1.2 典型结构受力分析——结构是怎样受力的

• 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
2、棚室屋架结构受力分析
6 后墙 7 通道
例：固定设备、吊车荷载
（4）按荷载对结构的反映可分为：
静态荷载：不使结构产生加速度或产生的加速度 可忽略不计的荷载 动态荷载：使结构产生不可忽略的加速度的荷载
补充知识3——内力
• 例：尺子 • 物体由于外因而变形时，在物体内各质点之间会 产生一种相互作用的力，以抵抗这种外因的作用， 并力图使物体从变形后的位置回复到变形前的位 置，这种力称为内力。 • 内力反映了材料抵抗荷载破坏的能力，即强度的 大小。
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。
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
连线
拉力
压力
作用于物体 ,使它产生弯曲的力
两个距离很近,大小相等,方向相反,且作用于同一物体上的 平行力 挤压物体的力 物体所承受的拉拽力
补充知识4——应力
• 截面某一点单位面积上的内力称为应力。
• 应力σ＝ ΔF／ΔS 。
• 应力会随着外力的增加而增长
• 极限应力
• 许用应力
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 （2）棚室屋架受力与变形分析
结构 构件 总荷载 恒载、活载
• 补充知识：
1）外力的基本形式 2）荷载 3）内力 4）应力
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
（2）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
（3）按荷载随位置的变异可分为：
固定荷载：在结构空间位置上具有固定分布的荷载 可动荷载：在结构空间位置上的一定范围内可任意 分布的荷载
剪切力 扭转力
弯曲力
反方向向物体两端均匀施力, 使物体发生扭转形变的力
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 例：结构自重、风荷载、雪荷载 立柱——杠体、人体
（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
• 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。
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。
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。
• 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
• 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
• 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
本节课结束！
（2）构件——墙的受Hale Waihona Puke Baidu 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。
• 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
（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：拉面、油条、拉力器
（3）趁热打铁——
压力：挤压物体的力，产生压缩变形 。 例子：压订书机、坐板凳、压路机压路
（4）修理草坪——
第二节 典型结构案例分析
－－结构是怎样受力的
回顾
1、结构的定义、构件、力学本质 2、为什么是这样的结构：对应物体的性质和功能。 3、结构的基本分类 4、结构的其他分类
1、单杠受力和变形分析
• 看一段视频
杠体
立 柱
拉杆
（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