第二节第二节 探究结构探究结构第一章第一章 结构与设计结构与设计南昌市第十三中学顾问南昌市第十三中学顾问南昌市第十三中学顾问南昌市第十三中学顾问 沈宇喆沈宇喆沈宇喆沈宇喆www.jxjyzy.com惨痛的教训惨痛的教训 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级强震猝然袭来，大地颤抖，山河移位，满目级强震猝然袭来，大地颤抖，山河移位，满目疮痍，生离死别疮痍，生离死别这是新中国成立以来破坏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。性最强、波及范围最大的一次地震。 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。www.jxjyzy.com智利奇迹智利奇迹v2010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。v 死亡人数不到死亡人数不到1000人。人。v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。v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。www.jxjyzy.com影响结构稳固的因素有那些？影响结构稳固的因素有那些？倒也倒也倒也倒也 塌了塌了塌了塌了塌了塌了塌了塌了www.jxjyzy.com一、结构的稳定性一、结构的稳定性 1 1 1结构的稳定性：结构的稳定性：结构的稳定性：结构的稳定性：结构的稳定性：结构的稳定性： 结构在结构在结构在结构在结构在结构在荷载荷载荷载荷载荷载荷载的作用下维持其原有的的作用下维持其原有的的作用下维持其原有的的作用下维持其原有的的作用下维持其原有的的作用下维持其原有的平衡形平衡形平衡形平衡形平衡形平衡形式式式式式式的能力。的能力。的能力。的能力。的能力。的能力。www.jxjyzy.com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？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？ 啤酒瓶正立啤酒瓶正立啤酒瓶正立啤酒瓶正立、倒倒倒倒立放置，哪种放置容立放置，哪种放置容立放置，哪种放置容立放置，哪种放置容易翻倒？易翻倒？易翻倒？易翻倒？观察与思考：观察与思考：www.jxjyzy.com结构的稳定性与哪些因素有关呢？结构的稳定性与哪些因素有关呢？2 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：影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：活动活动活动活动活动活动1 1 1： 人字梯人字梯人字梯人字梯人字梯人字梯 第一步：第一步：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；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：第二步：第二步：在人字梯的上安装拉杆，再将梯子在人字梯的上安装拉杆，再将梯子在人字梯的上安装拉杆，再将梯子在人字梯的上安装拉杆，再将梯子在人字梯的上安装拉杆，再将梯子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。竖立起来，测试梯子的稳定性。竖立起来，测试梯子的稳定性。竖立起来，测试梯子的稳定性。竖立起来，测试梯子的稳定性。竖立起来，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)。www.jxjyzy.com 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在建筑工程中在建筑工程中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被广泛运用。比如：房子、桥梁的桁架大多都是由被广泛运用。比如：房子、桥梁的桁架大多都是由被广泛运用。比如：房子、桥梁的桁架大多都是由多个三角形构成的。多个三角形构成的。多个三角形构成的。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。www.jxjyzy.com应用应用 照相机的支撑架为什么常使照相机的支撑架为什么常使用三脚架而不用其他形状？用三脚架而不用其他形状？静止状态的单车如何保持稳定静止状态的单车如何保持稳定?www.jxjyzy.com活动活动活动活动活动活动2 2 2： 搭桌子搭桌子搭桌子搭桌子搭桌子搭桌子 第一步：第一步：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分别搭建桌子分别搭建桌子A B CA 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，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；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：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观察并分析观察并分析A A AB B BC C C桌子的变化；桌子的变化；桌子的变化；桌子的变化；桌子的变化；桌子的变化； 结论结论结论结论结论结论2 2 2：结构的稳定性与结构的稳定性与结构的稳定性与结构的稳定性与结构的稳定性与结构的稳定性与结构和地面接触所形结构和地面接触所形结构和地面接触所形结构和地面接触所形结构和地面接触所形结构和地面接触所形成的支撑面的大小成的支撑面的大小成的支撑面的大小成的支撑面的大小成的支撑面的大小成的支撑面的大小有关。有关。有关。有关。有关。有关。2 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：影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：www.jxjyzy.com想一想：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这是为了进一步这是为了进一步增大与地面接触所形增大与地面接触所形增大与地面接触所形增大与地面接触所形成的支撑面积，成的支撑面积，成的支撑面积，成的支撑面积，增加增加增加增加稳定性。稳定性。稳定性。稳定性。www.jxjyzy.com 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。www.jxjyzy.com活动活动活动活动活动活动3 3 3： 不倒翁不倒翁不倒翁不倒翁不倒翁不倒翁 第一步：第一步：第一步：第一步：第一步：第一步：观察不观察不观察不观察不观察不观察不倒翁并思考为什么它倒翁并思考为什么它倒翁并思考为什么它倒翁并思考为什么它倒翁并思考为什么它倒翁并思考为什么它不会倒地？不会倒地？不会倒地？不会倒地？不会倒地？不会倒地？ 第二步：第二步：第二步：第二步：第二步：第二步：思考通思考通思考通思考通思考通思考通过改变什么可以使不过改变什么可以使不过改变什么可以使不过改变什么可以使不过改变什么可以使不过改变什么可以使不倒翁倒地？倒翁倒地？倒翁倒地？倒翁倒地？倒翁倒地？倒翁倒地？ 结论结论结论结论结论结论3 3 3：结构的结构的结构的结构的结构的结构的稳定性与稳定性与稳定性与稳定性与稳定性与稳定性与重心位置的重心位置的重心位置的重心位置的重心位置的重心位置的高低高低高低高低高低高低有关。有关。有关。有关。有关。有关。2 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：影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：影响结构稳定性的主要因素：www.jxjyzy.com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？比萨斜塔为何斜而不倒？比萨斜塔为何斜而不倒？意大利 结论结论结论结论结论结论4 4 4：对于一个结对于一个结对于一个结对于一个结对于一个结对于一个结构而言，如果重心所在的构而言，如果重心所在的构而言，如果重心所在的构而言，如果重心所在的构而言，如果重心所在的构而言，如果重心所在的垂线落在结构底面范围内，垂线落在结构底面范围内，垂线落在结构底面范围内，垂线落在结构底面范围内，垂线落在结构底面范围内，垂线落在结构底面范围内，就是稳定的。就是稳定的。就是稳定的。就是稳定的。就是稳定的。就是稳定的。www.jxjyzy.com 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GGwww.jxjyzy.com 总结总结结构的稳定性与什么因素有关？结构的稳定性与什么因素有关？结构的稳定性与什么因素有关？结构的稳定性与什么因素有关？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，对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种因素。于具体结构的稳定性的分析要综合考虑各种因素。 www.jxjyzy.com学以致用：如果你是设计师学以致用：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？www.jxjyzy.com逆向思维逆向思维三星堆出土的陶器三星堆出土的陶器 猜猜它们是做什么用的？猜猜它们是做什么用的？ 讨论：我们现实生活中有没有利用结构的讨论：我们现实生活中有没有利用结构的讨论：我们现实生活中有没有利用结构的讨论：我们现实生活中有没有利用结构的不稳定来工作的工具。不稳定来工作的工具。不稳定来工作的工具。不稳定来工作的工具。www.jxjyzy.com拓展：不稳定结构的利用拓展：不稳定结构的利用地动仪的工作原理地动仪的工作原理 请同学们分析为什么不能从相反方向跨越请同学们分析为什么不能从相反方向跨越请同学们分析为什么不能从相反方向跨越请同学们分析为什么不能从相反方向跨越栏杆？栏杆？栏杆？栏杆？ F FOOGGL Lh hwww.jxjyzy.com 小结小结 2 2 2结构的稳定性：结构的稳定性：结构的稳定性：结构的稳定性：结构的稳定性：结构的稳定性： 结构在结构在结构在结构在结构在结构在荷载荷载荷载荷载荷载荷载的作用下维持其原有的作用下维持其原有的作用下维持其原有的作用下维持其原有的作用下维持其原有的作用下维持其原有平衡平衡平衡平衡平衡平衡 形式形式形式形式形式形式 的能力。的能力。的能力。的能力。的能力。的能力。1.1.影响结构稳固的因素是：影响结构稳固的因素是： 结构的结构的稳定性稳定性和结构的和结构的强度强度3. 3.结构的稳定性与哪些因素有关？结构的稳定性与哪些因素有关？结构的稳定性与哪些因素有关？结构的稳定性与哪些因素有关？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www.jxjyzy.com作业：作业： 观察家庭或学校的一些物体的结观察家庭或学校的一些物体的结构。分析它们是如何使其能够保持一构。分析它们是如何使其能够保持一定的稳定性的？定的稳定性的？