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二 稳固结构的探析 3
① 通过组建结构案例实效试验,了解结构的稳定性,同时了解影响结构的有关因素。② 理解结构强度与结构形状、使用的材料、结构之间的连接方式等因素有密切的关系。其中结构的连接方式是一个技术要点,技术要点的质量直接关系到结构的强度,可作重点分析。③ 理解结构的功能。了解结构的合理性、人文性,符合科学性等。
• 04 年 5 月 23 日,巴黎戴高乐机场 2 E候机厅顶棚发生坍塌事故,事故原因:金属构件本来也负担着顶棚的重量,但弧度结构上的裂痕使这个构件逐渐穿过了顶棚,不再支撑数十吨重的顶棚,最终导致拱形顶棚发生坍塌。
比萨斜塔 (CAMPANILE DI PISA) 是世界建筑史上的一大奇迹。由于塔身压力过重和地质松软,南面的地基比北面约低2米。在施工期间塔身既出现轻微倾斜,随着工程的进度,倾斜度不断增加。到塔身建到第三层时,可明显看出倾斜,曾一度停工。一百多年以后,经工程师托马索 · 皮萨诺精心测量和计算,证明比萨斜塔虽倾斜,但不会倒塌,使工程继续按原设计继续施工,直到竣工。
重心点的垂线位置,落在结构底面的范围内
泰顺廊桥的结构原理:廊桥结构的基本组合单元是六根杆件,纵向四根、横向两根,平面呈“井”字形。利用受压产生的摩擦
力,构件之间越压越紧。这种结构,不用钉铆,只需用相同规格的杆件,别压穿插,搭接而成。从力学上分析,上端的纵梁压在横梁上,横梁又压在相对一根纵梁上,上下两根纵梁夹住一根横梁,摩擦力使得横梁不能滑动,结构简单而奇妙,这种结构,整体为拱形结构,因此沿拱心线整体受压,不会产生弯矩,就每一根杆件来说,又是最简单的简支梁,承受两种集中荷载。桥的构件统一,无特殊,异形的构件,伐下的树木只需经少量人工即可制成合格构件,而且,装卸方便,拆桥时可以做到不损构件,且可重复利用。小杆件便于运输,用小构件形成大跨度,经济合理。“虹桥结构”有很好的受压性能,只要两端固定,桥就能很好地承受向下的荷载,由于结构的特殊,桥受到向上的反弹力,就很容易失稳遭受破坏。为此,泰顺的虹桥都采用了廊桥这种形式,桥上建廊屋非但不是负担,反而增加了稳定性。每当山洪爆发时,当地居民将家中最重的物体或大石头搬到桥上来增加桥的稳定性。
木拱桥以较短的木材,通过纵横相贯,犹如彩虹飞架宽阔水面,其巧妙的结构,令人惊叹!
小试验 :材料清单:一次性筷子若干根,硬纸板,钩码一盒活动任务:搭廊桥1、依据示意图用筷子搭建一座廊桥2、在搭好的桥上放一张硬纸板,然后在纸板上放钩码;观察比较廊桥载重量与桥的稳定性有什么关系。
讨论与交流:观察比较廊桥载重量与桥的稳定性有什么关系。理解“在一定范围内,拱形廊桥载重越多越稳定的科学内涵”。