典型结构案例分析 (讲课)

典型结构案例分析典型结构案例分析(讲课讲课)知识回顾知识回顾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。1 1、结构结构：事物各组成部分之间的有序搭配和排列。：事物各组成部分之间的有序搭配和排列。2 2、构构件件：一一个个复复杂杂的的结结构构由由许许多多不不同同的的部部分分组组成成,这些组成部分通常称构件。这些组成部分通常称构件。3 3、结构的力学本质结构的力学本质：承受力，抵抗变形。：承受力，抵抗变形。4 4、结构的分类结构的分类：实心结构，框架结构，壳体结构：实心结构，框架结构，壳体结构回顾回顾构构件件受受外外力力作作用用时时，要要发发生生形形状状或或大大小小的的改改变变，这种改变称为这种改变称为 。吊吊车车的的吊吊绳绳承承受受的的力力是是 ，拉拉力力所所产产生生的的形形变变为为 ，组成材料的粒子被拉开；，组成材料的粒子被拉开；板板凳凳腿腿承承受受的的外外力力是是 ，压压力力所所产产生生的的变变形形为为 ，组成材料的粒子被推近。，组成材料的粒子被推近。拉力拉力和和压力压力都是都是 作用的结果。作用的结果。阅读材料（阅读材料（P11），自主完成填空。），自主完成填空。变形变形拉力拉力拉伸拉伸压力压力压缩压缩荷载荷载当当杆杆件件受受到到与与杆杆纵纵轴轴线线相相垂垂直直的的外外力力作作用用时时，杆杆件产生的变形为件产生的变形为发生弯曲变形时的构件称为发生弯曲变形时的构件称为阅读材料：阅读材料：P11弯曲弯曲梁梁补充知识补充知识1 1外力的基本形式外力的基本形式构件所受的外力形式多样，基本形式有构件所受的外力形式多样，基本形式有弯曲力、弯曲力、拉力、压力、剪切力、扭转力拉力、压力、剪切力、扭转力等。等。在受外力作用时，构件会发生形状或大小的改变，在受外力作用时，构件会发生形状或大小的改变，这种改变称为这种改变称为变形变形。（1 1）钓鱼）钓鱼弯曲力：弯曲力：作用于物体，使它产生弯曲变形的力作用于物体，使它产生弯曲变形的力 （与构件纵轴线相垂直）（与构件纵轴线相垂直）例例 子：子：使用弓、使用臂力器、撑杆跳高使用弓、使用臂力器、撑杆跳高（2 2）拔河拉力：拉力：物体所承受的拉拽力，物体所承受的拉拽力，产生拉伸变形产生拉伸变形。例子：例子：拉力器拉力器（3 3）趁热打铁）趁热打铁压力：压力：挤压物体的力，挤压物体的力，产生压缩变形产生压缩变形。例子：例子：坐板凳、压路机压路坐板凳、压路机压路（4 4）修理草坪）修理草坪剪切力：剪切力：两个距离很近，大小相等，方向相反，两个距离很近，大小相等，方向相反，且作用于同一物体上的且作用于同一物体上的平行平行的力。的力。例例 子：子：剪刀剪纸、钢丝钳钳钢丝剪刀剪纸、钢丝钳钳钢丝（5 5）拧干衣服）拧干衣服扭转力：扭转力：反方向反方向向向物体两端物体两端均匀施力，使物体发生扭转均匀施力，使物体发生扭转 形变的力。形变的力。例例 子：子：拧麻花条拧麻花条补充知识补充知识2 2荷载荷载依据不同的标准，荷载有不同的分类。（1 1）按荷载随时间的变化分为：）按荷载随时间的变化分为：恒载恒载(永久性荷载永久性荷载)：作用于结构上长期不变的荷载 活载活载(可变性荷载可变性荷载)：作用于结构上可变的荷载 例：结构自重(恒载恒载),风荷载、雪荷载(活载活载).).荷载荷载:施加于机械或结构上的施加于机械或结构上的外力外力在力学中通常被称为荷载。在力学中通常被称为荷载。（2 2）按荷载的分布形式分为：）按荷载的分布形式分为：集中集中荷载：施加在结构或构件荷载：施加在结构或构件某一点某一点上的力上的力 线线荷载：荷载：施加在结构或构件施加在结构或构件单位长度单位长度上的力上的力 面面荷载：荷载：施加在结构或构件施加在结构或构件单位面积单位面积上的力上的力 体体荷载：荷载：施加在结构或构件施加在结构或构件单位体积单位体积上的力上的力1 1、单杠受力和变形分析、单杠受力和变形分析1 1、单杠受力和变形分析、单杠受力和变形分析杠体杠体立立柱柱拉杆拉杆杠体：是器械的主体杠体：是器械的主体立柱、拉杆：共同支立柱、拉杆：共同支撑杠体并承受荷载。撑杠体并承受荷载。（1 1）杠体的受力与变形）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，运动员在杠体上做各种动作，如大回环等，通过握杠体的手通过握杠体的手，对杠体施加了，对杠体施加了外力外力包括包括人体质量人体质量、回转运动产生的离心力回转运动产生的离心力杠体受到的力的方向杠体受到的力的方向任意时刻，人对杠体的作用力，其任意时刻，人对杠体的作用力，其方向方向，都是从杠，都是从杠体指向人重心所处的瞬间位置。体指向人重心所处的瞬间位置。球球球球球球球球F球球小球对固定点的作用力，其方向，从固定点指向小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。球球心所处的瞬间位置。杠体受力弯曲变形、方向杠体受力弯曲变形、方向运动员对杠体施加了运动员对杠体施加了外力外力使得杠体发生弯曲变形的这种外力称为使得杠体发生弯曲变形的这种外力称为弯曲力弯曲力杠体杠体弯曲变形的方向弯曲变形的方向与杠体受与杠体受外力的方向外力的方向一致一致杠体总是朝人体所在的瞬间位置方向发生弯曲杠体总是朝人体所在的瞬间位置方向发生弯曲（2 2）立柱的受力与变形分析）立柱的受力与变形分析单杠的单杠的立柱立柱，是，是总总荷载荷载的主支撑点。的主支撑点。总荷载：杠体传到立柱上端的外力（总荷载：杠体传到立柱上端的外力（杠体和人体杠体和人体）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当人体静挂或静骑在杠体上时压力压力当人体回转到单杠的一侧（如单杠的前面）时当人体回转到单杠的一侧（如单杠的前面）时弯矩作用弯矩作用压力压力认识到：认识到：同一荷载在静态、动态下，结构承受的外力往往不同同一荷载在静态、动态下，结构承受的外力往往不同问问问问题题题题：杠杠杠杠体体体体和和和和立立立立柱柱柱柱的的的的上上上上端端端端相相相相连连连连，人人人人的的的的作作作作用用用用力力力力通通通通过过过过杠杠杠杠体体体体作作作作用用用用于于于于立立立立柱柱柱柱，立立立立柱柱柱柱产产产产生生生生弯弯弯弯曲曲曲曲变变变变形形形形趋趋趋趋势势势势,如如如如果果果果要要要要向向向向前前前前发发发发生生生生弯弯弯弯曲曲曲曲，请请请请问问问问同同同同学学学学们们们们，有有有有什什什什么么么么方方方方法法法法可可可可以以以以削削削削弱弱弱弱或或或或抵抵抵抵消这种弯曲呢？消这种弯曲呢？消这种弯曲呢？消这种弯曲呢？立柱埋深一点立柱埋深一点立柱埋深一点立柱埋深一点用一个力从反方向拉用一个力从反方向拉用一个力从反方向拉用一个力从反方向拉（3 3）拉杆的作用）拉杆的作用拉杆：拉杆：辅助立柱抵抗弯曲变形趋势辅助立柱抵抗弯曲变形趋势2 2、棚室屋架结构受力分析、棚室屋架结构受力分析 6 后墙后墙 7 通道通道 5 立柱立柱 1 草帘草帘 3 后屋面后屋面 2 塑料棚膜塑料棚膜 4 拱架（梁）拱架（梁）9 防渗膜固定槽防渗膜固定槽 10 防渗膜防渗膜 8 防寒沟防寒沟11 混凝土墙混凝土墙（1 1）构件）构件梁梁(拱架拱架)的受力的受力对于对于梁（拱架）梁（拱架）来说：来说：恒载恒载：塑料棚膜、后屋面、：塑料棚膜、后屋面、梁（拱架）的自重梁（拱架）的自重活载活载：雪载、风载等：雪载、风载等荷载作用传到梁上，梁受力变形趋势如图。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棚室屋面支撑拱架的 两个支撑点两个支撑点材料被挤压材料被挤压材料被拉伸材料被拉伸（2 2）构件）构件墙的受力墙的受力对于对于墙（和立柱）墙（和立柱）来说：来说：恒载恒载：梁（拱架）的质量、屋面（：梁（拱架）的质量、屋面（草帘、塑料棚膜草帘、塑料棚膜）活载活载：雪载、风载等：雪载、风载等 荷载压力荷载压力由由恒载恒载和和活载活载生成。生成。墙受压力时的情形。墙受压力时的情形。荷载中的荷载中的风载风载，作用于棚室的情况比较复，作用于棚室的情况比较复杂，它与风的作用方向有关。杂，它与风的作用方向有关。压力压力推力推力认识到：认识到：不同形式的荷载，同一结构承受的外力也不同不同形式的荷载，同一结构承受的外力也不同（3 3）构件）构件拱的受力拱的受力拱结构：即拱结构：即中间高四周低呈弧形的曲面中间高四周低呈弧形的曲面。实验：折纸实验：折纸荷载作用于拱上，圆拱再把力传到其四周的支撑上。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拱结构对承受荷载有利认识到：认识到：拱结构既有利于承载，又美观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。在较大的跨度情况下，建筑物多采用拱结构。赵州桥赵州桥小结小结典型结构案例分析：典型结构案例分析：（1）单杠受力和变形分析）单杠受力和变形分析 （2）棚室屋架受力与变形分析）棚室屋架受力与变形分析补充知识：补充知识：1）外力的基本形式）外力的基本形式 2）荷载）荷载分析结构受力的方法：分析结构受力的方法：结构结构 构件构件总荷载总荷载 恒载、活载恒载、活载