复习要点：1、物体的性质和形态是由物体的结构决定的。2、物体的结构是由物体的功能和需要决定的。3、结构是物体组成部分之间的搭配和排列。4、结构的主体框架与构造形式称为“架构”， 结构的各组成部分称为“构件”。5、从力学角度上，结构的本质是： 承受外力，抵抗变形。6、常见结构类型：实心、框架、壳体结构。一、结构与力一、结构与力结构的本质是为了承受力和抵抗变形。结构的本质是为了承受力和抵抗变形。结结构构受受到到哪哪些些力力的的作作用用？发发生生何何种种变变形？形？1、框架结构构件所受到的力压力-构件（柱）压缩变形（短、粗）拉力-构件（杆、索、筋）拉伸变形 （长、细）弯曲力-构件（梁）弯曲变形剪切力-构件剪切变形扭转力-构件扭转变形压力：压力：挤压物体的力。挤压物体的力。趁热打铁！趁热打铁！拉力：拉力：物体所承受的拉拽力。物体所承受的拉拽力。拔河！拔河！弯曲力：弯曲力：作用于物体，使它产生弯曲的力作用于物体，使它产生弯曲的力钓钓 鱼！鱼！剪切力：剪切力：两个距离很近，大小相等，方向相两个距离很近，大小相等，方向相 反，且作用于同一物体上的平行的力。反，且作用于同一物体上的平行的力。修理草坪！修理草坪！剪刀、钢丝钳剪刀、钢丝钳扭转力：扭转力：反方向向物体两端均匀施力，使物反方向向物体两端均匀施力，使物 体发生扭转形变的力。体发生扭转形变的力。拧干衣服！拧干衣服！【观察与思考观察与思考】 日常生活中，我们所见到的许多结日常生活中，我们所见到的许多结构的构件都要承受相应的力，请说说书构的构件都要承受相应的力，请说说书包带、椅子腿、单杠横杆、螺丝刀、剪包带、椅子腿、单杠横杆、螺丝刀、剪刀剪的纸条各受什么力？刀剪的纸条各受什么力？ 2、梁的概念： 构件件在受到与构件纵轴线相垂直的外力作用时会发生弯曲变形，产生弯曲变形的构件，称为“梁”。 “ 梁”是在框架结构中最容易因受力发生变形的构件，所以“梁”是结构受力分析的重点。常规梁（双支点）常规梁（双支点）悬臂梁（单支点）悬臂梁（单支点）垂垂直直梁梁梁的三种形式：梁的三种形式：3、荷载的概念： 结构所承受的外力是作用在结构上的荷载引起的。荷载有“恒载”和“活载”之分：恒载-不随时间变化而变化的永久性荷载如：结构自重等。活载-随情况变化而变化的可变性荷载 如：自然荷载中的风、雪等柱、杆（索）、梁的受力柱、杆（索）、梁的受力二、二、【案例分析案例分析1】单杠结构与受力单杠结构与受力杠体、立柱、拉杆杠体、立柱、拉杆1 1、单杠的结构单杠的结构（构件）？（构件）？2、杠体的受力与变形杠体的受力与变形 单杠的杠体可视为梁，运动员在杠体上作各种动作时，对杠体施加了外力，包括人体质量和回转运动产生的离心力，使杠体产生弯曲变形。 杠体弯曲变形的方向总是朝着人体所在的瞬间位置的方向发生弯曲。杠体立柱拉杆单杠结构示意图单杠结构示意图3、立柱、拉杆的受力与变形、立柱、拉杆的受力与变形后拉杆前拉杆 单杠的立柱是总荷载的主支撑点，当人体静挂或静骑在杠体上时，两根立柱只承受压力。 当人体回转到单杠的一侧时，经过杠体传到立柱上端的外力将对立柱产生弯矩M，使立柱产生弯曲变形的趋势，此时立柱就相当于根部固定于地基的垂直梁。 立柱根部与地面的牢固连接，在拉杆的共同作用下，抵抗立柱发生变形。MM【案例案例2】棚室屋架结构与受力棚室屋架结构与受力前坡面前坡面后坡面后坡面梁梁立柱立柱棚室屋架结构示意图棚室屋架结构示意图立柱立柱梁梁后墙后墙后坡板后坡板前坡面前坡面1、棚室荷载与立柱受力：、棚室荷载与立柱受力： 棚室屋面、梁、立柱和墙等构件，共同组成了支撑荷载的棚室结构系统。这里的荷载有恒载和活载之分。 对于立柱来说，承载的荷载包括：屋面、梁的质量（结构自重）产生的恒载；雪、风等产生的活载。棚室屋架结构示意图立柱梁后墙后坡板前坡面立柱P1P2M弯矩示意图 荷载中的风载，情况比较复杂，它与风的大小，方向有关。将风载生成的作用力分解为沿立柱轴线和垂直于立柱轴线的两个方向的分力后，其受力情况如图所示。 M为受到垂直于立柱方向的力而形成的弯矩。 通过合理设计，立柱将会抵抗压缩与弯曲两类变形。风载风载结构自重、雪结构自重、雪2、梁的受力： 对于梁来说，承载荷载包括：屋面（结构自重）产生的恒载；雪、风等产生的活载。 对棚室的支撑屋面的梁来说，它受的力被传递到其支撑点（柱或墙）上，通过合理设计，可以使梁不产生明显弯曲。（如在梁的下面增加支撑点）。棚室屋架结构示意图立柱梁后墙后坡板前坡面棚室屋架结构示意图棚室屋架结构示意图立柱立柱梁梁后墙后墙后坡板后坡板前坡面前坡面 拱结构的应用： 拱结构即中间高四周低的弧形的曲面。这种结构对承受荷载有利，荷载作用于拱上，圆拱再把力传到其四周的支撑（梁）上。拱结构的屋面比平板形的屋面在承受风载或雪载时要有利。跨度较大的屋面，多采用拱结构。 3、棚室屋面受力： 棚室屋面采用了拱形结构，所承载的荷载主要是雪、风产生的活载。构件构件 载荷载荷 构件受力构件受力 构件变形构件变形 单杠受力分析过程单杠受力分析过程构件：杠体、立柱、拉杆构件：杠体、立柱、拉杆载荷：结构自重、人体质量载荷：结构自重、人体质量构件受力：压力、弯曲力、拉力构件受力：压力、弯曲力、拉力构件变形：压缩变形、弯曲变形构件变形：压缩变形、弯曲变形 拉伸变形拉伸变形受力分析受力分析常规梁（双支点）常规梁（双支点）悬臂梁（单支点）悬臂梁（单支点）垂垂直直梁梁梁的受力示意图梁的受力示意图压力压力拉力拉力剪切力剪切力梁的受力与变形本质：梁的受力与变形本质：1、梁受力后，一部分受压力而缩短，另一部分受、梁受力后，一部分受压力而缩短，另一部分受拉力而延长，两部分之间有一层不缩短也不伸长，拉力而延长，两部分之间有一层不缩短也不伸长，称为称为中性层中性层.2、对于整个梁来说，弯矩最大的横截面上的应力、对于整个梁来说，弯矩最大的横截面上的应力也最大，这个截面称为也最大，这个截面称为危险截面。危险截面。3、在相同荷载作用下，梁越长，梁的变、在相同荷载作用下，梁越长，梁的变形越大。形越大。4、梁的变形和其剖面尺寸有关。梁的变形量和水平、梁的变形和其剖面尺寸有关。梁的变形量和水平方向尺寸成反比，和垂直方向尺寸的立方成反比。方向尺寸成反比，和垂直方向尺寸的立方成反比。 因此，若要加强梁的抗变形能力，将材料加在高因此，若要加强梁的抗变形能力，将材料加在高度上，会比加在宽度上有效。度上，会比加在宽度上有效。5、梁的抗变形能力和材料有关，为防止混凝土梁、梁的抗变形能力和材料有关，为防止混凝土梁裂变，通常将钢筋安排在梁受拉力一侧。裂变，通常将钢筋安排在梁受拉力一侧。6、梁的变形与荷载位置有关。荷载越靠近中央，、梁的变形与荷载位置有关。荷载越靠近中央，变形量越大。变形量越大。压力压力压力压力压力压力拱拱，能够将作用于拱上的，能够将作用于拱上的荷载荷载压力，传递到四周的压力，传递到四周的支撑上。支撑上。所以，拱结构既利于承载，又美观。一般应用于所以，拱结构既利于承载，又美观。一般应用于较大跨度的情况下。较大跨度的情况下。拱形结构的应用