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第二节 典型结构案例分析 结构是怎样受力的,上节回顾 1、什么是架构? 2、结构的定义,什么是构件?,物体的主体框架与构造形式,结构是指物体各个组成部分之间的搭配和排列。 构件:结构的各组成部分。,3、结构的本质是什么?,结构的本质是承受力、抵抗变形,(1)实心结构 (2)框架结构 (3)壳体结构,4、结构分为哪三种常见类型?,5、实心,框架,壳体结构的特征和受力特点?,(3)壳体结构:壳体内空,形态稳定,受力合理,(2)框架结构:几何外形比较复杂,能承受垂直和水平荷载,(1)实体结构:能承受较大的压力,阅读材料,构件受外力作用时,要发生形状或大小的改变,这种改变称为变形。 第一节的实例中,吊车的吊绳承受的力是拉力,拉力所产生的形变为拉伸,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压 缩,组成材料的粒子被推近。拉力和压力都是荷载作用的结果。,当杆件受到与杆纵轴线相垂直的外力作用时,杆件 产生的弯曲,发生弯曲变形时的构件称为梁。 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:,1、单杠受力和变形分析,杠体,立 柱,拉杆,看一段视频(观察单杠受力时的变形),(1)杠体的受力与变形,运动员在杠体上做各种动作,如大回环等,通过握杠体的手,对杠体施加了外力,这些外力包括人体重力、回转运动产生的离心力,杠体受到的力的方向,任意时刻,人对杠体的作用力,其方向,都是从杠体指向人重心所处的瞬间位置。,杠体受力弯曲变形、方向,运动员对杠体施加了外力 使得杠体发生弯曲变形 这种外力称为弯曲力 杠体弯曲变形的方向 与杠体受外力的方向一致 杠体总是朝人体所在的瞬间位置的方向发生弯曲。,(2)立柱的受力与变形分析,单杠的立柱,是总荷载的主支撑点。 总荷载:杠体传到立柱上端的外力(杠体和人体) 认识到:结构中的某构件可能是其他构件的荷载,当人体静挂或静骑在杠体上时,压力,当人体回转到单杠的一侧(如单杠的前面)时,弯矩作用,压力,可见: 同一荷载在静态、动态下,结构承受的外力往往不同,问题:杠体和立柱的上端相连,人的作用力通过杠体作用于立柱,立柱产生弯曲变形趋势,如果要向前发生弯曲,请问同学们,有什么方法可以削弱或抵消这种弯曲呢? 立柱埋深一点 用一个力从反方向拉,(3)拉杆的作用,拉杆:辅助立柱抵抗弯曲变形趋势,2、棚室屋架结构分析,6 后墙 7 通道 5 立柱 1 草帘 3 后屋面 2 塑料棚膜 4 拱架(梁) 9 防渗膜固定槽 10 防渗膜 8 防寒沟 11 混凝土墙,1、荷载与立柱的受力,依据不同的标准,荷载有不同的分类。 (1)按荷载随时间的变化分为: 恒载(永久性荷载):作用于结构上长期不变的荷载 活载(可变性荷载):作用于结构上可变的荷载 例:结构自重、风荷载、雪荷载 立柱杠体、人体,荷载:施加于机械或结构上的外力在力学中 通常被称为荷载。,立柱受压力示意图,立柱,F1:永久性荷载和雪载,F2:立柱基础的反作用力,F :垂直立柱轴线 方向的推力,F:沿立柱轴线方向的压力,M:弯矩,荷载中的风载分析,风的作用力,2、梁的受力,对于梁来说: 恒载:塑料棚膜、后屋面、梁的自重 活载:雪载、风载等,活载雪,粱的受力,粱受力变形示意图,思考:梁的变形是怎样的,怎样防止梁过分弯曲?,梁的上部受到压力,材料被挤压 梁的下部受到张力,材料被拉伸,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、你还有更好的方案吗?,拱结构的应用,拱结构:即中间高四周低呈弧形的曲面。 荷载压力作用于拱上,圆拱再把力传到其四周的支撑上。,认识到: 1、在较大的跨度情况下,建 筑物多采用拱结构。 2、拱结构既有利于承载,又美观,关于外力的一些基本形式,构件所受的外力形式多样,基本形式有弯曲力、拉力、压力、剪切力、扭转力等。 在受外力作用时,构件会发生形状或大小的改变,这种改变称为变形。,(1)钓鱼,弯曲力:作用于物体,使它产生弯曲变形的力(与构件纵轴线相垂直),例 子:使用弓、使用臂力器,(2)拔河,拉力:物体所承受的拉拽力,产生拉伸变形 。,例子:拉面、油条、拉力器,(3)趁热打铁,压力:挤压物体的力,产生压缩变形 。,例子:压订书机、坐板凳、压路机压路,(4)修理草坪,剪切力:两个距离很近,大小相等,方向相 反, 且作用于同一物体上的平行的力。,例 子:剪刀剪纸、钢丝钳钳钢丝,(5)拧干衣服,扭转力:反方向向物体两端均匀施力,使物体发生扭转形变的力。,例子:拧衣服,连线,小结,典型结构案例分析: (1)单杠受力和变形分析 (2)棚室屋架受力与变形分析,分析结构受力的方法: 结构 构件总荷载 恒载、活载,
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