典型结构案例分析 讲课
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第二节 典型结构案例分析
－－结构是怎样受力的
知识回顾
• 1.技术领域中结构的含义？ • 2.什么叫构件？ • 3.结构的力学本质是什么？ • 4.从力学的架构与形态考虑，结构可以分为
哪几类？各举一例。
回顾
1、结构：事物各组成部分之间的有序搭配和排列。 2、构件：一个复杂的结构由许多不同的部分组成,
• 拉力和压力都是 荷载作用的结果。
阅读材料：P11
• 当杆件受到与杆纵轴线相垂直的外力作用时，杆
件产生的变形为 弯曲 • 发生弯曲变形时的构件称为 梁
补充知识1——外力的基本形式
• 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。
• 荷载中的风载，作用于棚室的情况比较复 杂，它与风的作用方向有关。
压力
推力
• 认识到： 不同形式的荷载，同一结构承受的外力也不同
（3）构件——拱的受力
• 拱结构：即中间高四周低呈弧形的曲面。 • 实验：折纸
• 荷载作用于拱上，圆拱再把力传到其四周的支撑上。 • 拱结构对承受荷载有利
• 认识到： • 拱结构既有利于承载，又美观 • 在较大的跨度情况下，建筑物多采用拱结构。
赵州桥
小结
• 典型结构案例分析：
分析结构受力的方法：
（1）单杠受力和变形分析
结构 构件
（2）棚室屋架受力与变形分析 总荷载 恒载、活载
• 补充知识：
1）外力的基本形式 2）荷载
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：拧麻花条
补充知识2——荷载
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。
• 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
• 恒载：塑料棚膜、后屋面、梁（拱架）的自重 • 活载：雪载、风载等
• 荷载作用传到梁上，梁受力变形趋势如图。
• 棚室屋面支撑拱架的 两个支撑点
材料被挤压
材料被拉伸
（2）构件——墙的受力
对于墙（和立柱）来说：
• 恒载：梁（拱架）的质量、屋面（草帘、塑料棚膜） • 活载：雪载、风载等
• 荷载压力——由恒载和活载生成。 • 墙受压力时的情形。
杠体
立 柱
拉杆
立柱、拉杆：共同支 撑杠体并承受荷载。
（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
• 包括人体质量、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。
小球对固定点的作用力，其方向，从固定点指向小 球球心所处的瞬间位置。
（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、撑杆跳高
（2）拔河——
拉力：物体所承受的拉拽力，产生拉伸变形 。 例子：拉力器
（3）趁热打铁——
压力：挤压物体的力，产生压缩变形 。 例子：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。
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的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）
• 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、棚室屋架结构受力分析
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）构件——梁(拱架)的受力
对于梁（拱架）来说：
这些组成部分通常称构件。
3、结构的力学本质：承受力，抵抗变形。
4、结构的分类：实心结构，框架结构，壳体结构
阅读材料（ P11 ），自主完成填空。
• 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 。
• 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。
• 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
• 认识到： 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？
例：结构自重(恒载),风荷载、雪荷载(活载).
（2Βιβλιοθήκη Baidu按荷载的分布形式分为：
集中荷载：施加在结构或构件某一点上的力 线荷载： 施加在结构或构件单位长度上的力 面荷载： 施加在结构或构件单位面积上的力 体荷载： 施加在结构或构件单位体积上的力
1、单杠受力和变形分析
1、单杠受力和变形分析 杠体：是器械的主体
－－结构是怎样受力的
知识回顾
• 1.技术领域中结构的含义？ • 2.什么叫构件？ • 3.结构的力学本质是什么？ • 4.从力学的架构与形态考虑，结构可以分为
哪几类？各举一例。
回顾
1、结构：事物各组成部分之间的有序搭配和排列。 2、构件：一个复杂的结构由许多不同的部分组成,
• 拉力和压力都是 荷载作用的结果。
阅读材料：P11
• 当杆件受到与杆纵轴线相垂直的外力作用时，杆
件产生的变形为 弯曲 • 发生弯曲变形时的构件称为 梁
补充知识1——外力的基本形式
• 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。
• 荷载中的风载，作用于棚室的情况比较复 杂，它与风的作用方向有关。
压力
推力
• 认识到： 不同形式的荷载，同一结构承受的外力也不同
（3）构件——拱的受力
• 拱结构：即中间高四周低呈弧形的曲面。 • 实验：折纸
• 荷载作用于拱上，圆拱再把力传到其四周的支撑上。 • 拱结构对承受荷载有利
• 认识到： • 拱结构既有利于承载，又美观 • 在较大的跨度情况下，建筑物多采用拱结构。
赵州桥
小结
• 典型结构案例分析：
分析结构受力的方法：
（1）单杠受力和变形分析
结构 构件
（2）棚室屋架受力与变形分析 总荷载 恒载、活载
• 补充知识：
1）外力的基本形式 2）荷载
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：拧麻花条
补充知识2——荷载
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。
• 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
• 恒载：塑料棚膜、后屋面、梁（拱架）的自重 • 活载：雪载、风载等
• 荷载作用传到梁上，梁受力变形趋势如图。
• 棚室屋面支撑拱架的 两个支撑点
材料被挤压
材料被拉伸
（2）构件——墙的受力
对于墙（和立柱）来说：
• 恒载：梁（拱架）的质量、屋面（草帘、塑料棚膜） • 活载：雪载、风载等
• 荷载压力——由恒载和活载生成。 • 墙受压力时的情形。
杠体
立 柱
拉杆
立柱、拉杆：共同支 撑杠体并承受荷载。
（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
• 包括人体质量、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。
小球对固定点的作用力，其方向，从固定点指向小 球球心所处的瞬间位置。
（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、撑杆跳高
（2）拔河——
拉力：物体所承受的拉拽力，产生拉伸变形 。 例子：拉力器
（3）趁热打铁——
压力：挤压物体的力，产生压缩变形 。 例子：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。
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的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）
• 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、棚室屋架结构受力分析
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）构件——梁(拱架)的受力
对于梁（拱架）来说：
这些组成部分通常称构件。
3、结构的力学本质：承受力，抵抗变形。
4、结构的分类：实心结构，框架结构，壳体结构
阅读材料（ P11 ），自主完成填空。
• 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 。
• 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。
• 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
• 认识到： 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？
例：结构自重(恒载),风荷载、雪荷载(活载).
（2Βιβλιοθήκη Baidu按荷载的分布形式分为：
集中荷载：施加在结构或构件某一点上的力 线荷载： 施加在结构或构件单位长度上的力 面荷载： 施加在结构或构件单位面积上的力 体荷载： 施加在结构或构件单位体积上的力
1、单杠受力和变形分析
1、单杠受力和变形分析 杠体：是器械的主体