那么，着完全不同的结果。那么，-9-影响结构稳固的因素有那些？影响结构稳固的因素有那些？这两个对比案例也让我们了解到建筑结这两个对比案例也让我们了解到建筑结构的稳不稳固，在面临相同的地震灾害时有构的稳不稳固，在面临相同的地震灾害时有着完全不同的结果。那么，着完全不同的结果。那么，-10-影响结构稳固的因素有那些？影响结构稳固的因素有那些？这两个对比案例也让我们了解到建筑结这两个对比案例也让我们了解到建筑结构的稳不稳固，在面临相同的地震灾害时有构的稳不稳固，在面临相同的地震灾害时有着完全不同的结果。那么，着完全不同的结果。那么，一、结构的稳定性一、结构的稳定性-11-影响结构稳固的因素有那些？影响结构稳固的因素有那些？这两个对比案例也让我们了解到建筑结这两个对比案例也让我们了解到建筑结构的稳不稳固，在面临相同的地震灾害时有构的稳不稳固，在面临相同的地震灾害时有着完全不同的结果。那么，着完全不同的结果。那么，一、结构的稳定性一、结构的稳定性二、结构的强度二、结构的强度-12-影响结构稳固的因素有那些？影响结构稳固的因素有那些？这两个对比案例也让我们了解到建筑结这两个对比案例也让我们了解到建筑结构的稳不稳固，在面临相同的地震灾害时有构的稳不稳固，在面临相同的地震灾害时有着完全不同的结果。那么，着完全不同的结果。那么，一、结构的稳定性一、结构的稳定性二、结构的强度二、结构的强度三、结构的连接三、结构的连接-13-一、结构的稳定性1 1结构的稳定性：结构的稳定性：结构在结构在荷载荷载的作用下维持其原有的的作用下维持其原有的平衡形式平衡形式的能力。的能力。-14-一、结构的稳定性 稳定不是状态绝对不变，而是指受干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态，称为稳定。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。不能回到原有平衡状态，称为不稳定。1 1结构的稳定性：结构的稳定性：结构在结构在荷载荷载的作用下维持其原有的的作用下维持其原有的平衡形式平衡形式的能力。的能力。-15-一、结构的稳定性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。1 1结构的稳定性：结构的稳定性：结构在结构在荷载荷载的作用下维持其原有的的作用下维持其原有的平衡形式平衡形式的能力。的能力。-16-一、结构的稳定性高塔为什么一般上面很小，下端面积很大？高塔为什么一般上面很小，下端面积很大？观观察察与与思思考考-17-一、结构的稳定性高塔为什么一般上面很小，下端面积很大？高塔为什么一般上面很小，下端面积很大？啤酒瓶正立、倒啤酒瓶正立、倒立放置，哪种放置容立放置，哪种放置容易翻倒？易翻倒？观观察察与与思思考考-18-一、结构的稳定性高塔为什么一般上面很小，下端面积很大？高塔为什么一般上面很小，下端面积很大？啤酒瓶正立、倒啤酒瓶正立、倒立放置，哪种放置容立放置，哪种放置容易翻倒？易翻倒？观观察察与与思思考考结构的稳定性与哪些因素有关呢？-19-一、结构的稳定性2 2影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：活动活动活动活动1 1：人字梯人字梯人字梯人字梯 第一步：第一步：第一步：第一步：观察人字梯结构，并测试其稳定性；观察人字梯结构，并测试其稳定性；观察人字梯结构，并测试其稳定性；观察人字梯结构，并测试其稳定性；-20-一、结构的稳定性2 2影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：活动活动活动活动1 1：人字梯人字梯人字梯人字梯 第一步：第一步：第一步：第一步：观察人字梯结构，并测试其稳定性；观察人字梯结构，并测试其稳定性；观察人字梯结构，并测试其稳定性；观察人字梯结构，并测试其稳定性；不稳定不稳定-21-一、结构的稳定性2 2影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：活动活动活动活动1 1：人字梯人字梯人字梯人字梯 第一步：第一步：第一步：第一步：观察人字梯结构，并测试其稳定性；观察人字梯结构，并测试其稳定性；观察人字梯结构，并测试其稳定性；观察人字梯结构，并测试其稳定性；第二步：第二步：第二步：第二步：在人字梯的上安装拉杆，再将梯子竖在人字梯的上安装拉杆，再将梯子竖在人字梯的上安装拉杆，再将梯子竖在人字梯的上安装拉杆，再将梯子竖立起来，测试梯子的稳定性。立起来，测试梯子的稳定性。立起来，测试梯子的稳定性。立起来，测试梯子的稳定性。不稳定不稳定-22-一、结构的稳定性2 2影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：活动活动活动活动1 1：人字梯人字梯人字梯人字梯 第一步：第一步：第一步：第一步：观察人字梯结构，并测试其稳定性；观察人字梯结构，并测试其稳定性；观察人字梯结构，并测试其稳定性；观察人字梯结构，并测试其稳定性；第二步：第二步：第二步：第二步：在人字梯的上安装拉杆，再将梯子竖在人字梯的上安装拉杆，再将梯子竖在人字梯的上安装拉杆，再将梯子竖在人字梯的上安装拉杆，再将梯子竖立起来，测试梯子的稳定性。立起来，测试梯子的稳定性。立起来，测试梯子的稳定性。立起来，测试梯子的稳定性。不稳定不稳定稳定稳定-23-一、结构的稳定性2 2影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：活动活动活动活动1 1：人字梯人字梯人字梯人字梯 第一步：第一步：第一步：第一步：观察人字梯结构，并测试其稳定性；观察人字梯结构，并测试其稳定性；观察人字梯结构，并测试其稳定性；观察人字梯结构，并测试其稳定性；第二步：第二步：第二步：第二步：在人字梯的上安装拉杆，再将梯子竖在人字梯的上安装拉杆，再将梯子竖在人字梯的上安装拉杆，再将梯子竖在人字梯的上安装拉杆，再将梯子竖立起来，测试梯子的稳定性。立起来，测试梯子的稳定性。立起来，测试梯子的稳定性。立起来，测试梯子的稳定性。不稳定不稳定稳定稳定结论结论1：结构的稳定结构的稳定性与结构的性与结构的几何几何形状形状有关有关(三角形三角形结构使支架更容结构使支架更容易稳定易稳定)。-24-知识窗知识窗三角形的稳定性三角形的稳定性 三角形构成稳定的几何结构三角形构成稳定的几何结构三角形构成稳定的几何结构三角形构成稳定的几何结构在建筑工程中被广泛运用。在建筑工程中被广泛运用。在建筑工程中被广泛运用。在建筑工程中被广泛运用。比如：房子、桥梁的桁架大多都是由多个三角形构成的。比如：房子、桥梁的桁架大多都是由多个三角形构成的。比如：房子、桥梁的桁架大多都是由多个三角形构成的。比如：房子、桥梁的桁架大多都是由多个三角形构成的。天津南开区的天津南开区的天津南开区的天津南开区的“进步桥进步桥进步桥进步桥”主主主主桁架桁架桁架桁架，呈倒三角结构。，呈倒三角结构。，呈倒三角结构。，呈倒三角结构。一、结构的稳定性-25-知识窗知识窗三角形的稳定性三角形的稳定性 三角形构成稳定的几何结构三角形构成稳定的几何结构三角形构成稳定的几何结构三角形构成稳定的几何结构在建筑工程中被广泛运用。在建筑工程中被广泛运用。在建筑工程中被广泛运用。在建筑工程中被广泛运用。比如：房子、桥梁的桁架大多都是由多个三角形构成的。比如：房子、桥梁的桁架大多都是由多个三角形构成的。比如：房子、桥梁的桁架大多都是由多个三角形构成的。比如：房子、桥梁的桁架大多都是由多个三角形构成的。天津南开区的天津南开区的天津南开区的天津南开区的“进步桥进步桥进步桥进步桥”主主主主桁架桁架桁架桁架，呈倒三角结构。，呈倒三角结构。，呈倒三角结构。，呈倒三角结构。阳台上的阳台上的阳台上的阳台上的晒衣架。晒衣架。晒衣架。晒衣架。一、结构的稳定性-26-活动活动活动活动2 2：搭桌子搭桌子搭桌子搭桌子 第一步：第一步：第一步：第一步：分别搭建桌子分别搭建桌子分别搭建桌子分别搭建桌子A B CA B C，设计试验方案，设计试验方案，设计试验方案，设计试验方案，比较三者稳定性；比较三者稳定性；比较三者稳定性；比较三者稳定性；A AB BC C一、结构的稳定性2 2影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：-27-活动活动活动活动2 2：搭桌子搭桌子搭桌子搭桌子 第一步：第一步：第一步：第一步：分别搭建桌子分别搭建桌子分别搭建桌子分别搭建桌子A B CA B C，设计试验方案，设计试验方案，设计试验方案，设计试验方案，比较三者稳定性；比较三者稳定性；比较三者稳定性；比较三者稳定性；A AB BC C 第二步：第二步：第二步：第二步：观察并分析观察并分析观察并分析观察并分析A AB BC C桌子的变化；桌子的变化；桌子的变化；桌子的变化；一、结构的稳定性2 2影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：-28-活动活动活动活动2 2：搭桌子搭桌子搭桌子搭桌子 第一步：第一步：第一步：第一步：分别搭建桌子分别搭建桌子分别搭建桌子分别搭建桌子A B CA B C，设计试验方案，设计试验方案，设计试验方案，设计试验方案，比较三者稳定性；比较三者稳定性；比较三者稳定性；比较三者稳定性；A AB BC C 第二步：第二步：第二步：第二步：观察并分析观察并分析观察并分析观察并分析A AB BC C桌子的变化；桌子的变化；桌子的变化；桌子的变化；结论结论2：结构的稳定性与结构的稳定性与结构和地面接结构和地面接触所形成的支撑面的大小触所形成的支撑面的大小有关。有关。一、结构的稳定性2 2影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：-29-想一想：为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？倾斜？一、结构的稳定性-30-想一想：为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？倾斜？这是为了进一步这是为了进一步增增大与地面接触所形成的大与地面接触所形成的支撑面积，支撑面积，增加稳定性。增加稳定性。一、结构的稳定性-31-注意：注意：注意：注意：支撑面支撑面支撑面支撑面 接触面。接触面。接触面。接触面。一、结构的稳定性-32-注意：注意：注意：注意：支撑面支撑面支撑面支撑面 接触面。接触面。接触面。接触面。接触面：是物体与地面接触形成的面。接触面：是物体与地面接触形成的面。接触面：是物体与地面接触形成的面。接触面：是物体与地面接触形成的面。一、结构的稳定性-33-注意：注意：注意：注意：支撑面支撑面支撑面支撑面 接触面。接触面。接触面。接触面。接触面：是物体与地面接触形成的面。接触面：是物体与地面接触形成的面。接触面：是物体与地面接触形成的面。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支撑面：是物体与地面接触形成支撑点的支撑面：是物体与地面接触形成支撑点的支撑面：是物体与地面接触形成支撑点的 连线与地面构成的面。连线与地面构成的面。连线与地面构成的面。连线与地面构成的面。一、结构的稳定性-34-注意：注意：注意：注意：支撑面支撑面支撑面支撑面 接触面。接触面。接触面。接触面。接触面：是物体与地面接触形成的面。接触面：是物体与地面接触形成的面。接触面：是物体与地面接触形成的面。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支撑面：是物体与地面接触形成支撑点的支撑面：是物体与地面接触形成支撑点的支撑面：是物体与地面接触形成支撑点的 连线与地面构成的面。连线与地面构成的面。连线与地面构成的面。连线与地面构成的面。一、结构的稳定性-35-注意：注意：注意：注意：支撑面支撑面支撑面支撑面 接触面。接触面。接触面。接触面。接触面：是物体与地面接触形成的面。接触面：是物体与地面接触形成的面。接触面：是物体与地面接触形成的面。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支撑面：是物体与地面接触形成支撑点的支撑面：是物体与地面接触形成支撑点的支撑面：是物体与地面接触形成支撑点的 连线与地面构成的面。连线与地面构成的面。连线与地面构成的面。连线与地面构成的面。一、结构的稳定性-36-注意：注意：注意：注意：支撑面支撑面支撑面支撑面 接触面。接触面。接触面。接触面。接触面：是物体与地面接触形成的面。接触面：是物体与地面接触形成的面。接触面：是物体与地面接触形成的面。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支撑面：是物体与地面接触形成支撑点的支撑面：是物体与地面接触形成支撑点的支撑面：是物体与地面接触形成支撑点的 连线与地面构成的面。连线与地面构成的面。连线与地面构成的面。连线与地面构成的面。一、结构的稳定性支撑面支撑面支撑面支撑面-37-活动活动活动活动3 3：不倒翁不倒翁不倒翁不倒翁 第一步：第一步：第一步：第一步：观察不倒翁并观察不倒翁并观察不倒翁并观察不倒翁并思考为什么它不会倒地？思考为什么它不会倒地？思考为什么它不会倒地？思考为什么它不会倒地？一、结构的稳定性2 2影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：-38-活动活动活动活动3 3：不倒翁不倒翁不倒翁不倒翁 第一步：第一步：第一步：第一步：观察不倒翁并观察不倒翁并观察不倒翁并观察不倒翁并思考为什么它不会倒地？思考为什么它不会倒地？思考为什么它不会倒地？思考为什么它不会倒地？第二步：第二步：第二步：第二步：思考通过改变思考通过改变思考通过改变思考通过改变什么可以使不倒翁倒地？什么可以使不倒翁倒地？什么可以使不倒翁倒地？什么可以使不倒翁倒地？一、结构的稳定性2 2影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：-39-活动活动活动活动3 3：不倒翁不倒翁不倒翁不倒翁 第一步：第一步：第一步：第一步：观察不倒翁并观察不倒翁并观察不倒翁并观察不倒翁并思考为什么它不会倒地？思考为什么它不会倒地？思考为什么它不会倒地？思考为什么它不会倒地？第二步：第二步：第二步：第二步：思考通过改变思考通过改变思考通过改变思考通过改变什么可以使不倒翁倒地？什么可以使不倒翁倒地？什么可以使不倒翁倒地？什么可以使不倒翁倒地？结论结论3：结构的稳定性与结构的稳定性与重心位重心位置的高低置的高低有关。有关。一、结构的稳定性2 2影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：-40-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 一、结构的稳定性-41-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 一、结构的稳定性-42-一、结构的稳定性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 -43-比萨斜塔为何斜而不倒？比萨斜塔为何斜而不倒？比萨斜塔为何斜而不倒？比萨斜塔为何斜而不倒？意大利 一、结构的稳定性-44-比萨斜塔为何斜而不倒？比萨斜塔为何斜而不倒？比萨斜塔为何斜而不倒？比萨斜塔为何斜而不倒？意大利 重心的垂线位置与底重心的垂线位置与底面积示意图面积示意图一、结构的稳定性-45-比萨斜塔为何斜而不倒？比萨斜塔为何斜而不倒？比萨斜塔为何斜而不倒？比萨斜塔为何斜而不倒？意大利 结论结论结论结论4 4：对于一个结构对于一个结构对于一个结构对于一个结构而言，如果重心所在的垂线而言，如果重心所在的垂线而言，如果重心所在的垂线而言，如果重心所在的垂线落在结构底面范围内，就是落在结构底面范围内，就是落在结构底面范围内，就是落在结构底面范围内，就是稳定的。稳定的。稳定的。稳定的。重心的垂线位置与底重心的垂线位置与底面积示意图面积示意图一、结构的稳定性-46-辽宁瑞州古塔，现辽宁瑞州古塔，现存塔身高存塔身高10米，塔身向米，塔身向东北方向倾斜东北方向倾斜12度，塔度，塔尖水平位移尖水平位移1.7米。该塔米。该塔建成之后虽几经地震与建成之后虽几经地震与洪水破坏，却始终斜而洪水破坏，却始终斜而不倒，堪称奇迹。不倒，堪称奇迹。小资料：中国的斜塔小资料：中国的斜塔GG一、结构的稳定性-47-辽宁瑞州古塔，现辽宁瑞州古塔，现存塔身高存塔身高10米，塔身向米，塔身向东北方向倾斜东北方向倾斜12度，塔度，塔尖水平位移尖水平位移1.7米。该塔米。该塔建成之后虽几经地震与建成之后虽几经地震与洪水破坏，却始终斜而洪水破坏，却始终斜而不倒，堪称奇迹。不倒，堪称奇迹。小资料：中国的斜塔小资料：中国的斜塔GG一、结构的稳定性-48-应应 用用静态的自行车是如何保持稳定的？一、结构的稳定性一、结构的稳定性-49-分析分析单脚支撑支撑脚与地面的接触点A与前、后轮与地面的接触点B、C构成三点支撑，在地面形成ABC。静态的自行车是如何保持稳定的？ABC一、结构的稳定性-50-分析分析单脚支撑支撑脚与地面的接触点A与前、后轮与地面的接触点B、C构成三点支撑，在地面形成ABC。静态的自行车是如何保持稳定的？ABC自行车的重心能否落在ABC内取决于单脚支撑架的倾斜度。在一定范围内，支撑架与地面的夹角越小（自行车的车身越斜），ABC的面积越大，自行车的重心越容易落在三角形内，稳定性越好。一、结构的稳定性-51-自行车骑起来时，只有两个支撑点，为什么不会倒？自行车骑起来时，只有两个支撑点，为什么不会倒？陀螺静止状态会倾倒，而高速旋转时却可以立起来？陀螺静止状态会倾倒，而高速旋转时却可以立起来？注意！注意！运动状态下与静止状态下物体的稳定条件有所运动状态下与静止状态下物体的稳定条件有所不同。不同。-52-一、结构的稳定性2 2影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：-53-稳定性稳定性一、结构的稳定性2 2影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：-54-稳定性稳定性一、结构的稳定性2 2影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：-55-稳定性稳定性几何形状几何形状几何形状几何形状一、结构的稳定性2 2影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：-56-稳定性稳定性支撑面积支撑面积支撑面积支撑面积几何形状几何形状几何形状几何形状一、结构的稳定性2 2影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：-57-稳定性稳定性支撑面积支撑面积支撑面积支撑面积几何形状几何形状几何形状几何形状重心位置重心位置重心位置重心位置一、结构的稳定性2 2影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：-58-稳定性稳定性支撑面积支撑面积支撑面积支撑面积几何形状几何形状几何形状几何形状重心位置重心位置重心位置重心位置 结构的整体几结构的整体几结构的整体几结构的整体几何结构必须科何结构必须科何结构必须科何结构必须科学合理学合理学合理学合理一、结构的稳定性2 2影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：-59-稳定性稳定性支撑面积支撑面积支撑面积支撑面积几何形状几何形状几何形状几何形状重心位置重心位置重心位置重心位置 支撑面积支撑面积支撑面积支撑面积越大，稳越大，稳越大，稳越大，稳定性越好。定性越好。定性越好。定性越好。结构的整体几结构的整体几结构的整体几结构的整体几何结构必须科何结构必须科何结构必须科何结构必须科学合理学合理学合理学合理一、结构的稳定性2 2影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：-60-稳定性稳定性支撑面积支撑面积支撑面积支撑面积几何形状几何形状几何形状几何形状重心位置重心位置重心位置重心位置 支撑面积支撑面积支撑面积支撑面积越大，稳越大，稳越大，稳越大，稳定性越好。定性越好。定性越好。定性越好。结构的整体几结构的整体几结构的整体几结构的整体几何结构必须科何结构必须科何结构必须科何结构必须科学合理学合理学合理学合理 重心越低，重心越低，重心越低，重心越低，其稳定性其稳定性其稳定性其稳定性越好越好越好越好一、结构的稳定性2 2影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：-61-稳定性稳定性支撑面积支撑面积支撑面积支撑面积几何形状几何形状几何形状几何形状重心位置重心位置重心位置重心位置 支撑面积支撑面积支撑面积支撑面积越大，稳越大，稳越大，稳越大，稳定性越好。定性越好。定性越好。定性越好。结构的整体几结构的整体几结构的整体几结构的整体几何结构必须科何结构必须科何结构必须科何结构必须科学合理学合理学合理学合理 重心越低，重心越低，重心越低，重心越低，其稳定性其稳定性其稳定性其稳定性越好越好越好越好重重心心所所在在的的垂垂线线落落在在结结构构底底面面范范围围内内一、结构的稳定性2 2影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：-62-稳定性稳定性支撑面积支撑面积支撑面积支撑面积几何形状几何形状几何形状几何形状重心位置重心位置重心位置重心位置 支撑面积支撑面积支撑面积支撑面积越大，稳越大，稳越大，稳越大，稳定性越好。定性越好。定性越好。定性越好。结构的整体几结构的整体几结构的整体几结构的整体几何结构必须科何结构必须科何结构必须科何结构必须科学合理学合理学合理学合理 重心越低，重心越低，重心越低，重心越低，其稳定性其稳定性其稳定性其稳定性越好越好越好越好重重心心所所在在的的垂垂线线落落在在结结构构底底面面范范围围内内 影响结构稳定性的各个因素是相互关联的，影响结构稳定性的各个因素是相互关联的，对于具体结构的稳定性的分析要综合考虑各对于具体结构的稳定性的分析要综合考虑各种因素。种因素。一、结构的稳定性2 2影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：-63-学以致用：如果你是设计师 讨论：为学校设计一个篮球架。从结构讨论：为学校设计一个篮球架。从结构的稳定性的角度考虑的稳定性的角度考虑,你应该注重哪些方面你应该注重哪些方面的设计？的设计？底座？底座？篮框？篮框？形状？形状？-64-一、结构的稳定性 结构的稳定性在日常生活中有着广泛的运用，结构的稳定性在日常生活中有着广泛的运用，在很多时候我们利用稳定的结构抵抗外力、承在很多时候我们利用稳定的结构抵抗外力、承受负载，另一方面有时也利用不稳定来为我们受负载，另一方面有时也利用不稳定来为我们生活提供便利。生活提供便利。-65-拓展：不稳定结构的利用地动仪的工作原理地动仪的工作原理 在地震多发地区，人们将啤酒瓶之类的物体倒置在地上，利用这一不稳定的结构实现预报地震的功能。-66-hGLFh平衡保持不变，反之跨栏就要绕O轴按逆时针方向转动。对跨栏过程的分析：F FOOGGL Lh h拓展：不稳定结构的利用 请同学们分析为什么不能从相反方向跨越栏杆？-67-12、水泥梁在受力后会发生形变，如图所示，此时它的上、下表面（沿表面）的受力（）。A、上表面受到压力，下表面受到压力 B、上表面受到压力，下表面受到拉力C、上表面受到拉力，下表面受到压力 D、上表面受到拉力，下表面受到拉力13、在2008年北京奥运会比赛场馆的建设过程中结构的稳定性至关重要，下面不是影响结构稳定性的因素是：（）A、建筑物重心位置的高低 B、建筑物的结构形状 C、建筑物与地面支撑面积的大小 D、建筑物的颜色14、家用落地风扇的底座一般做得比较重，这是为了（）。A、增加风扇的强度 B、增加电风扇的稳定性 C、安装电线的需要 D、更加美观15、下列哪种物体利用了重心位置低来保持稳定（）。A、三脚架 B、A字形梯 C、不倒翁 D、大坝BDBC第二节第二节 探探 究究 结结 构构技术与设计技术与设计2 第一章第一章-2-二、结构的强度 结构的强度结构的强度是指是指结构具有的抵抗被外力结构具有的抵抗被外力破坏的能力。破坏的能力。1 1、什么是结构的强度？、什么是结构的强度？在工程技术中，不允许任何构件在正常在工程技术中，不允许任何构件在正常工作情况下被破坏，这就要求构件和材料必工作情况下被破坏，这就要求构件和材料必须有足够的强度。须有足够的强度。-3-二、结构的强度结构强度与稳定性的区别结构强度与稳定性的区别稳定性：指在外力的作用下不容易稳定性：指在外力的作用下不容易翻倒翻倒 （维持原有的平衡状态）（维持原有的平衡状态）强度：指在外力的作用下结构体本身抵强度：指在外力的作用下结构体本身抵 抗遭到抗遭到破坏破坏的能力。的能力。-4-倒也倒也倒也倒也 塌了塌了塌了塌了塌了塌了塌了塌了二、结构的强度-5-二、结构的强度思考：思考：2 2、结构为什么会遭到破坏？、结构为什么会遭到破坏？受到外力受到外力多大的外力会使结构遭到破坏？多大的外力会使结构遭到破坏？-6-二、结构的强度 结构的强度是通过构件和材料来体现的。构件在外力结构的强度是通过构件和材料来体现的。构件在外力作用下会形变，同时构件内部各个质点之间的相互作用力作用下会形变，同时构件内部各个质点之间的相互作用力发生了改变，这种作用力的改变称作为发生了改变，这种作用力的改变称作为内力内力。二、结构的强度（一）强度与应力（一）强度与应力如何来理解内力呢？如何来理解内力呢？-7-外力内力内力PN内力，就是用来内力，就是用来抵抗外力与变形，并力图使变形部分复原的力抵抗外力与变形，并力图使变形部分复原的力。注：内力反映了材料抵抗外力破坏的能力。二、结构的强度-8-弯曲力内内力力左拉力左拉力右拉力右拉力内力内力内力内力右压力右压力 左压力左压力内力内力内力内力图图2:内力抵抗压力示意图内力抵抗压力示意图图图1:内力抵抗拉力示意图内力抵抗拉力示意图图图3:内力抵抗弯曲力示意图内力抵抗弯曲力示意图二、结构的强度-9-一般来说，内力会随外力增大而增大，但达到一个最一般来说，内力会随外力增大而增大，但达到一个最大值后，就不会再增大了。内力有一个最大值。此时，如大值后，就不会再增大了。内力有一个最大值。此时，如果外力再增大，就会破坏结构。果外力再增大，就会破坏结构。汶川地震造成四川旅游直接损失超500亿北京160吨货车压垮桥梁二、结构的强度-10-二、结构的强度 从强度的角度看，外力越大，构件内力随之增大，构从强度的角度看，外力越大，构件内力随之增大，构件被破坏的危险就越大，但仅仅内力的大小还不能确切件被破坏的危险就越大，但仅仅内力的大小还不能确切的反映一个构件的危险程度。那么它还和什么有关呢？的反映一个构件的危险程度。那么它还和什么有关呢？一根筷子和一把筷子的故事一根筷子和一把筷子的故事一根筷子和一把筷子的故事一根筷子和一把筷子的故事 古代有几兄弟经常打架，父亲就给他们现身说法：古代有几兄弟经常打架，父亲就给他们现身说法：一根筷子容易被人折断，两根筷子还是容易折断，三一根筷子容易被人折断，两根筷子还是容易折断，三根筷子有点难根筷子有点难十根筷子就折不断了。从此，几兄十根筷子就折不断了。从此，几兄弟便团结起来。弟便团结起来。为何一根筷子容易断，多根筷子不易断？可见，在外力与材料不变的条件下，构件被破坏的危险程度还与它的横截面积有关。-11-二、结构的强度 应力：是指构件单位横截面积所受的内力。应力：是指构件单位横截面积所受的内力。N/A N/A:应力；应力；N N：内力；：内力；A A：横截面积：横截面积 国际单位：国际单位：帕（帕（PaPa）牛（牛（N N）兆帕（兆帕（MPaMPa）由公式可知，在由公式可知，在内力不变内力不变的情况下，构件的的情况下，构件的截面积越大，应力越小，危险性就越小。截面积越大，应力越小，危险性就越小。平方米（平方米（m m2 2）-12-二、结构的强度 应力：是指构件单位横截面积所受的内力。应力：是指构件单位横截面积所受的内力。N/A N/A 当外力大于内力的最大值，或者结构受到的应力当外力大于内力的最大值，或者结构受到的应力大于许用应力时，结构就会被破坏。大于许用应力时，结构就会被破坏。应力有一个最大值，称为许用应力。对应最大内力。应力有一个最大值，称为许用应力。对应最大内力。结构的最大内力越大，要破坏它所需的外力也就结构的最大内力越大，要破坏它所需的外力也就越大，也可以说，它的强度越大。越大，也可以说，它的强度越大。强度可以通过强度可以通过应力应力来衡量。来衡量。-13-二、结构的强度剪应力或切应力剪应力或切应力剪应力或切应力：与截面相切的应力。剪应力或切应力：与截面相切的应力。正应力或反向应力：与截面垂直的应力；正应力或反向应力：与截面垂直的应力；正应力或反向应力正应力或反向应力-14-如何判断外力能否破坏结构？如何判断外力能否破坏结构？二、结构的强度1 1、假设内力等于外力，计算出应力，与许、假设内力等于外力，计算出应力，与许用应力比较，如果大于许用应力，结构会被用应力比较，如果大于许用应力，结构会被破坏。破坏。2 2、由许用应力计算出最大内力，如果外力、由许用应力计算出最大内力，如果外力比最大内力还要大，则结构会被破坏。比最大内力还要大，则结构会被破坏。-15-二、结构的强度-16-二、结构的强度 实例实例：如下图是一混凝土方柱的示意图，：如下图是一混凝土方柱的示意图，这个方柱的许用这个方柱的许用应力为应力为0.5MPa0.5MPa，支柱横截面为边长支柱横截面为边长L=400mmL=400mm的正方形，支柱顶受轴的正方形，支柱顶受轴向压力向压力P=45KNP=45KN，支柱重力，支柱重力G=22KNG=22KN，求支柱的底截面，求支柱的底截面l-ll-l上的应力。上的应力。方柱会不会损坏？方柱会不会损坏？所以应力所以应力=N/A=67000N/(0.4m=N/A=67000N/(0.4m0.4m)0.4m)=418750N/m =418750N/m2 20.419MPa0.419MPa解：根据平衡条件有：解：根据平衡条件有：P+G-N=0P+G-N=0，则则 N=P+G=45KN+22KN=67000NN=P+G=45KN+22KN=67000N，0.419MP0.419MPa a 0.5MPa 0.5MPa方柱不会断方柱不会断-17-思考思考 ：扭绞的绳子为什么不容易拉断？拔河用的绳子为扭绞的绳子为什么不容易拉断？拔河用的绳子为什么要做成这个样子？什么要做成这个样子？二、结构的强度-18-同样的道理，起重机用的同样的道理，起重机用的钢丝绳、悬索桥的钢索等都是钢丝绳、悬索桥的钢索等都是多股合成的。多股合成的。二、结构的强度 在拔河时，绳子受到两边在拔河时，绳子受到两边拉力的作用。内部就产生了抵拉力的作用。内部就产生了抵抗拉力的张力。当张力超过一抗拉力的张力。当张力超过一定值时，绳子就会在应力最大定值时，绳子就会在应力最大的地方被拉断。的地方被拉断。因此拔河用的绳子往往是因此拔河用的绳子往往是用多股细绳绞合在一起而成用多股细绳绞合在一起而成的，的，有效地增大了绳子的横有效地增大了绳子的横截面积，减少了绳子的应力，截面积，减少了绳子的应力，同时，还可以防止它们之间同时，还可以防止它们之间的相对移动，保证各股细绳的相对移动，保证各股细绳同时受力。同时受力。-19-思考：思考：结构强度与哪些因素有关？结构强度与哪些因素有关？二、结构的强度VS纸杯纸杯钢杯钢杯-20-思考：思考：结构强度与哪些因素有关？结构强度与哪些因素有关？二、结构的强度结构的强度与结