穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析--通用

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1、第二節(jié)穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析各種各樣的結(jié)構(gòu)樓脆脆：2009年6月27日，上海的一棟竣工未交付使用的高樓整體倒覆，故得此稱號(hào)被臺(tái)風(fēng)吹倒的廣告牌貨裝多了車“罷工”了2、意義：結(jié)構(gòu)的重要性質(zhì)之一。如果一個(gè)結(jié)構(gòu)不能有效的抵御常見的外力的作用，那么該結(jié)構(gòu)是很難承受負(fù)載而保持原有的平衡狀態(tài)，最終導(dǎo)致結(jié)構(gòu)遭受破壞。一、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性：1、定義：結(jié)構(gòu)在負(fù)載的作用下維持其原有平衡狀態(tài)的能力。奇特結(jié)構(gòu)欣賞：1、不倒翁不倒翁是一種形狀像人而在造形和重量上制成一經(jīng)觸動(dòng)就搖擺然后恢復(fù)直立狀態(tài)的玩具，具有很強(qiáng)的穩(wěn)定性。它是意大利比薩城大教堂的獨(dú)立式鐘樓，從1174年始

2、建1350年竣工，經(jīng)歷了176年。但由于塔身過重，地質(zhì)松軟，因此塔身仍以每年1．25毫米的速度向南傾斜，但至今仍然斜而不倒。2、比薩斜塔遼寧瑞州古塔，現(xiàn)存塔身高10米，塔身向東北方向傾斜12度，塔尖水平位移1.7米。該塔建成之后雖幾經(jīng)地震與洪水破壞，卻始終斜而不倒，堪稱奇跡。3、中國的斜塔結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與什么因素有關(guān)？想一想：影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素因素一：重心位置A.不倒翁為什么不倒？如果在它脖子上掛上一定數(shù)量的鐵環(huán)，它還會(huì)不倒嗎？不倒翁的重心很低，就在它與地面的接觸點(diǎn)上，所以不倒，如果往它的脖子掛上鐵環(huán)，它的重心位置升高了，當(dāng)鐵環(huán)達(dá)

3、到一定數(shù)量時(shí)，不倒翁就不再是不倒翁了。重心的高低影響結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。重心越低,穩(wěn)定性越好;重心越高,穩(wěn)定性越差。比薩斜塔為什么不倒塌？想一想：通過分析長方體重心的垂線位置與穩(wěn)定性示意圖，使我們知道：比薩斜塔不倒的原因是它的重心所在點(diǎn)的垂線落在塔的底面的范圍內(nèi)。當(dāng)塔傾斜到一定程度，重心的垂線不再落在塔的底面時(shí)，塔就會(huì)傾倒。結(jié)構(gòu)重心的位置：結(jié)構(gòu)重心所在點(diǎn)的垂線是否落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)，落在就是穩(wěn)定的，沒有就是不穩(wěn)定的。蘇州的虎丘塔虎丘塔高47.7米，比意大利比薩斜塔矮6米；塔尖偏離中心2.34米，是比薩塔的一半；虎丘塔建于961年，比比

4、薩塔早完工390年。因?yàn)榈鼗焕?，?000噸的塔便傾向土堆的一邊。金字塔迪拜思考：這些塔具有哪些共同特點(diǎn)？影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素因素二：支撐面積的大小結(jié)構(gòu)的支撐面：：是物體與地面接觸形成支撐點(diǎn)的連線與地面構(gòu)成的面。結(jié)構(gòu)的接觸面：是物體與地面接觸形成的面。提示：注意接觸面與支撐面的區(qū)分。為什么大壩的橫截面總是建成梯形？大壩需要承受很大的力的作用，如自身的重力，水的沖擊力、壓力等等，要起到防洪的作用，大壩必須要求非常穩(wěn)固。大壩建成梯形，增大了與地面接觸所形成的支撐面，支撐面越大越堅(jiān)實(shí)，穩(wěn)定性就越好。為什么許多課桌椅的支撐腳要做成往外傾

5、斜？想一想：影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素因素三：結(jié)構(gòu)的形狀A(yù)字形梯為什么載人時(shí)能夠保持穩(wěn)定？如果沒有梯子中間的拉桿將會(huì)怎么樣？想一想：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與它的幾何形狀有關(guān)。一般情況下，梯子打開的時(shí)候，梯面與地面組成三角形，梯子本身就能站得穩(wěn)。當(dāng)連接兩個(gè)梯面的橫桿拉直時(shí)，兩個(gè)梯面的上半部分就與橫桿構(gòu)成了穩(wěn)定的三角形，這就進(jìn)一步加強(qiáng)了梯子的穩(wěn)定性，保證梯子能承受人體的壓力。如果沒有梯子中間的拉桿會(huì)怎么樣？梯子的支撐腳與地面的位置不固定，當(dāng)梯子的支撐腳與地面的摩擦力不夠大時(shí)，同時(shí)由于兩梯腳是鉸連接的，當(dāng)人站在梯子上時(shí)，兩梯腳會(huì)向外滑動(dòng)，A字型的結(jié)構(gòu)被

6、破壞，失去平衡人會(huì)跌落下來。想一想：照相機(jī)的支撐架為什么常使用三腳架而不用其他形狀？因?yàn)槿侵Ъ芘c地面有三個(gè)接觸點(diǎn)，形成的三角形結(jié)構(gòu)使照相機(jī)的支撐架更容易穩(wěn)定。影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素：結(jié)論重心位置結(jié)構(gòu)形狀支撐面積學(xué)以致用：單腳支撐的自行車放穩(wěn)的原因分析1.自行車騎起來時(shí)，只有兩個(gè)支撐點(diǎn)，為什么不會(huì)倒下呢？探究在靜止情況下，自行車本身不能自我平衡，需要加一支撐腳。當(dāng)由騎車人和自行車構(gòu)成一個(gè)系統(tǒng)時(shí)，系統(tǒng)動(dòng)起來之后，騎車人為系統(tǒng)注入動(dòng)力，從而在自行車前進(jìn)的時(shí)候，通過人的不斷調(diào)節(jié)，自行車和騎車人與地面垂直，使自行車的重心落在車輪與地面接觸的

7、面積內(nèi)。因此，在沒有明顯的外力干涉時(shí)，這一動(dòng)態(tài)系統(tǒng)能夠表現(xiàn)出一種穩(wěn)定。練習(xí):(1)在擁擠的公共汽車上已沒有座位，你必須站著，而扶手你讓給了旁邊的老人，你在公共汽車上要如何才能保持自己的沒摔倒？人的身體的穩(wěn)定性取決于支撐面的大小和人體姿勢(shì)重心的高低，在一定范圍內(nèi)，兩腳分得越開，則重心越低，支撐面變大，越穩(wěn)定！要提高這種籃球架的穩(wěn)定性可以怎么做？在籃球底座上加些比較重的石板之類的重物。是為了使籃球架的重心向后偏移，重心所在點(diǎn)的垂線落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)，達(dá)到結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的基本條件。還有什么方法嗎？可以增大底座與地面的接觸面，這樣也可以使重心

8、所在點(diǎn)的垂線落在結(jié)構(gòu)底面的范圍內(nèi)。結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性在日常生活中有著廣泛的應(yīng)用，一方面人們利用穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)抵抗外力、承受負(fù)載，另一方面又利用不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)某些功能。拓展：不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)應(yīng)用不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)應(yīng)用：１.倒置的啤酒瓶可以預(yù)報(bào)地震。２.在打水的桶口邊掛