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在苏教版普通高中通用技术的教材《技术与设计2》第一单元结构与设计中有一节“结构与稳定性”是研究影响结构稳定性的主要因素。 这几年的教学中关于影响结构稳定性的主要因素在老师和学生中间出现了不同观点。我归纳了一下，主要有是三种：一点论、两点论和三点论。 三点论：影响结构稳定性的因素有多种，主要有重心位置的高低、结构与地面接触所形成的支撑面的大小和结构的形状等。 两点论：影响结构稳定性的因素是重心位置与地面接触所形成的支撑面的大小。 一点论：影响结构稳定性的因素是稳定角的大小。 我们来分析一下三种观点的区别和联系。三点论，来源于教材的论述主要有重心位置的高低，支撑面的大小，结构的形状。两点论，认为结构的形状影响重心的水平位置，所以我将重心位置规定为重心在三维空间的位置。一点论，认为影响结构稳定性的因素是稳定角的大小，那么我将稳定角规定为在三维空间结构重心到结构支撑面某支撑点的连线和支撑面这支撑点到重垂足（重心向结构支撑面引垂线得到的垂足）的连线所组成的夹角。这样一来重心的高低左右前后的变化和结构形状大小支撑面的形状大小的变化都会影响稳定角。 上述的讨论是有规定前提的，从力学角度来说，结构是指可承受一定力的架构形态，它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。结构的稳定性是指结构在负载的作用下维持其原有平衡的能力，结构的稳定是指结构整体的稳定，我们假设其是刚体。支撑面在水平面，结构稳定性好具体规定为不容易倾倒。讨论的载体如单脚撑自行车、照相机的三角架、啤酒瓶、方木块等。 影响结构稳定性的因素是相互关联的，需要综合考虑各种因素来讨论结构的稳定性。 下面是我从百度下载引用的资料供大家参考： “钢结构的稳定可分为结构整体的稳定和构件本身的稳定两种情况。 结构整体的稳定，在结构的纵向，主要依靠结构的支撑系统来保证，如钢柱的柱间支撑，钢屋架的上、下弦水平支撑和垂直支撑等。计算时主要考虑支撑系统能可靠地传递结构纵向的水平荷载（风荷载、地震荷载、厂房吊车荷载等）。在结构的横向，主要依靠结构自身（框架或排架）的刚度来保证，计算时主要要考虑结构自身能可靠地传递结构横向的水平荷载。 构件本身的稳定主要由构件组成部份的自身刚度来保证。计算时要保证构件本身及其组成部份（杆件或板件）在荷载作用下不发生屈曲而丧失稳定（这种情况主要发生在受压或压弯构件上）。在实际计算中，一般是用稳定系数来限制钢材的设计强度。使构件中的最大应力不大于钢材的设计强度乘以稳定系数后的值。这样的公式在钢结构的受压和受弯的计算公式中均可见到。 稳定系数是个主要与构件的长细比（杆件）或高厚比（板件）有关的系数，控制了长细比和高厚比也就等于控制了构件的稳定。 所以说，构件本身的稳定因素主要是构件的计算长度和截面特性，包括平面内和平面外的两个方向。当然，还应该包括材料的强度和应力的大小。” 上述的讨论是有规定前提的，因为结构整体的稳定和构件本身的稳定是两种情况，动态稳定和静态稳定是两种情况，重心在支撑面上在支撑面中在支撑面下是三种情况。 讨论的载体如陀螺、不倒翁、前进中的自行车、在手指不掉的玩具鸟等。 不倒翁为什么不倒？不倒翁的稳定性是好还是差？ 在静止情况下，自行车靠两轮子本身不能自我平衡，需要加一支撑脚。当由骑车人和自行车构成一个系统时，系统动起来之后，骑车人为系统注入动力，从而在自行车前进的时候，通过人的不断调节，自行车和骑车人与地面垂直，使自行车的重心落在车轮与地面接触的面积内。因此，在没有明显的外力干涉时，这一动态系统能够表现出一种稳定。陀螺效应。 熟鸡蛋当从侧面让它旋转起来时，它就会竖直地站立起来，这里有两个问题使人百思不解，物体运动只能使它趋向于降低重心，而鸡蛋一转，由平放而立起重心反而提高了；另外，谁都知道陀罗定向，鸡蛋在桌面上绕竖直轴转动时，转的方向不动而鸡蛋自己翻身而起；其三，任何物体底面越平越稳定，鸡蛋却偏偏不安于现状，偏要一尖儿着地立起来，本来是躺着时与桌面接触面积更大的状态更稳。 这个谜，直到本世纪八十年代初才解开。一位美国的物理系研究生，通过电脑进行复杂的运算，终于从理论上解决了。问题就出在旋转速度和摩擦上了。鸡蛋在旋转起来时，支持点周围也不免与支持面（桌面）产生摩擦，而这种旋转的物体总是使运动趋向于摩擦更小的状态。当鸡蛋摇摇晃晃地立起来，终于使一个尖端着地时，就逐渐达到了支持点面积最小，稳定旋转的状态，水平的能量转化成为绕对称轴旋转的动作。当然，由于摩擦，它的转速又会慢慢减小。然后开始摇晃，最后，倒下来，因为这时它要趋向重心更低，更稳定的状态。注意这个问题的研究已经超过普通高中技术课程标准的要求了。 影响结构稳定性的因素是相互关联的，需要综合考虑各种因素来讨论结构的稳定性。 |
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