第一章結(jié)構(gòu)與設(shè)計

第二節(jié)探究結(jié)構(gòu)課堂小游戲哪到底什么樣的結(jié)構(gòu)是穩(wěn)定的，什么樣的結(jié)構(gòu)又是不穩(wěn)定的？如何不借助其他物品讓一煮熟的雞蛋豎立在光滑的桌面上?臺風(fēng)過后物體受到外力作用，原有的平衡狀態(tài)被打破出現(xiàn)的不穩(wěn)定現(xiàn)象。

在臺風(fēng)來之前它是穩(wěn)定的！是什么原因出現(xiàn)了不平衡狀態(tài)？

一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)在荷載的作用下維持其原有平衡狀態(tài)的能力就是結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的因素探究試驗：鐵塊和泡沫的組合體：鐵塊泡沫泡沫鐵塊．．重心[結(jié)論]：1、重心的高低影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。

重心越低,穩(wěn)定性越好;重心越高,穩(wěn)定性越差。（二）影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素它從1174年始建，1350年竣工，經(jīng)歷了176年。但由于塔身過重，地質(zhì)松軟，因此塔身仍以每年1．25毫米的速度向南傾斜。到1999年1月，塔頂比中軸線偏斜已達4．8米。意大利當局為了拯救斜塔，已向全世界廣泛征求保護方案，同時在塔的北側(cè)加壓了830噸的鉛塊，并在塔身的三分之一處加了一圈銅纜，向北牽拉固定。不過斜有斜的好處，每天為“斜”而來的參觀者多達10余萬人，扔下大把大把的銀子。如果它是一座正塔，比薩就不會有今天的風(fēng)光，也就不會有這么多便宜可占了。結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的基本條件：重心所在點的垂線應(yīng)落在結(jié)構(gòu)支撐面內(nèi)。【思考】比薩斜塔為何斜而不倒？重心所在點的垂線落在結(jié)構(gòu)支撐面內(nèi)比薩斜塔不倒的原因是它的重心所在點的垂線落在塔的底面的范圍內(nèi)。當塔傾斜到一定程度，重心的垂線不再落在塔的底面時，塔就會傾倒。

結(jié)構(gòu)的支撐面積支撐面積越大，越穩(wěn)定問題：哪個穩(wěn)定性更好？為什么？結(jié)論

2、結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面的大小影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。支撐面越大越穩(wěn)定，越小越不穩(wěn)定。（區(qū)別支撐面和接觸面）（二）影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素結(jié)構(gòu)的支撐面結(jié)構(gòu)的接觸面：提示：注意接觸面與支撐面的區(qū)分：注意：支撐面≠接觸面。接觸面:是物體與地面接觸形成的面。支撐面:是物體與地面接觸形成支撐點的連線與地面構(gòu)成的面。1、為什么大壩的橫截面總是建成梯形的？想一想：2、為什么許多課桌椅的支撐腳要做成往外傾斜的？這是為了進一步增大與地面接觸所形成的支撐面積，增加穩(wěn)定性。3、結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的形狀影響其穩(wěn)定性（二）影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素[鏈接生活現(xiàn)象]：請同學(xué)們想一想生活中有哪些事例是運用改變結(jié)構(gòu)形狀來增加穩(wěn)定性？設(shè)計與實踐

A字形梯為什么載人時能夠保持穩(wěn)定？如果沒有梯子中間的拉桿將會怎么樣？一般情況下，梯子打開的時候，梯面與地面組成三角形，梯子本身就能站得穩(wěn)。當連接兩個梯面的橫桿拉直時，兩個梯面的上半部分就與橫桿構(gòu)成了穩(wěn)定的三角形，這就進一步加強了梯子的穩(wěn)定性，保證梯子能承受人體的壓力。如果沒有梯子中間的拉桿，載人時就不能保持穩(wěn)定。三角形穩(wěn)定性的應(yīng)用:建筑中廣泛運用了三角形的穩(wěn)定性。房子、橋梁的桁架大多都是由多個三角形構(gòu)成的；鋼架結(jié)構(gòu)的十字梁同樣運用這一原理，在四邊形的框架中用兩條桿件作對角線，形成多個三角形，既節(jié)省了材料，減輕了結(jié)構(gòu)的質(zhì)量，又有效地加強了結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定性。十字鋼梁也是建筑中常用的構(gòu)件，如在高壓輸電的鐵塔、懸索橋的塔架，以及摩天大樓鋼架結(jié)構(gòu)中都被普遍地采用。[教師總結(jié)]：

影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素：

1、重心位置的高低2、結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面的大小3、結(jié)構(gòu)的形狀

拓展：不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)應(yīng)用

（看視頻）不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)應(yīng)用：１.倒置的啤酒瓶可以預(yù)報地震。２.在打水的桶口邊掛一重物，在水面時能自動翻倒打水。要提高這種籃球架的穩(wěn)定性可以怎么做？

在籃球底座上加些比較重的石板之類的重物。是為了使籃球架的重心向后偏移，重心所在點的垂線落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)，達到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的基本條件。還有什么方法嗎？可以增大底座與地面的接觸面，這樣也可以使重心所在點的垂線落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)。??但我們在日常生活中沒有發(fā)現(xiàn)這樣做的，為什么呢？結(jié)構(gòu)的強度是指結(jié)構(gòu)具有抵抗被外力破壞的能力。海嘯大壩二、結(jié)構(gòu)的強度影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的因素二、結(jié)構(gòu)的強度（一）基本概念1、內(nèi)力：構(gòu)件在外力作用下會變形，同時構(gòu)件內(nèi)部各質(zhì)點之間的相互作用力發(fā)生了改變，這種作用力的改變稱作內(nèi)力。外力越大，構(gòu)件內(nèi)力越大。

2、應(yīng)力：構(gòu)件單位截面面積上所受的內(nèi)力。

σ=N/A：σ—應(yīng)力，N—內(nèi)力，A—截面面積3、強度：構(gòu)件和材料抵抗破壞的能力。4、應(yīng)力和強度的關(guān)系：用應(yīng)力來衡量強度應(yīng)力，應(yīng)力小，變形就小，抗變形能力就大。（二）影響結(jié)構(gòu)強度的幾個主要因素

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看視頻）結(jié)構(gòu)的形狀使用的材料結(jié)構(gòu)外部形狀結(jié)構(gòu)的橫截面形狀（二）結(jié)構(gòu)的形狀:

注意：結(jié)構(gòu)形狀對強度的影響有兩點，一是結(jié)構(gòu)的外部形狀，二是結(jié)構(gòu)的橫截面形狀。三角形是框架結(jié)構(gòu)最基本的形狀之一，結(jié)實、穩(wěn)定、材料最少。在四邊形、六邊形構(gòu)件中，加上三角形支撐件，就可大大增加構(gòu)件的牢固程度。A字形梯不采用鋁合金薄片，而采用長方形截面的構(gòu)件。說明構(gòu)件截面的形狀影響著結(jié)構(gòu)的強度。

相同材料，相同截面積，不同截面形狀的構(gòu)件強度不同A.不同橫截面形狀的構(gòu)件所能承受力的程度是不一樣的。B.結(jié)構(gòu)的外形相同，構(gòu)件的截面不同，其強度不一樣。C.相同材料，相同截面積，不同截面形狀的構(gòu)件強度不同。幾種不同截面形狀的構(gòu)件型材在相同結(jié)構(gòu)強度的情況下，具有用料少，質(zhì)量輕等優(yōu)點，被廣泛應(yīng)用。1）鉸連接：被連接的構(gòu)件在連接處不能相對移動，但可相對轉(zhuǎn)動，具體有松螺栓、松鉚、銷接等。三、結(jié)構(gòu)的連接結(jié)構(gòu)的連接是指通過一定的連接物將構(gòu)件組成整體結(jié)構(gòu)影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的因素結(jié)構(gòu)構(gòu)建的連接通常有以下兩類：鉸連接剛連接鉸接2）剛連接：被連接的構(gòu)件在連接處既不能相對移動，也不能相對轉(zhuǎn)動，具體有榫接、膠接、焊接、固定鉚接、螺接等。榫接膠接焊接影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)固的幾個主要因