第三节 结构的强度与稳定性
钢结构设计中的强度与稳定性分析
钢结构设计中的强度与稳定性分析钢结构作为一种重要的建筑构造形式，在现代建筑中得到了广泛的应用。
其独特的特点使其成为了建筑设计师们的首选，然而，正确理解和分析钢结构的强度与稳定性是确保其安全性和可靠性的关键。
本文将深入探讨钢结构设计中的强度与稳定性分析，以期对读者有所启发。
一、强度分析钢结构的强度分析是确保建筑结构能够承受正常和异常荷载的重要步骤。
在设计过程中，工程师需要考虑到以下几个关键因素。
1.1 材料强度钢材作为钢结构的主要构造材料，其强度参数决定了整个结构的抗力能力。
工程师需要详细了解所选用的钢材的性能指标，包括屈服强度、抗拉强度、弹性模量等，以确保设计结构的强度能够满足要求。
1.2 荷载计算在设计过程中，荷载计算是非常重要的一环。
工程师需要根据建筑的用途和具体情况，准确计算出可变荷载、恒载和地震荷载等，以保证设计的结构能够承受这些荷载。
当荷载不均匀分配时，还需要进行统一系数的计算。
1.3 结构稳定钢结构的稳定性是强度分析中不可忽视的一部分。
当结构受到垂直或水平方向的外力作用时，其稳定性要求结构能够保持稳定。
工程师需要根据实际情况，采用适当的稳定性分析方法，确保设计的结构能够满足要求。
二、稳定性分析稳定性分析是钢结构设计中非常重要的一环，它主要考虑结构在受荷时的稳定性能。
以下是一些常见的稳定性分析方法。
2.1 弯曲稳定性分析在弯曲稳定性分析中，工程师需要计算并分析结构受弯矩作用下的稳定性。
通过计算结构的屈曲系数和容许屈曲荷载，可以确定结构的弯曲稳定性是否得到满足。
2.2 屈曲稳定性分析屈曲稳定性分析主要考虑结构在压力作用下的稳定性。
工程师需要计算结构的临界荷载和理论强度，以保证结构在受压力作用时不发生屈曲。
2.3 应力稳定性分析应力稳定性分析是为了保证结构在受荷时不发生破坏。
工程师需要计算结构的应力集中系数和容许应力，以确保结构在实际使用条件下能够稳定且不发生破坏。
三、结构设计的实践在实际结构设计中，强度与稳定性分析是紧密相连的。
结构的强度与稳定性
苏州的虎丘塔
思 考：各种斜塔为什么斜而不倒？
1
2
Hale Waihona Puke 3结论：物体的重心所在点的垂线落在结构底座的范围内 ，物体就不会翻倒，就是稳定的。
3、结构的稳定性与它的几何形状有关。
A、A字形梯为什么载人时能够保持 稳定？如果没有梯子中间的拉杆将 会怎么样？ 一般情况下，梯子打开的时候， 梯面与地面组成三角形，梯子本身就 能站得稳。当连接两个梯面的横杆拉 直时，两个梯面的上半部分就与横杆 构成了稳定的三角形，这就进一步加 强了梯子的稳定性，保证梯子能承受 人体的压力。如果没有梯子中间的拉 杆，载人时就不能保持稳定。
[探究1]：
拿一本书，让它直立在桌面上，它马上倾倒了，显然，其稳 定性不好。怎样将它直立在桌面上，让它就能很好的挺立住？
因素一：支撑面积的大小
1.稳定性与支撑面积的大小有关 支撑面越大越稳定，越小越不稳定。
A.落地电风扇或者宾馆里的落地灯，它们都有一个比较 大的底座
结构的底座，结构与地面接触所形成的支撑面大,稳定 。
小结 一、结构的强度 影响结构强度的三因素：结构的形状、结构的材 料与连接 二、结构的稳定性 影响结构稳定性的三个因素：重心位置、支撑面 积的大小和结构的形状
B：为什么大坝的横截面总是建成梯形？
大坝需要承受很大的力的作用，如自身的重力， 水的冲击力、压力等等，要起到防洪的作用，大坝必须要 求非常稳固。大坝建成梯形，增大了与地面接触所形成的 支撑面，支撑面越大越坚实，稳定性就越好。
C.为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？
为了进一步增大与地面接触所形成的支撑面积，增加稳定性。
σ =N/S
外力
内力
P
N
影响结构强度的主要因素
结构的强度与稳定性
四、影响结构稳定性的因素
为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？
为什么大坝的横截面总是建成梯形？
小结：
二、结构的稳定性： 1、稳定性的概念：稳定性指的不是状态绝对不变，而 是指受扰后，允许状态有所波动，但当扰动消失后， 能重新返回到原平衡状态，称为稳定。不能回到原有 平衡状态，为不稳定。 2、结构稳定性概念：结构具有阻碍翻倒或移动的特性。 3、影响结构稳定性因素：结构的形状、重心的位置 4、提高结构稳定性的方法： 增大结构的支撑面积 降低结构的重心位置 减小长细比 利用三角形框架及组合
学习目标：
1、理解应力和强度的概念，知道应力和强度 的关系，掌握影响结构强度的因素。
2、理解稳定和结构稳定的概念，掌握影响结 构稳定性的因素。
3、尝试进行简单的应力计算，能够运用影响 结构强度的因素，分析结构的强度。 4、能够运用影响结构稳定性的因素来判断结 构的稳定性，并对如何增加结构的稳定性提出 自己的看法。
1、结构的形状
“工”字形横梁被广泛应用
三、影响结构强度的因素 2、结构的材料
组成结构的常见材料：塑料、木材、钢材。
三、影响结构强度的因素 3、材料的连接方式
榫卯结构
榫 接
胶接
构件的连接方式
连接方式 铰连接 连接特性
被连接的构件在连接 处不能相对移动，可 相对转动。 被连接的构件在连接 处既不能相对移动， 也不能相对转动。
相同粗细的铁棍和木棍哪一个强度大？为什 么？
思考与回答
建筑工程验收中的强度与稳定性标准要求
建筑工程验收中的强度与稳定性标准要求在建筑工程验收中，强度和稳定性是非常重要的标准要求。
本文将探讨建筑工程验收中强度与稳定性的标准要求，并对其进行详细分析。
一、强度标准要求在建筑工程中，强度是指材料或结构在外力作用下抵抗破坏的能力。
强度标准要求包括抗压强度、抗弯强度、抗剪强度等。
以下是一些常见的强度标准要求：1. 抗压强度：表示材料或结构在受压作用下的抵抗能力。
常见的抗压强度标准要求是指定的最小抗压强度值，例如，混凝土的抗压强度要求为C30，即表示混凝土的抗压强度不低于30MPa。
2. 抗弯强度：指材料或结构在受弯曲作用下的抵抗能力。
常见的抗弯强度标准要求是指定的最小抗弯强度值，例如，钢筋的抗弯强度要求为SD280，即表示钢筋的抗弯强度不低于280MPa。
3. 抗剪强度：表示材料或结构在受剪切作用下的抵抗能力。
常见的抗剪强度标准要求是指定的最小抗剪强度值，例如，砖墙的抗剪强度要求为≥1.5MPa，即表示砖墙的抗剪强度不低于1.5MPa。
二、稳定性标准要求在建筑工程中，稳定性是指结构在受力作用下保持稳定的能力。
稳定性标准要求包括整体稳定性、局部稳定性和防倾覆稳定性等。
以下是一些常见的稳定性标准要求：1. 整体稳定性：指结构在承受全部荷载和外力作用时不发生失稳的能力。
常见的整体稳定性标准要求是结构的抗倾覆能力，例如，建筑物的抗倾覆要求为满足规定的抗倾覆系数。
2. 局部稳定性：指结构中单个构件在受力作用下不发生破坏的能力。
常见的局部稳定性标准要求是构件的稳定性，例如，墙体的稳定性要求为满足规定的稳定系数。
3. 防倾覆稳定性：指结构在受外力作用下不发生翻倒的能力。
常见的防倾覆稳定性标准要求是满足规定的抗倾覆能力，例如，塔吊的抗倾覆要求为满足规定的抗倾覆力矩。
三、强度与稳定性关系强度和稳定性在建筑工程中密切相关。
强度是保证结构在荷载作用下不发生破坏的基础，而稳定性是保证结构在受力作用下保持整体稳定的前提。
结构的强度与稳定性试验分解课件
目录
CONTENTS
• 结构强度与稳定性试验概述 • 结构强度试验 • 结构稳定性试验 • 试验方法与流程 • 试验案例分析 • 结论与展望
01 结构强度与稳定性试验概 述
结构强度与稳定性基本概念
结构强度
指结构在一定条件下抵抗外力破坏的 能力。
结构稳定性
指结构在各种外力作用下维持其原有 平衡状态的能力。
报告编写
根据试验结果和分析结果，编写详细 的试验报告，包括试验目的、方法、 结果和结论等。
05 试验案例分析
桥梁结构强度与稳定性试验
桥梁结构强度与稳定性试验的目的
验证桥梁结构的承载能力和稳定性，确保桥梁在使用过程中安全可靠 。
试验方法
通过施加荷载，观察桥梁的变形、位移和裂缝等情况，分析结构的强 度和稳定性。
04 试验方法与流程
试验准备阶段
确定试验目的
明确试验的目标，是为了评估结构的 强度、刚度、稳定性还是其他性能指 标。
选择合适的试验方法
根据试验目的，选择合适的试验方法 ，如静态加载、动态加载、振动台试 验等。
准备试验设备
根据试验方法，准备相应的试验设备 ，如加载设备、传感器、数据采集系 统等。
制作试样
动载强度试验
总结词
动载强度试验是通过施加动态载荷来测 试结构承受动态载荷能力的试验。
VS
ห้องสมุดไป่ตู้
详细描述
动载强度试验是在结构上施加动态载荷， 如振动、冲击或碰撞等，以测试结构的动 态特性和稳定性。这种试验通常在振动台 、冲击试验机或碰撞试验机上进行，通过 模拟实际环境中的动态载荷来评估结构的 性能和安全性。动载强度试验对于评估结 构的抗震、抗风和抗爆性能等具有重要意 义。
结构的强度与稳定性
1.结构稳定性 2.影响结构稳定性的主结构与强度，结构与 功能
结构与强度
结构的强度(Strength)是指结构具有抵抗被 外力破坏的能力.
拔河
绳子的强度
强度与稳定性的联系与区别
稳定性是研究结构保持平衡状态的能力 强度是研究结构不被外力破坏的能力
下列物品一般不是利用降低重心高度来实 现稳定性状态的是（）
A 电风扇的底座 B 不倒翁
C 汽车的底座
D 溜冰鞋
如图所示是我们日常生活中经常使用的瓷 碗，这种碗的碗脚在制作上用料一般较厚， 采用这种设计的主要目的是为了（）
A 不太烫手
B 美观
C 增加强度
D 增加稳定性
自行车的三脚架是（）
A 框架结构
B 壳体结构
C 实体结构
D 组合结构
自行车要前行，人要不断地踩脚踏板，此时自行 车中轴主要受到的力是（）
A 压力
B 剪切力
C 拉力
D 扭转力
自行车的挡泥板是（）
A 框架结构
B 壳体结构
C 实体结构
D 组合结构
探究活动
背景材料： 在生产生活中，我们经常会遇到开会、听
报告等集体活动，在会议上，我们需要做 书面记录。由于受场地的限制，为使容量 最大化，多数会议室只安装固定椅子没有 桌子，从而给我们的书写带来不方便。 问题提出：如何解决书写不方便的问题？
构件的连接方式
连接方式
连接特性
应用实例
铰连接
被能连相接 对的移构动件，在可连相接对处转不动。门折接与叠门式框雨合伞页伞连骨接连，
刚连接
被连接的构件在连接处既 不能相对移动，也不能相 对转动。
焊连接、木凳的榫 结构，胶合物品。
建筑结构设计中的强度与稳定性规范要求
建筑结构设计中的强度与稳定性规范要求在建筑工程中，结构设计是至关重要的环节之一。
一个稳固、承载力强的结构是确保建筑物安全可靠的基础。
因此，强度与稳定性成为建筑结构设计的重要规范要求之一。
1. 强度设计规范要求强度设计是指根据工程要求和物理特性，设计出合理的结构尺寸和材料，以满足建筑物在正常使用和设计寿命内对多种外力的承载能力。
强度设计的规范要求主要包括以下几个方面：1.1 材料强度要求：建筑结构所使用的材料需要符合相应的强度标准，例如钢材强度、混凝土抗压强度等。
这些要求由国家或地区的建筑法规和标准来规定，以确保结构的安全性。
1.2 荷载要求：强度设计需要考虑到建筑物可能承受的各种荷载，包括永久荷载（如自重、楼层重量）、变动荷载（如人员、家具等）、风荷载、地震荷载等。
设计中需根据实际情况进行合理估计，并按照规范规定的荷载系数计算，以确保结构在各种荷载作用下具备足够的承载能力。
1.3 构件强度要求：建筑结构设计中常采用的构件包括梁、柱、板、墙等，这些构件的尺寸和截面形状需要满足一定的强度要求。
例如，在梁的设计中，需要保证截面尺寸和钢筋布置能够承受设计荷载，在弯曲、剪切、扭转等方面具备足够的强度。
2. 稳定性设计规范要求稳定性设计是指在保证结构强度的基础上，确保结构在受力作用下不发生过度变形、失稳或倒塌。
稳定性设计的规范要求主要包括以下几个方面：2.1 稳定性分析：稳定性设计需要进行全面的结构稳定性分析，包括整体稳定性和局部稳定性。
通过分析建筑物受力影响下的位移、形变、应力等参数，确保结构在使用寿命内具备足够的稳定性。
2.2 结构构造：稳定性设计也需要考虑结构的构造形式，包括框架结构、桁架结构等。
通过合理的构造设计来提高结构的稳定性，减小外力的影响。
2.3 抗侧倾稳定性：在地震等侧向作用下，建筑物容易发生侧倾现象。
稳定性设计要求合理设置剪力墙、抗侧撑等结构措施，以提高结构的抗侧倾稳定性。
总结：强度与稳定性是建筑结构设计的重要规范要求。
钢筋混凝土结构设计中的强度与稳定性分析
钢筋混凝土结构设计中的强度与稳定性分析钢筋混凝土结构是现代建筑领域中广泛应用的一种结构形式，具有较好的强度和稳定性能。
在设计过程中，对结构的强度和稳定性进行全面而准确的分析是非常重要的。
本文将从强度和稳定性两个方面，对钢筋混凝土结构的设计进行详细分析。
一、强度分析在钢筋混凝土结构设计中，强度是保证结构能够承受设计荷载并保持安全的关键因素之一。
强度分析主要包括以下几个方面：1. 材料强度分析：首先要了解混凝土和钢材的强度参数，如混凝土的抗压强度、钢筋的屈服强度和抗拉强度等。
通过对材料的实验数据和规范要求进行分析，确定其强度参数，为结构设计提供基础数据。
2. 截面强度分析：对于梁、柱、板等截面，在设计时需要计算其抗弯强度、抗剪强度和承载力等参数。
通常采用经典理论或现代计算方法，如受弯构件截面破坏模式的假设、变形受限平衡法等，进行截面强度分析。
3. 整体强度分析：在设计过程中，要综合考虑结构不同构件的截面强度，通过运用结构力学原理，将各个构件按照约束条件进行整体强度分析。
这包括在荷载作用下，计算结构的受力情况，确定结构的内力分布以及构件的强度状态。
二、稳定性分析稳定性是钢筋混凝土结构安全性的重要保证，稳定性分析是结构设计中的一个关键环节。
主要包括以下几个方面：1. 局部稳定性分析：对于构件的局部稳定性，如柱侧向位移、梁侧转、板的局部稳定性等，需要根据规范和标准进行分析。
通过确定构件的几何尺寸、约束条件和临界荷载，判断构件是否能够正常工作，防止局部失稳的发生。
2. 整体稳定性分析：整体稳定性是指钢筋混凝土结构在荷载作用下整体是否能保持稳定。
这需要确定结构的稳定性指标，如抗侧扭矩系数、抗侧剪力系数等，并根据这些指标进行结构的整体稳定分析。
3. 抗震稳定性分析：在地震区域设计钢筋混凝土结构时，抗震稳定性分析尤为重要。
通过对结构进行地震响应分析，确定结构的抗震能力，保证结构在地震作用下能够安全稳定地工作。
在强度和稳定性分析过程中，还需要考虑设计的可行性和经济性。
粤教版高中通用技术必修《技术与设计2》教学课件：第一章结构及其设计 第二节探究结构第2课时
提醒：添钩码前，先用手捏住上面的钩码， 增加钩码后再放开，随时注意纸条可能断裂。
二、结构的强度
（一）强度与应力 构件单位横截面面积所受的内力称为构
应力的单位是帕，符号是Pa 工程上常使用兆帕（MPa）作为单位
件的应力。
在内力不变的情况下，构件的横截面面积
应力、内力和横截面面积之间的关系为： 越大，结构强度越高。
三、结构的连接
思考：同样的形状，同样的材料， 还有什么因素影响结构强度？
扑克牌搭建，对比用透明胶带粘贴， 和不粘贴的情况，结构的强度。
榫卯结构：广泛应用于中国古 建筑和家具。
三、结构的连接 常见的榫卯结构
二、结构的强度
（三）强度与形状
常见的连接方式
焊接
铆[mǎo]接
铰接
胶接
螺栓连接
绳系、胶接（万能胶、热熔 胶、双面胶、水泥等）
使用同样大小的A5纸张，制作各种形状的截面，包括 三角形、正方形、原型、U形、W形等。
将结构搭在间距18cm的两个支架之间，可用2个凳子试 验，然后增加钩码，记录不同形状的强度情况。
二、结构的强度
（三）强度与形状 立即行动：分析改变形状增加 强度的方法。
二、结构的强度 立即行动：说说生活中还有哪些 立即行动：如何增加框架、画 通过改变形状增加强度的案例。 框的强度。
谢谢!
四、结构的强度和稳定性试验
技术试验展示
将3条长30cm、横截面为10mm×10mm的木棍销接在一个圆盘 上，组成一个三脚架。
将三脚架放在光滑的台面上， 在三脚架上加载重物，观察 三脚架的几何形状会发生什 么变化。
在三脚架的3条腿处拴上橡皮筋， 重复试验1的加载过程，观察橡皮 筋的变化，并记录橡皮筋的长度变 化。橡皮筋发生的变化说明了什么？
结构案例分析-结构的稳定性和强度
小实验
一摞书，整齐放置时的稳如泰山；另一种 放法,每本都往一边慢慢往外放置，到一定程度时 一摞书就全倒了。
3、结构的稳定性与它的几何形状有关。 A、A字形梯为什么载人时能够保持稳 定？如果没有梯子中间的拉杆将会怎 么样？ 一般情况下，梯子打开的时候， 梯面与地面组成三角形，梯子本身就能 站得稳。当连接两个梯面的横杆拉直时， 两个梯面的上半部分就与横杆构成了稳 定的三角形，这就进一步加强了梯子的 稳定性，保证梯子能承受人体的压力。 如果没有梯子中间的拉杆，载人时就不 能保持稳定。
结构重心的位 置：结构重心 所在点的垂线 是否落在结构 底面的范围内， 落在就是稳定 的，没有就是 不稳定的。
通过分析长方体重心的垂线位置与稳定性示意图，使 学生容易理解，比萨斜塔不倒的原因是它的重心所在点的 垂线落在塔的底面的范围内。当塔倾斜到一定程度，重心 的垂线不再落在塔的底面时，塔就会倾倒。
B. 比萨斜塔为什么不倒塌？
1590年，意大利的伟大科学家伽俐略，曾在斜塔的顶层做 过自由落体运动的实验，让两个重量相差10倍的铁球，同 时从塔顶落下，结果，两球同时着地，一举推翻了束缚人 们思想近2000年的希腊著名学者亚里士多德关于重量不同 的物体其下落的速度也不相同的“物体下落速度与重量成 正比”的理论。伽俐略开创了实验物理的新时代，被人们 称为“近代科学之父”，而他用来做实验的斜塔也因而更 加遐迩闻名。
我国东南沿海地区经常有台风袭击，台风过后，我们时 常会看到翻到在地的物体。是什么原因出现了图上所示 的现象？
在台风来之前它是稳定的！是什么原因出现了 不平衡状态？
那到底什么样的结构是稳定的，什么样的结构又 是不稳定的？物体稳定与不稳定的程度又如何评价？
第三节 结构的强度与稳定性
高中通用技术_结构的强度与稳定性教学设计学情分析教材分析课后反思
《结构的强度与稳定性》教学设计一. 教材分析本课针对地质出版社《技术与设计2》第一章第三节《结构的强度与稳定性》的内容而设计。
强度与稳定性是结构的两个主要特性，是进行产品设计应该考虑的主要因素，是本章学习的重点。
二. 学情分析平时生活中学生对各种结构都有普遍的认识，对不同结构的特性有初步的了解，但是没有准确的认识。
在学习过程中，使学生结合案例进行有目的的探究活动，有助于学生对学习内容的理解，学以致用。
三. 教学目标1、能说出结构的强度和稳定性的含义；2、能通过探究分析影响结构强度和稳定性的因素。
3、通过探究活动提升研究思考能力，通过小组合作增强团队合作意识。
四. 教学重点和难点重点：通过探究分析影响结构强度和稳定性的因素。
难点：引导学生将设计理论与设计实践结合，学以致用。
五. 教学策略1.小组活动法：在教师的指导和引导下，学生们分小组协同完成探究活动。
2.案例分析法：结合案例引导学生理解学习内容，并通过案例引导学生学会将理论应用于实践。
六. 教学资源多媒体课件，导学案，矿泉水瓶等。
教学内容师生活动设计意图导入：试一试：给笔、纸、书桌等身边的物品一个外力，观察在外力作用下，一个结构可能会发生怎样的变化？新课：一、结构的强度与稳定性1．结构的强度指物体结构在外力作用下抵抗变形的能力。
2．结构的稳定性指物体结构在外力作用下阻碍移动和翻倒从而维持其原有平衡状态的特性。
思考：我们应从哪些方面考虑实现结构的强度和稳定性设计呢？教师引导学生进行“试一试”活动，总结出结构可能发生的变化并加以总结和引导，导入主题。
学生亲身体验，激发学生的学习兴趣。
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连线与地面构成的面。
结论：会影响结构的稳定性。
【知识拓展】比萨斜塔为什么倾斜而不倒？三、总结影响结构强度的因素有、、；影响结构稳定性的因素有、、。
【课后探究】骑行的自行车是如何保持稳定的？引导学生进行更深层次的思考教师引导学生对对本节主要学习内容进行总结。
《结构的强度》教学设计
《技术与设计2》第一章第三节《结构的强度和稳定性》教学设计《结构的强度和稳定性》教学设计一、教材分析：该章的总体设计思路是：认识结构——探究结构——设计结构——欣赏结构。
本节是教材《技术与设计2》中第一章第三节《探究结构》。
需要2课时完成教学，这节书只要分为三个内容：结构的稳定性及影响因素、结构的强度及影响因素、结构性质的试验方法。
通常后两个内容作为一节进行教学，重点放在结构的强度，而试验方法结合上一本书的内容是作为知识复习使用。
结构的强度，难点在于涉及到力的分析。
这对于理科较差的学生是难以理解的，因为我们需要研究力与形变关系来分析强度。
虽然是难点，有部分学生可能不大理解分析过程，但结论的得出对于理解结构的强度有作用的意义，要视乎不同班级的学习程度调整这部分的内容，而重点则放在强度的影响因素中，材料，是好理解的，那就得进行知识的拓展，列举让学生了解为了得到更好的强度，在材料上运用的巧妙之处；截面形状，这是可以给学生用真实的试验方法证明给学生看的，这部分内容大可以结合第三部分的内容一起进行，提高课堂的效率；结构的连接，在教材的编排上，没有明确连接方式跟结构的强度有关，实事是结构的连接方式与稳定性、强度都有关系。
所以我认为这一点可以独立出来理解。
毕竟连接方式不仅仅是为了提高强度稳定性的，而是结构功能所需求的。
二、教学目标：知识与技能：1、理解强度、应力的概念，能进行简单的应力计算，掌握应力和强度的关系。
2、通过实验、实例，明确强度与材料、强度与物体的形状的关系。
培养学生结合生活实际分析问题，交流能力，对身边事物的观察能力。
过程与方法：通过观察生活和技术实验等方法使学生懂得应用相关的理论知识。
情感态度价值观：让学生亲身体验注重交流，通过分析讨论得到结论，培养学生的观察分析能力，合作交流能力。
三、教学重点与难点：重点：影响结构强度及的主要影响因素。
难点：应力的理解，强度与应力的关系，结构设计需要在容许应力范围之内。
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中间有焊接缝的 钢管受到撞击时 容易损坏
因为有连接点
小试验
这是一种我们生活中的现象，在没吹它时它是稳定的，后 来它为什么会翻倒呢？
当这些物体受到外力作 用时，原有的平衡状态 被打破导致的
二、结构的稳定性
结构的稳定性——在荷 载作用下维持其原有平衡状 态的能力。
1、什么叫稳定？ 释 例：生活稳定 义 学习稳定 情绪稳定 物价稳定 a.在一定时间里没有太大的变化，保持一种平衡 状态。 b.这种平衡状态并不是指状态绝对不变，而是受 到干扰后，允许状态有所波动。 c.但干扰消失后，能重新返回到原来的平衡状态。
不稳定的结构应用： １.倒置的啤酒瓶可以预报地震。 ２.在打水的桶口边挂一重物， 在水面时能自动翻倒打水。
练习
(1)货物应尽量放在船舱里还是甲板上？为什么？
(2)临时摆放的屏风为什么摆成Z字型，而不摆成一 字型？分析不同垒法的墙，当施加同样的力时，哪 种垒法的墙不容易推倒？
答：结构的形状影响结构的稳定性。
2、结构具有阻碍翻倒或移动的特性，就是结构稳 定性。
[探究1]：
拿一本书，让它直立在桌面上，它马上倾倒了，显然，其稳 定性不好。同样的一本书，把它的下端各书页展开一定的角 度，仍旧将它直立在桌面上，它就能很好的挺立住。
因素一：支撑面积的大小
1.稳定性与支撑面积的大小有关 支撑面越大越稳定，越小越不稳定。
C.为什么许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？
为了进一步增大与地面接触所形成的支撑面积，增加稳定性。
注意： 支撑面≠接触面。 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连线与地面构成的面。
增大与地面接触所形成的支撑面积， 增加稳定性
[探究2]：落地扇为什么不易倾倒？
N
G
截面
P
N= P+G
内力
压力 重力
应力计算公式： σ＝ N / S 单位 :
内力N （ N ） 2 2 横截面积S（mm 或cm ）
阅读材料
P.24 什么是 容许应力？
构件的强度越大， 它所能承受的容许应力 越大。
物体的形状与强度
布带子
用应力概念解释试验现象
布带子
影响结构强度的因素
答：因为铁质的容许应力比木质 的容许应力大。
走进生活：
事件
根据你的生活经验填写下表：
结果
竹竿比脆性塑料 杆能挂更多的重 物而不会断裂
原因
不同材料的抗 拉性能不同
分别在一根竹竿和 一根同样尺寸的脆 性塑料杆上不断加 挂相同质量的重物 沿着垂直于重心线 的方向撞击一根完 整的钢管与用同样 的方法撞击一根中 间有焊接缝的钢管
混凝土抗压性能较好， 而抗拉能力就比钢筋要小得 多。因此在制造时可在梁的 受拉区放置钢筋，组成钢筋 混凝土梁，在这种梁中，钢 筋受拉，混凝土受压，它们 合理组成一个整体，共同承 担载荷的作用。
3、材料的连接方式
不同的连接方式，受力传递方式和效果不 一样。
结构的连接是指通过一定的连接物将 构件组成整体结构。
巩固测验
1、我们经常看到马路旁边的广告牌后面的支 撑架是三角结构的，从这种现象中我们看 出以下哪个因素（B）影响着结构强度？ A、材料 B、形状 C、构件 D、连接方式 2、以如下方式放置的并注入不同数量水的， 稳定性最差的是：（ D）
巩固测验
3、如图一张圆桌，不能使 它更加稳固的方法是： B A、使用较重的大理石做桌 子与地面的接触部分，木 材做桌面 B、使用较重的大理石做桌 面 C、如使用木材制作桌子， 各部分大量采用榫接的方 式 D、增大桌子底部的支撑面 积
连接方式1
1、一体式 2、挤压式 3、插接式
从被连接件间的状态关系来分类 连接方式 一体式
常见的技术 与方法
作用
特点
焊接、胶接、 固连、不需要拆卸、利 粘接、捆绑 于增加强度与稳定性 钉连接、 螺栓螺母、 扣紧套紧 插头、插座 强度不如一体式，但可 再拆卸 方便连接、拆卸、传递 信号可靠
挤压式
接插式Biblioteka 小 结一、结构的强度 影响结构强度的三因素：结构的形状、结构 的材料与连接方式 二、结构的稳定性 影响结构稳定性的三个因素：重心位置、支 撑面积的大小和结构的形状
辽宁瑞州古塔，现存塔身高10米，塔 身向东北方向倾斜12度，塔尖水平位移1.7 米。该塔建成之后虽几经地震与洪水破坏， 却始终斜而不倒，堪称奇迹。
桥梁事故
魁北克大桥
加拿大魁北克大桥建于二十世纪初期，它是 当时世界上此类大桥中最大的一座。这座大桥本 该是美国著名设计师特奥多罗· 库帕的一个真正有 价值的不朽杰作。库帕曾称他的设计是“最佳、 最省的”。可惜，它没有架成。库帕自我陶醉于 他的设计，而忘乎所以地把大桥的长度由原来的 500米加到600米，以成为当时世界上最长的桥。 桥的建设速度很快，施工组织也很完善。正当 投资修建这座大桥的人士开始考虑如何为大桥剪 彩时，人们忽然听到一阵震耳欲聋的巨响——大 桥的整个金属结构垮了：19000吨钢材和86名建 桥工人落入水中，只有11人生还。由于库帕的过 份自信而忽略了对桥梁重量的精确计算，导致了 一场悲剧。
前面的技术试 验，让我们思考 了哪些问题呢？
一、结构的强度
2013年10月13日，江西庐山西海景区 过桥断裂，18人落水
结构的强度
这条板凳、这个防盗网的强度是怎样的，也就是指它受到外 力作用的情况下，它不被外力破坏的能力如何。
所以说结构的强度是指：
结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
应力和强度的关系：
A.落地电风扇或者宾馆里的落地灯，它们都有一个比较大的底座
结构的底座，结构与地面接触所形成的支撑面大,稳定 。
B：为什么大坝的横截面总是建成梯形？
大坝需要承受很大的力的作用，如自身的重力， 水的冲击力、压力等等，要起到防洪的作用，大坝必须要 求非常稳固。大坝建成梯形，增大了与地面接触所形成的 支撑面，支撑面越大越坚实，稳定性就越好。
1、形状 构成的 形状略有改变， 强度就会改变。
(1)结构的形状: 注意： 结构对强度的影响有两点，一是结构的外部形状， 二是结构的构件截面形状。
A.不同横截面形状的构件所能承受力的程度是 不一样的。
常见的结构横截面的形状
(1)结构的形状:
B.结构的外形相同，构件的截面不同，其强度不一样。
C.相同材料，相同截面积，不同截面形状的构件强度不同。
落地扇的底座采用较重的材料，风扇比底座轻很 多，使落地扇的重心降低。
因素二：重心位置
重心的位置：竖直方向的高度、水平方向离底面中心的距离。
1．结构的稳定性与重心位置有关。 物体重心越低，越稳定。
A.不倒翁为什么不倒？如果在它 脖子上挂上一定数量的铁环，它 还会不倒吗？
不倒翁的重心很低，就在它与地面的接触点上，所以不 倒，如果往它的脖子挂上铁环，它的重心位置升高了，当铁 环达到一定数量时，不倒翁就不再是不倒翁了。重心的高低 影响结构的稳定性。重心越低,稳定性越好;重心越高,稳定 性越差。
意大利比萨斜塔为什么不倒塌？
1590年，意大利的伟大科学家伽俐略，曾在 斜塔的顶层做过自由落体运动的实验，让两个重 量相差10倍的铁球，同时从塔顶落下，结果，两 球同时着地，一举推翻了束缚人们思想近2000年 的希腊著名学者亚里士多德关于重量不同的物体 其下落的速度也不相同的“物体下落速度与重量 成正比”的理论。伽俐略开创了实验物理的新时 代，被人们称为“近代科学之父”，而他用来做 实验的斜塔也因而更加遐迩闻名。
桥梁事故
魁北克大桥
桥梁事故
魁北克大桥
试验1 简易拉伸试验
结 论 多股绳比单股绳抗 大 变形能力 ，即： 粗绳抗拉强度 大
试验2 简易弯曲试验
结 论
厚梁比薄梁 大 的截面积 ， 大 抗弯强度 。
试 验3 简易组态试验
P
P
结 论
三角形比四 边形稳定
技术试验后的回顾与思考
连接方式2
结构构建的连接通常有以下两类：
铰连接
刚连接
铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可以 相对转动，具体有松螺栓、松铆等。
刚连接：被连接的构件在连接处不能 相对移动，也不能相对转动，具体有榫 接、胶接、焊接等。
榫 接
胶接
从力学结构的连接方式来分类
常见的技 连接方式 术与方法
作用
我们如何来衡量一件东西的强度呢?那就要 用到应力的知识。
内力
外力使构件发生变形 的同时，构件内部分子 之间随之产生一种抵抗 变形的抵抗力，称为内 力。
内力与外力的关系
外力
内力
P
N
内力与外力的关系
内力
外力
N
P
应 力 构件单位截面积所 受的内力称为构件 的应力。
应力
应力
截面
应力
P
G
截面
应力
特点
个 例
可相对运 链 与键 动式 不可相对 准确配合 运动式
方便运动，灵活转 人体关节， 动，承受一定的力 车把与车架
连接牢固 车圈与辐条
总 结
1.影响结构强度的主要因素
结构的形状
结构外部形状
结构的构件截面形状
使用的材料
构件之间的连接方式
想一想
①图中的花杆支柱，最薄弱 的地方是 b 处，原因是 此处截面小，材料承受应力大 。 ②如果置于上板面的荷载超 过杆件的承受能力，杆件 会发生变形为 断裂 。 ③同形状，同尺寸的花展架， 为什么铁质的比木质的更 能承载?
B.以前的农作物个子高，遭遇暴风骤雨容易倾覆，造 成减产；现在的农作物普遍个子矮。就是利用了重心 低结构稳定的原理
3、结构的稳定性与它的几何形状有关。
A、A字形梯为什么载人时能够保持 稳定？如果没有梯子中间的拉杆将 会怎么样？