地质版（2019）必修《技术与设计2》第一章 结构及其设计第二节 典型结构分析二 棚室屋架结构分析教案及反思

教学

过程

教学活动

学生

反映

新课导入

利用多媒体播放一段体操运动的影像资料。运动员在场上激烈的角逐，那么，同学们，你知道他们的比赛项目是什么？

他们进行的是单杠练习，就是我们上体育课经常玩的单杠。你们仔细观察一下，他们所用的单杠和我们学校的单杠在结构上有哪些不同呢？或者，与你们所见过单杠相比，有没有不同的地方呢？

体操、单杠……

通过找不同小游戏，让学生找到他们的不同点

引导归纳总结，细心观察的同学发现了，比较明显的一个区别，就是有的单杠有四根铁线，有的却没有。

前面我们学习过什么叫结构，还知道了结构可以承受力和抵抗变形，而组成结构的各个部分称为构件。那么，现在我们把单杠看成一个结构，那构件都有什么呢？

比较好看，材料不同，少了四根铁线,手感好……

仔细观察

杠体 立柱 拉杆组成

设疑

导入

为什么有的单杠有拉杆，有的没有呢？不同结构的单杠在功能上有什么不同呢？引入新内容。

在学生阅读课本的过程后，总结两根立柱以承受压力为主，主要变形为压缩变形；而拉杆始终处于张紧状态，主要变形为拉伸变形。

设疑

如果我们抓在杠体中间，将可能发生怎样的变形？

结合梁的定义，所以我们认为，杠体是有两个支点的梁。

如上图所示，如果撤掉拉杆4和6，而抓着拉杆3和5用力拉，立柱将可能发生怎样的变形？

所以立柱是只有一个支点的垂直梁。

我们对杠体进行——有两个支点的梁进行受力分析前，先看一下物理实验——单摆。

在小球摆的过程中，绳子对小球的作用力方向怎样变化？

根据作用力和反作用力原理，固定点受到小球的作用力方向如何？

无论小球摆到哪个位置，固定点受到的作用力方向始终指向小球球心所处的瞬间位置。

当运动员做大回环动作时，如果从侧面来看，将会是怎样？

类比单摆，杠体相当于固定点；人相当于小球。杠体受到人的作用力方向是怎样的？

所以，无论人摆到哪个位置，杠体所受作用力的方向始终指向人的重心所处的瞬间位置。因为梁向哪个方向受力，就会向哪个方向变形。即变形方向和受力方向一致。所以杠体总是朝人的重心所在位置发生变形。于是有了结论：杠体总是朝着人体所在瞬间位置的方向上发生弯曲。

下面，我们再看立柱。杠体和立柱的上端相连，人的作用力通过柜体作用于立柱，将可能发生怎样的变形？是弯曲，对吗？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削这种弯曲呢？

弯曲

断裂……

始终从小球的球心指向固定点

始终从固定点指向小球球心

绕杠体转动

 指向人重心所在位置。

用一个力从后拉，立柱固定牢固点

通过单杠这种简单的受力分析后，我们看看比较复杂的建筑受力如何分析？

棚室屋架结构分析

（一）              棚室荷载与立柱受力

压力要收起压缩变形，弯矩要引起弯曲变形。通过结构合理设计，立柱将会抵抗住压缩与弯曲两类变形

（二）梁的受力

防止梁过分弯曲的最简单方法是在梁的下面增加支撑点。

（三）拱结构的应用

    棚室一般采用拱结构。适用于大跨度。

钢箱梁桥结构分析

内部为空心状，由顶板、底板、腹板和加劲肋等构件组成。

特点：大跨径，质量小、省钢材、抗弯和抗扭刚度大、安装快、外形简洁美观。

(一)    荷载类型

竖向作用  横向作用  纵向水平作用

（二）纵向结构型式

（三）横向结构型式

扭矩：桥由于承受因荷载分布不均匀、不对称而产生的；

剪切力：梯子的横梁，除了承受压力及使其发生弯曲变形的力之外，在横梁与支柱的两个交接处还要承受的力。

课堂小结