1-2典型结构受力分析——结构是怎样受力的
高中通用技术必修2 02_任务二 认识结构的受力
任务二 认识结构的受力
浙江省嘉善高级中学 鲍建国
江苏凤凰电子音像出版社
情境导入
小明去市场调研可以升降的办公桌。桌面升高后， 他在桌面上放置了一些重物，发现有些办公桌的高度会 稍微回降一些。为什么结构在受力后会发生变化呢？
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新课学习
活动1：探究吊兰盆栽支撑架的受力。 问题1：分析吊兰盆栽支撑架的结构特征？ 问题2：分析吊兰盆栽支撑架不同位置的结构材料与
问题7：思考可以从哪些方面来提高办公桌各构件的受 力？
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新课学习
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课堂小结
1. 从力学角度认识结构。 2. 构件的五种基本受力形式：受压、受拉、受剪切、
受弯曲、受扭转。
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新课学习
活动2：吊兰盆栽支撑架结构模型制作 问题3：观察桐木条的变形情况，分析桐木条的受力形式？ 问题4：结构还有哪些受力形式？
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新课学习
活动3：升降桌模型的受力形式分析。 学生分组探究上节课制作的简易升降桌模型，观察承重 后的结构变化，分析不同构件的受力形式。 问题5：升降桌在升高及放置重物后不同部位的形状有哪些变化？ 问题6：分析不同部位构件的受力形式？
结构力学第三章静定结构受力分析
MA
0, FP
l 2
YB
l
0,YB
FP 2
()
Fy
0,YA
YB
0,YA
YB
Fp 2
()
例2: 求图示刚架的约束力 q
C
A
ql
l
l
l
B
A
ql
ql
C
XC
YC
FNAB
解:
Fy 0,YC 0
MA
0, ql
l 2
XC
l
0,
XC
1 2
ql()
弹性变形，而附属部分上的荷载可使其自身和基本部分均产生内力和 弹性变形。因此，多跨静定梁的内力计算顺序也可根据作用于结构上 的荷载的传力路线来决定。
40k N
80k N·m
20k N/m
AB
CD
EF
G
H
2m 2m 2m 1m 2m 2m 1m
4m
2m
50构造关系图 40k N
C 20 A B 50
Fy 0,YA YB 2ql 0,YA ql() 3)取AB为隔离体
2)取AC为隔离体
Fy 0, YC YA ql 0
Fx 0, XB X A ql / 2()
l MC 0, X A l ql 2 YB l 0, X A ql / 2()
A
B
C D E FG
1m 1m 2m 2m 1m 1m
A C D E FG B
13 17
26 8
7 15 23 30
（完整版）结构力学最全知识点梳理及学习方法
（完整版）结构⼒学最全知识点梳理及学习⽅法第⼀章绪论§1-1 结构⼒学的研究对象和任务⼀、结构的定义:由基本构件（如拉杆、柱、梁、板等）按照合理的⽅式所组成的构件的体系，⽤以⽀承荷载并传递荷载起⽀撑作⽤的部分。
注：结构⼀般由多个构件联结⽽成，如：桥梁、各种房屋（框架、桁架、单层⼚房）等。
最简单的结构可以是单个的构件，如单跨梁、独⽴柱等。
⼆、结构的分类：由构件的⼏何特征可分为以下三类1．杆件结构——由杆件组成，构件长度远远⼤于截⾯的宽度和⾼度，如梁、柱、拉压杆。
2．薄壁结构——结构的厚度远⼩于其它两个尺度，平⾯为板曲⾯为壳，如楼⾯、屋⾯等。
3．实体结构——结构的三个尺度为同⼀量级，如挡⼟墙、堤坝、⼤块基础等。
三、课程研究的对象材料⼒学——以研究单个杆件为主弹性⼒学——研究杆件（更精确）、板、壳、及块体（挡⼟墙）等⾮杆状结构结构⼒学——研究平⾯杆件结构四、课程的任务1．研究结构的组成规律，以保证在荷载作⽤下结构各部分不致发⽣相对运动。
探讨结构的合理形式，以便能有效地利⽤材料，充分发挥其性能。
2．计算由荷载、温度变化、⽀座沉降等因素在结构各部分所产⽣的内⼒，为结构的强度计算提供依据，以保证结构满⾜安全和经济的要求。
3．计算由上述各因素所引起的变形和位移，为结构的刚度计算提供依据，以保证结构在使⽤过程中不致发⽣过⼤变形，从⽽保证结构满⾜耐久性的要求。
§1-2 结构计算简图⼀、计算简图的概念：将⼀个具体的⼯程结构⽤⼀个简化的受⼒图形来表⽰。
选择计算简图时，要它能反映⼯程结构物的如下特征：1．受⼒特性（荷载的⼤⼩、⽅向、作⽤位置）2．⼏何特性（构件的轴线、形状、长度）3．⽀承特性（⽀座的约束反⼒性质、杆件连接形式）⼆、结构计算简图的简化原则1．计算简图要尽可能反映实际结构的主要受⼒和变形特点．．．．．．．．．．．．．．，使计算结果安全可靠；2．略去次要因素，便于．．。
．．分析和．．．计算三、结构计算简图的⼏个简化要点1．实际⼯程结构的简化：由空间向平⾯简化2．杆件的简化：以杆件的轴线代替杆件3．结点的简化：杆件之间的连接由理想结点来代替（1）铰结点：铰结点所连各杆端可独⾃绕铰⼼⾃由转动，即各杆端之间的夹⾓可任意改变。
建筑力学(8章)
第8章 静定结构的受力分析
复杂桁架
复杂桁架是不按照铰接三角 形规则组成, 它的几何不变 性需要用零载法(来判别。
第8章 静定结构的受力分析
1. 结点法 由于桁架的杆件内力只有轴力, 且每根杆件具有一个均匀的 轴力, 所以, 由多少杆件组成的桁架将只有杆件数的未知轴力数。 对于总共b个杆件用j个铰结点的连接起来的静定平面桁架，其 中与基础相连的支座约束数为r个，则具有未知力个数b+r，则有
Fx 0 Fy 0
FN 25 60 0
FN 25 60kN
FN 23 0
FN 23 0
第8章 静定结构的受力分析
Fx13 60kN FN 12 60kN Fy13 30kN FN 25 60kN FN 23 0
Fx 0 Fy 0
D XD
XA A
YA
B YB
C
YD
XD
D
E YE
F YF
第8章 静定结构的受力分析
一、单元的形式及未知力
结点：桁架的结点法、刚架计算中已知Q求N时取结点为单元。 杆件：静定梁的计算、刚架计算中已知M求Q时取杆件为单元。 杆件体系：桁架、刚架计算的截面法取杆件体系为单元。
P
P
P1
P2
P
P
P1
杆件体系 单元
建 筑 力 学
第8章 静定结构的受力分析
第8章 静定结构的受力分析
基本要求： 了解静定结构受力分析的方法及简化计算方法；
掌握 静定结构的一般性质； 理解 梁、 拱、刚架和桁架的受力特点。 教学内容： ﹡静定结构受力分析方法 ﹡静定结构的一般性质 ﹡各种结构型式的受力特点
第8章 静定结构的受力分析
考研结构力学知识点梳理
第一章结构的几何构造分析1.瞬变体系：本来是几何可变，经微小位移后，又成为几何不变的体系，成为瞬变体系。
瞬变体系至少有一个多余约束。
2.两根链杆只有同时连接两个相同的刚片，才能看成是瞬铰。
3.关于无穷远处的瞬铰：（1）每个方向都有且只有一个无穷远点，（即该方向各平行线的交点），不同方向有不同的无穷远点。
（2）各个方向的无穷远点都在同一条直线上（广义）。
（3）有限点都不在无穷线上。
4.结构及和分析中的灵活处理：（1）去支座去二元体。
体系与大地通过三个约束相连时，应去支座去二元体；体系与大地相连的约束多于4个时，考虑将大地视为一个刚片。
（2）需要时，链杆可以看成刚片，刚片也可以看成链杆，且一种形状的刚片可以转化成另一种形状的刚片。
5.关于计算自由度：（基本不会考）（1）W>0,则体系中缺乏必要约束，是几何常变的。
（2）若W=0，则体系具有保证几何不变所需的最少约束，若体系无多余约束，则为几何不变，若有多余约束，则为几何可变。
（3）W<0，则体系具有多与约束。
W≤0是保证体系为几何不变的必要条件，而非充分条件。
若分析的体系没有与基础相连，应将计算出的W减去3.第二章静定结构的受力分析1.静定结构的一般性质：（1）静定结构是无多余约束的几何不变体系，用静力平衡条件可以唯一的求得全部内力和反力。
（2）静定结构只在荷载作用下产生内力，其他因素作用时，只引起位移和变形。
（3）静定结构的内力与杆件的刚度无关。
（4）在荷载作用下，如果仅靠静定结构的某一局部就可以与荷载维持平衡，则只有这部分受力，其余部分不受力。
（5）当静定结构的一个内部几何不变部分上的荷载或构造做等效变换时，其余部分的内力不变。
（6）静定结构有弹性支座或弹性结点时，内力与刚性支座或刚性节点时一样。
解放思想：计算内力和位移时，任何因素都可以分别作用，分别求解，再线性叠加，以将复杂问题拆解为简单情况处理。
2.叠加院里的应用条件是：用于静定结构内力计算时应满足小变形，用于位移计算和超静定结构的内力计算时材料还应服从胡克定律，即材料是线弹性的。
建筑力学课件：典型梁的受力分析
本课件将为你详细介绍典型梁的受力分析，帮助你理解梁的作用、分类、内 力与受力分析，以及梁的抗弯承载力计算等重要概念。
什么是梁及其作用
通过简单有力的示意图，我们将探索梁是如何在建筑中起到承重和支撑的作用，同时介绍不同类型的梁 以及它们的特点。
典型梁的结构形式
实心梁
采用一整段实心材料构成，常用于小型建筑结 构中，如房屋的楼板。
内力计算
利用静力学和弯矩方程等方法，计算 梁上任意位置的内力，并确定梁的最 大弯矩点。
梁的抗弯承载力计算
探索梁的抗弯能力及其计算方法，包括应力分布、截面形状选择和材料弹性 模量等关键概念。
梁的切割力与剪切应力分析
了解在梁内部发生的纵向力对截面的影响，以及如何计算梁的剪切力和剪切 应力。
典型梁的受力图与内力图绘制
受力图
绘制梁上各点的受力情况，包括轴力、弯矩和剪 力。
内力图
用图形表示梁上各点的内力大小和方向，用于分 析梁的结构稳定性。
梁的挠曲计算
研究梁在受到弯曲力作用下的变形情况，并探索梁的挠度计算方法和了解梁在轴向力作用下的变形和内力响应，以及如何计算梁的轴向应力和轴 向变形。
钢筋混凝土梁
由混凝土和钢筋构成，在大型建筑结构中被广 泛使用，如桥梁和高层建筑。
钢梁
由钢材制成，具有很高的强度和刚度，常用于 框架结构和工业建筑。
复合梁
由不同材料组合而成，充分利用各种材料的优 点，常见于跨越大距离的桥梁。
典型梁的载荷类型
单点载荷
在梁的一个特定点上施加 的力，如柱子的重力或设 备的集中负载。
均匀分布载荷
在梁的长度范围内均匀分 布的力，如楼板上的自重 或人员的分布负载。
第三章 静定结构的受力分析
第三章静定结构的受力分析学习目的和要求不少静定结构直接用于工程实际，另外，它还是静定结构位移计算及超静定结构的计算基础。
所以静定结构的内力计算是十分重要的，是结构力学的重点内容之一。
通过本章学习要求达到：1、练掌握截面内力计算和内力图的形状特征。
2、练掌握截绘制弯矩图的叠加法。
3、熟练掌握截面法求解静定梁、刚架及其内力图的绘制和多跨静定梁及刚架的几何组成特点和受力特点。
4、了解桁架的受力特点及按几何组成分类。
熟练运用结点法和截面法及其联合应用，会计算简单桁架、联合桁架既复杂桁架。
5、掌握对称条件的利用；掌握组合结构的计算。
6、熟练掌握截三铰拱的反力和内力计算。
了解三铰拱的内力图绘制的步骤。
掌握三铰拱合理拱轴的形状及其特征学习内容梁的反力计算和截面内力计算的截面法和直接内力算式法；内力图的形状特征；叠加法绘制内力图；多跨静定梁的几何组成特点和受力特点。
静定梁的弯矩图和剪力图绘制。
桁架的特点及分类，结点法、截面法及其联合应用，对称性的利用，几种梁式桁架的受力特点，组合结构的计算。
三铰拱的组成特点及其优缺点；三铰拱的反力和内力计算及内力图的绘制；三铰拱的合理拱轴线。
§3.1梁的内力计算回顾一、截面法1、平面杆件的截面内力分量及正负规定：轴力N (normal force) 截面上应力沿轴线切向的合力以拉力为正。
剪力Q (shearing force)截面上应力沿轴线法向的合力以绕隔离体顺时针转为正。
弯矩M (bending moment) 截面上应力对截面中性轴的力矩。
不规定正负，但弯矩图画在拉侧。
2、截面内力计算的基本方法：截面法：截开、代替、平衡。
内力的直接算式：直接由截面一边的外力求出内力。
1、轴力=截面一边的所有外力沿轴切向投影代数和。
2、剪力=截面一边的所有外力沿轴法向投影代数和，如外力绕截面形心顺时针转动，投影取正否则取负。
3、弯矩=截面一边的所有外力对截面形心的外力矩之和。
弯矩及外力矩产生相同的受拉边。
2结构计算简图物体受力分析
建筑结构的支座通常分为固定铰支座，可 动铰支座，和固定(端)支座三类。
第二章
1 绪论 2 简图受力分析 3 力系简化 4 平面力系简化 5 几何组成分析 6 静定结构内力 7 轴向拉压 8 剪切和扭转 9 梁的应力 10 组合变形 11 梁和结构位移 12 力法 13 位移法 14 力矩分配法 15 压杆稳定
第二章
1 绪论 2 简图受力分析 3 力系简化 4 平面力系简化 5 几何组成分析 6 静定结构内力 7 轴向拉压 8 剪切和扭转 9 梁的应力 10 组合变形 11 梁和结构位移 12 力法 13 位移法 14 力矩分配法 15 压杆稳定
结构计算简图 物体受力分析 3、光滑铰链约束（简称铰约束）
结构计算简图 物体受力分析
2、力的三要素： 力的大小 、力的方向 、力的作用点 。 3、 力的图示法
力具有大小和方向， 所以说力是矢量(vector )。 可以用一带箭头的直 线段将力的三要素 表示出来，
如图所示。
第二章
1 绪论 2 简图受力分析 3 力系简化 4 平面力系简化 5 几何组成分析 6 静定结构内力 7 轴向拉压 8 剪切和扭转 9 梁的应力 10 组合变形 11 梁和结构位移 12 力法 13 位移法 14 力矩分配法 15 压杆稳定
结构计算简图 物体受力分析
4．链杆约束
链杆就是两端铰接而中间不受力的刚性直杆，由此所 形成的约束称为链杆约束。这种约束只能限制物体沿链 杆轴线方向上的移动。链杆可以受拉或者是受压，但不
能限制物体沿其他方向的运动和转动，所以，链杆约束
的约束反力沿着链杆的轴线，其指向假设。
第二章
1 绪论 2 简图受力分析 3 力系简化 4 平面力系简化 5 几何组成分析 6 静定结构内力 7 轴向拉压 8 剪切和扭转 9 梁的应力 10 组合变形 11 梁和结构位移 12 力法 13 位移法 14 力矩分配法 15 压杆稳定
典型案例分析-结构是怎样受力
力在结构的各个部分之间传递，确保力的平衡和稳定。
3 应力和应变
受力后，结构的材料会发生应力和应变，这需要根据材料的性质进行合理的设计。
典型案例一：桥梁结构
悬索桥
特点是主梁悬挂在主塔上，通 过悬索支撑。
拱桥
通过拱形结构均匀分配力，能 够承受大跨度的荷载。
梁桥
由梁和支撑结构组成，适合较 小跨度和荷载。
典型案例分析-结构是怎 样受力
在这个演示中，我们将探讨结构受力的基本原理，并通过典型的桥梁、建筑 和机械结构案例来展示这些原理。
引言
结构是指由不同部分组合而成的整体，它们通过相互作用和受力来保持稳定。 了解结构受力的基本原理对于设计和维护安全可靠的结构至关重要。
结构受力的基本原理
1 力的作用
结构受到来自外部和内部的力的作用，如重力、风力、荷载等。
3
滑轨结构
使用滑动轨道来达到精密控制和平滑运动。
结构受力的重要因素
1 荷载类型
不同类型的荷载会对结构产生不同的影响，如静载、动载和自重等。
2 材料特性
结构的材料特性如强度、刚度、脆性等会影响其受力性能。
3 环境因素
温度变化、湿度、风力等环境因素也会对结构的受力产生影响。
总结和展望
通过对典型案例的分析，我们了解了结构受力的基本原理和重要因建造更安全、可持续的结 构。
典型案例二：建筑结构
钢结构
使用高强度钢材建造的结 构，轻巧且能够承受巨大 的重量。
混凝土结构
由混凝土块、板或柱组成 的结构，具有优异的抗压 强度。
木结构
使用木材构建的结构，具 有良好的耐震性和环保性。
典型案例三：机械结构
1
齿轮传动
四川通用技术教学标准及学业评价
一、知识性水平及标准1、了解：说出、知道、了解、认识、熟悉2、理解：说明、理解、解释、比较、权衡、找出、选择、识别、调查3、迁移应用：掌握、分析、归纳、概括、确定、判断、优化、改进二、技能性水平及标准1、模仿：模仿、尝试2、独立操作：会、能、学会、进行、完成、识读、绘制、画出、检测、安装、操作、运用、使用、选择1.1 架构：物体的主体框架与构造形式，一般称为架构。
（教材P4）结构：结构是指物体的各组成部分之间的他配合排列，确定的搭配和排列决定了物体的性质和形态。
结构的各组成部分，通常称为构件。
（教材P6，结构的涵义）结构是可承受一定力的架构形态，它可用来抵抗引起形态和大小改变的力。
简单地说，结构是为了承受力和抵抗形变，这便是结构的本质。
（教材P6，从力学的角度理解）结构的分类：1、从力学的架构与形态来分⑴实心结构⑵框架结构⑶壳体结构。
（教材P6）2、从结构的几何形态来分⑴缆索结构⑵桁架结构⑶空间桁架结构⑷球形空间桁架结构。
（教材P9）注：牚——读“撑”或“称”,在教材中应读作“称”桁——读“横”1.2 构件受外力作用发生形状或大小的改变称变形，拉力产生的变形称拉伸，压力产生的变形称压缩，杆件受与杆纵轴线垂直的外力作用产生的变形称弯曲，发生弯曲变形的构件称梁单杠：使杠体发生弯曲变形的外力称弯曲力，经杠体传到立柱上端将会对立柱产生弯矩M，使立柱产生弯曲变形的趋势，此时地基和拉杆对立柱的反作用力产生一个平衡的弯矩M’结构承受的负荷称荷载，荷载有恒载与活载之分，荷载不随时间变化而变化的叫永久性荷载，荷载随情况变化而变化的叫可变性荷载。
例如，房屋的屋顶与雪载、风载等结构在承受荷载时：因荷载分布不均匀、不对称而产生的力称扭力，如桥等；在结构的交接处承受的剪切力，如梯子的横梁与支柱、大坝因水深变化而要承受的剪切力关于粱：梁受力与形变的拉应力和压应力的表示是“+”和“-”，梁的中性面；梁受力时弯矩最大的截面上应力也最大，该截面称危险截面梁受力时：梁越长变形越大，梁的变形和它的剖面尺寸有关，梁抗变形的能力和材料有关，梁的变形和材料的弹性系数成反比，越靠近梁的中央变形量就越大关于拱：拱是一种曲线形结构，拱在竖向荷载作用下的水平反力方向是指向内的（称为推力），拱结构一般比梁结构经济，拱结构可以跨越较大的跨度，并且美观拱的结构形式有三种①三铰拱②两铰拱③无铰拱；常见拱多为圆弧拱、抛物线拱；拱的应用有拱门、拱桥、棚室顶盖等1.3 内力：是用来抵抗外力与形变，并力图使变形部分复原的力。
典型结构受力分析结构是怎样受力的
1、结构的含义及本质 2、结构的基本分类有哪些，分类的标准
是什么？
结论：不同结构，具有不同的功能，能承受不 同的力，抵抗不同的变形。结构如何受力？如
何抵抗住变形呢？
第二节 典型结构案例分析
－－结构是怎样受力的
1、单杠受力和变形分析
• 看一段视频
杠体
名词解释
立
外力柱
拉杆
荷载
（1）杠体的受力
同一荷载在静态、动态下， 结构承受的外力往往不同
杠体受到的力的方向
• 弯曲力：人对杠体施加的外力，包括人体质量和回 转运动产生的离心力，使得杠体发生弯曲变形
杠体受力变形总结：
• 运动员对杠体施加了外力，使得杠体发生弯曲变 形
• 杠体弯曲变形的方向：随人体回转所到的空间位 置的变化而变化，即杠体总是朝着人体所在的瞬 间位置的方向发生弯曲
单摆实验示意图
我们的观察首先从鸡蛋，特别是从蛋壳开始。蛋壳是由94% 的碳酸钙（以方解石晶体的形式）、1%的碳酸镁、1%的磷 酸钙和4%的蛋白质构成的。方解石晶体基本上是随意排列 的，因此在晶体之间形成了许许多多的小孔，这些蛋孔可以 让空气和湿气能通过，而空气和湿度对于雏鸡，当然还有细 菌（比如沙门氏菌）的生存来说是必不可少的。
F
球
小球对固定点的作用力的方向，从固定 点指向小球球心所处的瞬间位置。
• 运动员在杠体上转动，其侧视图与 单摆类似：杠体相当于固定点，人 相当于小球。
• 所以，任意论一：
杠体总是朝着人体所在的瞬间
位置的方向上发生弯曲。
（2）立柱的受力与变形分析
拱上，圆拱再把力传到其四周的支撑上。
• 拱结构优点：利于承载，美观
赵州桥
小试验 ——比较不同形状的纸板承受压力的大小
结构力学-2结构的计算简图
结构计算简图选择的主要原则：
⑴ “存本去末” — 保留主要因素，略去次要因素，使计算简图能 反映出实际结构的主要受力特征。
⑵ “计算简便” — 从实际出发，根据需要与可能，力求使计算简 图便于计算。
结构计算简图简化的内容：
⒈ 结构体系的简化：
空间杆系结构
平面杆系结构
⒉ 杆件的简化：
因为Δ本身又是荷载FP的函数, 所以柱子的变 形和内力都将是非线性的。
几何非线性： 结构的变形或位移较大, 乃至必须在结构变形后的位形上应
用平衡条件。
在竖向荷载作用下, 若柱顶的侧移Δ相对于荷 载偏心距 e 而言是微小的, 则可以近似地在柱子的 B 原始位形上应用平衡条件, 即认为柱底弯矩MA=FP·e ; 但若柱子的侧移Δ较大, 相对于偏心距 e 而言不能 忽略时, 则必须在变形后的位形上建立平衡条件, 此 时柱底弯矩MA=FP(e+Δ)。
变化, 此时数个荷载共同作用的结果也并不
Ⅰ
等于它们单独作用产生结果的叠加。
Ⅱ
Ⅱ
FP
FP
对于大部分实际结构来说, 在正常使用状态下材料的应力-应 变关系接近或近似为线性关系, 而且结构的变形和位移都是微小 的。线弹性体系的三条基本假设均成立, 于是可以应用解的唯一 性定理和叠加原理。本书前十章主要讨论结构的线性分析问题。
力和变形都是唯一的。 ☆ 根据假设(2)、(3)，可证明线弹性体符合叠加原理。即位
移u的表达式与加载次序无关，常数ai与荷载FPi无关。
对线弹性体系的受力分析称为线性分析。
非线性分析： 不满足线性弹性体系基本假设的结构体系称为非线性体系,
其受力分析称为非线性分析。引起结构受力性态为非线性的原 因可归结为材料非线性和几何非线性两个方面：
典型结构受力分析结构是怎样受力的共54页
典型结构受力分析结构是怎样受力的
1、纪律是管理关系的。
3、道德行为训练，不是通过语言影响 ，而是 让儿童 练习良 好道德 行为， 克服懒 惰、轻 率、不 守纪律 、颓废 等不良 行为。 4、学校没有纪律便如磨房里没有水。 ——夸 美纽斯
5、教导儿童服从真理、服从集体，养 成儿童 自觉的 纪律性 ，这是 儿童道 德教育 最重要 的部分 。—— 陈鹤琴
谢谢！
51、 天 下 之 事 常成 于困约 ，而败 于奢靡 。——陆 游 52、 生 命 不 等 于是呼 吸，生 命是活 动。——卢 梭
53、 伟 大 的 事 业，需 要决心 ，能力 ，组织 和责任 感。 ——易 卜 生 54、 唯 书 籍 不 朽。——乔 特
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❖ 知识就是财富 ❖ 丰富你的人生
71、既然我已经踏上这条道路，那么，任何东西都不应妨碍我沿着这条路走下去。——康德 72、家庭成为快乐的种子在外也不致成为障碍物但在旅行之际却是夜间的伴侣。——西塞罗 73、坚持意志伟大的事业需要始终不渝的精神。——伏尔泰 74、路漫漫其修道远，吾将上下而求索。——屈原 75、内外相应，言的
26、机遇对于有准备的头脑有特别的 亲和力 。 27、自信是人格的核心。
28、目标的坚定是性格中最必要的力 量泉源 之一， 也是成 功的利 器之一 。没有 它，天 才也会 在矛盾 无定的 迷径中 ，徒劳 无功。- -查士 德斐尔 爵士。 29、困难就是机遇。--温斯顿．丘吉 尔。 30、我奋斗，所以我快乐。--格林斯 潘。
结构受力分析
4、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。
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。
结构受力分析
5、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。 6、梁的变形与荷载位置有关。荷载越靠近中央， 变形量越大。
结构受力分析
结构自重、雪 P1
风载
后坡板 梁
前坡面
立柱
M
后墙
立柱
P2
弯矩示意图
棚室屋架结构示意图
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
结构受力分析
柱、杆（索）、梁的受力
结构受力分析
二、【案例分析1】单杠结构与受力
1、单杠的结构 （构件）？ 杠体、立柱、拉杆
结构受力分析
单杠结构示意图
杠体
立柱 拉杆
2、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。
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。
后坡板 梁
后墙
立柱
前坡面
拱结构的应用：
棚室屋架结构示意图
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
1-2典型结构受力分析——结构是怎样受力的
• 荷载压力——由恒载和雪载生成。 • 墙受压力时的情形。
• 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
观察右下图,说明石磨的推杆为 什么要用一根绳子吊起来。
小试验 • 用一张纸做桥梁,河面的宽度为15CM，如 何只用一张纸让你设计的桥梁能承受最大 的重量？ 1、哪种 情况下纸 板的抗压 能力最强？ 2、还有 更好的方 案吗？
一座限重1.5吨的简单梁式桥，如 果要使它的承重增加，该如何改进。
（3）构件——拱的受力
• 拱结构：即中间高四周低呈弧形的曲面。 • 试验：纸桥
• 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
单杠的受力与变形
• 当人体静挂在杠体上时，两根立柱只承受压力。
如：梁必须是混泥土 底部含有加固钢筋， 混泥土擅长抗压力， 而钢筋擅长抗拉力， 他们共同形成了非常 牢固的结构
混凝土和石材，较能抵抗压力，却无法抗拉力， 为避免产生裂变，一般在混凝土梁上加钢筋。以下 两种结构（屋顶、雨搭）要在哪一面加钢筋？
屋顶 雨搭
受拉力一侧加上钢筋
（2）构件——墙的受力 对于墙（和立柱）来说：
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：
• 恒载：塑料棚膜、后屋面、梁（拱架）的自重 • 活载：雪载、风载等
结构选型大作业(各种结构建筑实例分析)
结构选型大作业————09城规一、砖混结构⑴工程名称：麻省理工学院学生宿舍贝克大楼⑵工程概况：所在地：美国波士顿设计师：阿尔瓦·阿尔托时间：1947～1948地点：麻省理工学院楼层高度：七层（1946年，阿尔托接受委托在临近查尔斯河繁华的海岸线的地方设计一栋学生宿舍楼。
他希望使宿舍尽可能多的房间面向太阳和河流，而不是面向聚集的车流，所以解决这一问题的方案就是把宿舍楼设计成蜿蜒曲折的形式，形成一种倾斜着流动的风景。
西面主要是一些次要的空间，例如公用房间、走廊以及位于大厅一层入口处以扇形方式向外发散的楼梯。
为了避免走廊的光线昏暗，他将小卖部和自助餐厅的高度降低了一些。
宿舍的表面用的是粗糙的红色石砖，而低矮的餐厅部分使用的是灰色大理石。
西面是一个常青藤缠绕的藤架和一座大型露天花园。
这座有着红色石砖墙、外形蜿蜒曲折的宿舍楼，跟其他建筑相比是那么与众不同，从而成为一座标志性建筑。
这种北欧浪漫主义的建筑手法使得当时的国际先锋派大为震惊。
同时这种理性主义原则下的反理性形式，体现了阿尔托对现代主义独裁专断的否定。
希契柯克称它有“表现主义”倾向。
因当时建筑材料仍受管制，只好用砖砌承重墙，高七层，平面作弯来弯去的蛇形，这样就可使宿舍每人都能看窗外的查里斯河风景，同时，曲线布置也可以冲散一般宿舍特有的单调冷漠气氛。
）⑶结构形式分析①结构形式：砖砌承重墙②受力特点：砖墙既是承重结构，又是围护结构。
墙体、基础等竖向承重构件采用砖砌体结构，楼盖、屋盖等水平承重构件采用装配式或现浇钢筋混凝土结构⑷施工方案：（平面图）⑸建筑结构特点：建筑平面灵活，使用方便，结构构件巧妙转化为精致的装饰。
二、框架结构⑴工程名称：萨伏伊别墅(the Villa Savoye)⑵工程概况：萨伏伊别墅是现代主义建筑的经典作品之一，位于巴黎近郊的普瓦西（Poissy），由现经典别墅设计案例代建筑大师勒柯布西耶于1928年设计，1930年建成，使用钢筋混凝土框架结构。
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拉伸和压缩是由外力引起的，外力在 力学中又叫做载荷，它可以分为两类 • （1.）分散荷载:连续作用在构件表面的较大面积 上，不能看成集中荷载，且任意两个荷载的大小 方向均相同的荷载称为均布荷载。例如墙的自重。 其单位为千牛顿每米 • （2）集中荷载:反正作用在一个点上的荷载叫集 中荷载，比如构造柱布置在梁上那么这一点的荷 载就叫做集中荷载。在工程上结构设计总是希望 载荷能在受力对象内均匀分布，尽量避免载荷集 中。
第二节
－－结构是怎样受力的
学习目标：1.能够对简单结构的受力情况进行分析。 2.理解不同受力形式所引的结构变化。
回顾 1、结构的定义、构件、力学本质 2、结构的作用 3、常用的结构类型
掰手腕游戏：
• 游戏规则： • 今天我们不比力量，比结构，比智谋。 • 掰手腕时，立在桌子上的手好比单杠中的主柱， 现在大家想一下，如何让自己在比赛中胜出呢？ • 如何让自己的手处于不倒之地，即使自己是力 量比较弱的一方？
• 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
观察右下图,说明石磨的推杆为 什么要用一根绳子吊起来。
小试验 • 用一张纸做桥梁,河面的宽度为15CM，如 何只用一张纸让你设计的桥梁能承受最大 的重量？ 1、哪种 情况下纸 板的抗压 能力最强？ 2、还有 更好的方 案吗？
（3）拉杆的作用
• 拉杆：辅助立柱抵抗弯曲变形趋势
单杠的受力与变形
• 当人体静挂在杠体上时，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，使立柱产生弯曲 变形趋势。固定于地基的垂直梁产生抵抗柱端的 弯曲变形。同时拉杆将起到辅助立柱抵抗变形作 用。
探究与交流：结构小试验
• 做一个互动性试验，先找一副院长 扑克牌和几张比扑克牌略薄的纸， 照图1.14所示分别将纸展平、弯曲 并定型，曲折后放在两叠同高度书 本上，请问：如果将扑克牌轻轻放 到纸上面，哪种情况可以放最多的 纸牌而纸不塌掉？可以边动手边分 析。
一、结构的受力分析
• 力是物体之间的相互作用。大小、方向、作用点 是力的三要素 力可分为内力和外力 外力是；比 如说有这么两个箱子,中间夹着一个弹簧,现在用双 手挤箱子,使弹簧压缩.此时,以两个箱子和弹簧组 成的系统中,内力就是弹簧对两个箱子的弹力,外力 就是用双手挤压箱子的压力,此系统之外,那么就应 该是外力~! 物体的内力，一般是指物体内部各质 点之间的相互作用力。 在没有外力作用的情况 下，其内部各质点之间均处于平衡状态，各质点 之间保持一定的相对位置，从而使物体维持一定 的几何形状。 研究强度问题，还需要了解内力 在材料截面上的聚集程度，所以在工程上我们把 单位面积上的内力称为应力，应力的法定计量单 位是帕斯卡（Pa），简称帕，1Pa=1N/㎡。但在工程上
• 在第一节中提及的桁架结构、薄壳结构、捆扎结 构会受到张力（拉力）作用，与压缩力相比，张 力对结构的破坏作用相对大一些，因此在结构设 计时要尽量避免集中载荷的发生，并要想办法分 散受力，让结构的生部分都合理受力。 • （一）球罐的受力 • 压力容器广泛应用于石油、化工生产中，如各种 储罐、反应塔等。从压力容器的结构上看，它的 体积大，壁薄，而直径较壁厚大几十倍甚至上百 倍。压力容器绝大部分为圆柱形或球形，其中圆 柱形压力容器的制造比球形容器简单。由于球体 的几何形状呈高度对称性，各球瓣焊接的焊缝所 受到的应力大小基本一致，所以在压力容器的壁 上不会产生集中的张力，球体形状容器的扩张力 强度高，圆柱形或其他几何形状容器的扩张强度
（二）圆拱的受力
• 在建筑结构设计中，有一种奇妙的圆拱屋顶 结构，这一构思最早受到大家熟知的鸡蛋壳的启 发。沿着鸡蛋壳长轴线方向用两手掌挤压，试一 试能否将它压破。即使能够压破它，那么和弄碎 小块鸡蛋壳相比也必须付出较大的力气。至今， 圆屋顶结构的计算原理已经研究得很详细了。已 经有这样的圆屋顶结构，它的薄壳厚度对直径的 比值仅为鸡蛋壳相比的几分之一。 • 从现代建筑技术的观点来看，圆拱或圆屋顶结构 的主要缺点是曲线形的。对于下层住户来说，有 一个圆顶棚结构并不会感到不方便，但是对上层 的住户是否方便呢？当然可以把圆顶棚搞平，往 往是铺上一层平板，这不仅浪费了材料，也使圆 屋顶结构的优点消失了。圆拱和圆屋顶的另一个 缺点是抗集中载荷的性能差。
如何解决这个问题呢？ • 办法是将圆拱的两段弧拉直，这时垂 直的力就可以压缩桁架斜臂。这种形状的 桁架不仅有利于结构的强度增加，而且可 以节约建筑材料。 • 是不是可以把斜臂厚度减小，节省一 半材料呢？如果简单地减小斜臂厚度，就 会发生纵向弯曲的危险。为了节省材料而 又避免发生这种现象，可以把斜臂上节省 下来的材料应用每个斜臂中间与桁架横拉 杆中间的连接上。
离心力
弯曲力
2、棚室屋架结构受力分析
• 图中有什么？
6 后墙 7 通道
5 立柱
1 3 2 4 草帘 后屋面 塑料棚膜 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：
• 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
梁的受力
什么办法可以防 止梁过分弯曲？
1、加支撑 2、在上面施加 拉力 3、减少梁的长 度 4、增加厚度 5、更换材料
如：梁必须是混泥土 底部含有加固钢筋， 混泥土擅长抗压力， 而钢筋擅长抗拉力， 他们共同形成了非常 牢固的结构
• 单摆实验
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。
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
实践与体验：四种金属丝的抗拉强度
•
做如图1.17所示的实验，取相同长度， 截面积都是1平方毫米的铅、铝、铜、铁四 种金属丝，用重力将它们拉断，请计算并 比较四种金属丝的抗拉强度，再分别称下 四种金属丝的质量，计算一下拉断单位质 量所需的应力。
二、结构弯曲的受力分析
一座限重1.5吨的简单梁式桥，如果要 使它的承重增加，该如何改进。
五种基本的受力方式
拔河！
拉拉面、拉油 条、拉拉力器
拉力：物体所承受的拉拽力。
趁热打铁！
压订书机、桥墩 受到压力、压路 机压路
压力：挤压物体的力。
修理草坪！
剪刀剪纸、钢 丝钳钳钢丝
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。
剪 切 力：
使用弓、使用 臂力器、撑杆 跳高
钓 鱼！
赵州桥
• 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。
探究与交流：哪一种梁的承重能力 强？
• 这里有一个满有意思的题目：我们取两根 大小完全相同的矩形梁，一根平放、一根 竖放，请你判断一下，哪一种放法梁承受 的重量大？
三、抵抗张力结构的受力分析
弯曲力：作用于物体，使它产生
弯曲的力
拧干衣服！
拧瓶盖 拧麻花条
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。
马上行动: 请连线
拉 作用于物体 ,使它 力 产生弯曲的力 两个距离很近 ,大 压 小相等,方向相反, 力 且作用于同一物体 上的平行力 剪 切 挤压物体的力 力 扭 物体所承受的拉拽 转 力 力 弯 反方向向物体两端 曲 均匀施力,使物体发 力 生扭转形变的力
• 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
பைடு நூலகம்
• 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？ • 立柱埋深一点 • 用一个力从反方向拉
混凝土和石材，较能抵抗压力，却无法抗拉力， 为避免产生裂变，一般在混凝土梁上加钢筋。以下 两种结构（屋顶、雨搭）要在哪一面加钢筋？
屋顶 雨搭
受拉力一侧加上钢筋
（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——由恒载和雪载生成。 • 墙受压力时的情形。
（3）构件——拱的受力
• 拱结构：即中间高四周低呈弧形的曲面。 • 试验：纸桥
• 荷载压力作用于拱上，圆拱再把力传到其四周的 支撑上。 • 拱的受力面积大，例如雪荷载
• 拱结构对承受荷载有利
拱(P20——阅读材料)
• (1)形状特点：曲线形结构 • (2)受力特点： 在竖向荷载作用下，水平方向约束力是推力。推 力对拱上任意点力矩与支持力对该点力矩转向相反， 故其任意截面弯矩小于相当的梁在相同截面弯矩。 • (3)优点： 比梁经济。因弯矩小，应力就小，强度高，等强 度时，可以用较少的材料。 • (4)用途： 较大跨度。如天安门门楼的拱门、拱形桥洞等。 • (5)型式：三铰拱、两铰拱、无铰拱
1、单杠受力和变形分析 • 看一段视频
杠体
立 柱
拉杆
•单杠为什么如此设计？