结构是怎样受力的

1、第二节第二节 典型结构案例分析典型结构案例分析结构是怎样受力的结构是怎样受力的1 1、结构：事物各组成部分之间的有序搭配和排列。、结构：事物各组成部分之间的有序搭配和排列。2 2、构件：一个复杂的结构由许多不同的部分组成、构件：一个复杂的结构由许多不同的部分组成, ,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：承受力，抵抗变形。、结构的力学本质：承受力，抵抗变形。4 4、结构构建的依据：对应物体的性质和功能。、结构构建的依据：对应物体的性质和功能。5 5、结构的分类：实心结构，框架结构，壳体结构、结构的分类：实心结构，框架结构，壳体结构回顾回顾 构件受外力作用时，要

2、发生形状或大小的改变，构件受外力作用时，要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。 吊车的吊绳承受的力是吊车的吊绳承受的力是拉力拉力，拉力所产生的形变，拉力所产生的形变为为拉伸拉伸，组成材料的粒子被拉开；，组成材料的粒子被拉开； 板凳腿承受的外力是板凳腿承受的外力是压力压力，压力所产生的变形为，压力所产生的变形为压缩压缩，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荷载荷载作用的结果。作用的结果。阅读材料：阅读材料：P11 当杆件受到当杆件受到与杆纵轴线相垂直的外力与杆纵轴线相垂直的外力作用时，杆作用时，杆件产生的变形为件产生的变形为弯曲弯曲 发

3、生弯曲变形时的构件称为梁发生弯曲变形时的构件称为梁阅读材料：阅读材料：P111 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

4、，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

5、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

6、（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

7、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（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

8、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。 拱的受力面积大，例如：雪荷载拱的受力面积大，例如：雪荷载 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。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

9、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：拉面、油条、拉力器拉面、

10、油条、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：压订书机、坐板凳、压路机压路压订书机、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：拧麻花条拧麻花条连线连线拉力拉力

11、 作用于物体作用于物体 ,使它产生弯曲的力使它产生弯曲的力 压压 力力 两个距离很近两个距离很近,大小相等大小相等,方向相反方向相反,且作用于同一物体上的且作用于同一物体上的平行力平行力 剪切力剪切力 挤压物体的力挤压物体的力扭转力扭转力 物体所承受的拉拽力物体所承受的拉拽力 弯曲力弯曲力 反方向向物体两端均匀施力反方向向物体两端均匀施力,使物体发生扭转形变的力使物体发生扭转形变的力补充知识补充知识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( (

12、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、风荷载、雪荷载 立柱杠体、人体荷载荷载: :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（3 3）按荷载随位置

13、的变异可分为：）按荷载随位置的变异可分为： 固定荷载：固定荷载：在结构空间位置上具有固定分布的荷载在结构空间位置上具有固定分布的荷载 可动荷载：可动荷载：在结构空间位置上的在结构空间位置上的一定范围内一定范围内可任意可任意 分布的荷载分布的荷载 例：固定设备、吊车荷载例：固定设备、吊车荷载（4 4）按荷载对结构的反映可分为：）按荷载对结构的反映可分为： 静态荷载：静态荷载：不使结构产生加速度或产生的加速度不使结构产生加速度或产生的加速度 可忽略不计的荷载可忽略不计的荷载 动态荷载：动态荷载：使结构产生不可忽略的加速度的荷载使结构产生不可忽略的加速度的荷载补充知识补充知识3 3内力内力 例：尺子例：尺子 物体由于物体由于外因外因而变形时，在而变形时，在物体内各质点物体内各质点之间会之间会产生一种相互作用的力，以抵抗这种外因的作用，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。置，这种力称为内力。 内力反映了材料内力反映了材料抵抗荷载破坏抵抗荷载破坏的能力，即强度的的能力，即强度的大小。大小。补充知识补充知识4 4应力应力 应力应力 FS 。 截面某一点截面某一点单位面积上单位面积上的的内力内力称为应力。称为