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第 5章第 1节 建筑结构与功能
1. 下列哪种结构形式最适合用于需要大跨度且外观轻巧的建筑？
A. 实体结构 B. 框架结构
C. 壳体结构 D. 蜂窝结构
2.我们常见的桥梁、屋顶桁架等建筑，其主要结构类型是（ ）
A.实心结构 B. 框架结构
C. 壳体结构 D. 混合结构
3．如图所示三脚凳,若凳脚粗细、支撑面形状面积都相同,从稳定性角度考虑,其中最合理的
是( )
4.下列建筑结构中，其基本结构分类不正确的是（ ）
5.壳体结构的特征在于壳体内空，受力合理，形态稳定。壳的几何外形常见的有圆弧形和拱
形，当壳体受到外力冲击时( )
A.外力由弧面接触点承受，容易变形
B.外力由弧面整体分担承受，抵抗变形
C.壳体外形美观，受力时则容易变形
D.壳体外形美观，受力时情况不稳定
6. 拱形结构在受力时，压力主要传递至：
A. 拱顶 B. 拱底 C. 基座 D. 拱侧
7.下列关于三角形结构的说法，错误的是（ ）
A. 三角形结构具有稳定性
B. 自行车的车架利用了三角形的稳定性
C. 三角形结构比四边形结构更容易变形
D. 三角形结构在受到外力时，会把力均匀地分散到各个顶点
8.房屋、桥梁、塔等各种建筑都有结构。关于结构一词,下列说法中不正确的是（ ）
A. 不同的结构具有不同的功能
B. 不同的事物往往具有不同的结构
C. 结构指组成事物的各部分之间的有序搭配和空间排列
D.结构存在于人类创造的各种事物中,而自然界中并不存在
9. “胜哥”使用相同纸张折成不同形状并进行承重测试，发现不同形状的承重能力不同。
这主要说明了结构的强度与什么有关。
A. 材料的种类 B. 材料的数量 C. 结构的形状 D. 材料的颜色
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10．“胜哥”让同学们对纸桥进行抗弯能力的测试，下面是四位同学采用的四种方式,其中不
合理的是( )
11.当弧形拱受到向下的压力 F1时,拱被压缩,拱的各部分相互挤压,压力 F2被拱传递,对基座
产生作用力,下列关于基座受到的力的分析,正确的是（ ）
12.结构的稳定性指结构在外力的作用下维持其原有的平衡状态的能力。为增强建筑结构的
稳定性,下列说法中，正确的是（ ）
A.建筑结构的重心越低、支撑面越大,其结构越稳定
B.混凝土同时具有较好的抗压性和抗拉性
C.四边形结构通过增加竖杆的数量可增强其稳定性
D.混凝土中加入钢筋可增强抗压性以提升其强度
13.三角形结构的最大优点是具有__________，而四边形结构容易__________。
14.影响结构强度和稳定性的因素有：材料的__________、结构的__________、构件的
__________和连接方式等。
15.结构是指组成事物的各个部分之间的 和 。结构普遍存在于自然界和
人类创造的各种事物中，不同的事物往往具有不同的结构，不同的结构具有不同
的 。
16.建筑工程能够很好地体现 的关系。建筑结构的分类多种多样。依据受力
情况，建筑结构一般可以分为 、 和 等。
17.试验表明，当物体受到不同的力的作用时，会产生 等形变。通常
情况下，结构的构件可能会同时受到多个力的作用，此时，该构件会产生多种形式
的 。
13. 如图所示，蜂窝结构是蜂巢的基本结构，是由一个个同样大小
且相同形状的单房、房口全朝下或朝向一边、背对背对称排列组合
而成的一种结构。这种结构有着优秀的几何力学性能,因此在材料领
域中有广泛应用。请回答下列问题:
（1）蜂窝的每一个蜂房都是_________________形状的,使得每一个
蜂房都被其他蜂房包围。
（2）蜂窝的这种结构非常精巧,其最突出的优点是____________________________________
（3）通过深入探索,科学家们意外地发现并开发出一种具有蜂窝结构的新型材料,在工程领
域中，这种材料在隔音、隔热、导流、电磁屏蔽以及缓冲吸能等方面展现出广泛的应用潜力。
请举例说明。
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答案
1.C 2.B 3.C 4.D 5.B 6.C：
7.C 8.D 9.C 10.C 11.A 12.A
13.稳定性、变形（或不稳定）
14.种类、形状、连接方式 (顺序可互换)
15.有序搭配、空间排列 功能
16.结构与功能 框架结构、壳体结构和实体结构
17.拉伸、压缩、弯曲 形变
18.（1）正六边形； （2）以最少的材料获得最大的空间且稳定性好； （3）建筑物墙体采
用该材料用于隔音隔热；汽车保险杠采用该材料用于缓冲吸能（合理即可）。
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第5章 建筑结构与工程
各种事物都具有结构，如原子的结构、细胞的结构、人体的结构、建筑物的结构、宇宙的结构等。在工程上，为了实现特定的功能，需要设计并制造具有独特结构的装置。
我们如何认识结构及
其影响因素？如何进行简
单的结构设计？
第1节 建筑结构与功能
建筑都有结构，如房屋的结构、桥梁的结构、塔的结构等。建筑结构展示了人类的智慧和创造力，带来了美的享受。那么，建筑结构有什么特点？这样的结构对其功能的实现有什么独特的价值？
二课时
第1节 建筑结构与功能
建筑结构有哪些？
结构如何影响建筑的功能？
不同的结构有什么特点？
一、建筑结构及其分类
定义：结构是指事物各部分之间的有序排列与搭配
结构普遍存在于自然与人造物中
不同的结构 → 不同的功能
建筑结构的分类
按受力情况分类：
1. 框架结构（如桥梁、房屋骨架）
2. 壳体结构（如国家大剧院屋顶）
3. 实体结构（如桥墩、城墙）
框架结构
特点：由刚性杆件（梁、柱）构成
示例：钱塘江大桥（桁架梁桥）
材料：木材、金属、塑料等
应用：房屋、桥梁、航空
壳体结构
特点：薄板组成的曲面结构，轻巧优雅
受力：力均匀分散，承载力强
优点：用料少、跨度大、坚固
示例：国家大剧院
实体结构
特点：实心结构，自身承重
示例：桥墩、基座、城墙
优点：稳定、抗压、耐久
材料：石头、混凝土等
二、结构受力与形变
结构构件与受力体系
构件：梁、柱等组成部分
结构体系：构件联结成整体共同承受外力（荷载）
传递路径：力 → 构件 → 基座
用相同材料制作的形式不同的结构，或不同材料制作的形状相同的结构，能够承受力的大小是不同的。
1. 如图甲所示，取一根长20 cm、直径2 cm的弹性橡胶棒，将橡胶棒当作结构的构件。
2. 用两手抓住橡胶棒两端，用力向外拉伸，如图乙所示，观察橡胶棒因受拉而产生的形变。
3. 用两手抓住橡胶棒两端，用力向内挤压，如图丙所示，观察橡胶棒因受压而产生的形变。
4. 将橡胶棒两端支起来，中间悬空，用力向下压橡胶棒的中部，如图所示，观察橡胶棒因中部受压力而产生的形变。
结论：当物体受到不同的力的作用时，会产生拉伸、压缩、弯曲等形变。
如构件同时受到多个力的作用，该构件会产生多种形式的形变。
横梁水平放置，当中部受到F 的作用时，横梁的两端会受到支撑物对它的支持力 F 、F 的作用，横梁发生弯曲，上部被压缩，下部被拉伸。
跳水的跳板用弹性材料做成，其一端固定，运动员站在另一端，跳板发生形变，产生弹力帮助运动员起跳。请分析跳板的形变情况。
答：运动员对自由端产生向下压力，使跳板向下弯曲，跳板上部被拉升，下部被压缩。
结构特点：杆件连接成三角形
受力分析：压力通过杆件传递，部分受拉，部分受压。
三角形桁架结构
B、C杆件被压缩，A杆件被拉伸，虚线为形变后的情况。
结构特点：弧形拱
受力分析：压力分散至基座，产生竖直与水平支持力。
拱形结构
当弧形拱受到向下的压力 F 的作用时，拱被压缩，拱的各部分相互挤压，压力 F 被拱传递，对基座产生作用力，基座便产生竖直向上的支持力 F 、F 和水平方向的力 F 、F 。
请分析图中石拱桥A、B、C、D四处石块的受力情况。
答：都受到重力和周围石块的压力 。
三、建筑结构的功能
结构在外力的作用下，维持其原有的平衡状态的能力，叫作结构的稳定性。
重心高低和支撑面的大小影响结构的稳定性。
结构的重要性质之一。
上海东方明珠电视塔建造的底座支撑面大、整体重心低。
1. 如图甲所示，把四根短木棒钉起来，形成一个长方形结构，在一个角上施加作用力F，观察长方形结构是否比较容易变成如图乙所示的平行四边形结构。


2. 如图丙所示，把三根短木棒钉起来，形成一个三角形结构，在一个角上施加作用力F，观察三角形结构是否比较容易发生形变。
答：容易变形。
答：不容易变形。
四边形结构易变；三角形是所有几何形状中最坚固、稳定的结构。
三角形结构屋顶、三角形吊臂、三角形钢架桥等都利用了三角形结构的稳定性。
结构的强度是指结构抵抗外力作用的能力。
三角形是框架结构中最基本的构造之一。在长方形或六边形等框架中，通常加入支撑杆件，构成多个三角形，这样可以大大提升结构的强度，使结构能承受更大的荷载。
与结构的形状、材料、连接方式等有密切的关系。
相同材料制成的框架构件，采用的截面不同，如工字形、口字形、环形、方形和圆形等，其承受力的大小也不一样。
某建筑中使用的钢材，请画出所用钢材的截面图示。查找资料，说一说这样的截面有什么好处。
答：该钢材的截面形状为“工”形。工形钢的质量相对较轻，但有较高的强度，能够承受较大的荷载。它在满足建筑强度要求的同时，还能减轻建筑物的整体质量，降低对地基的要求，从而节省材料和成本。
混凝土
形状相同材料不同强度不同。
根据用途选择合适的材料。
建筑的结构决定了功能，结构的优化能增强功能，并更好地适应环境。
国家游泳中心，叫“水立方”，用半透明膜覆盖，密度为玻璃的1%，是隔热的温室，大约20%的太阳能被用来提高泳池和室内的温度，及室内的亮度。
蜂窝结构
蜂窝由许多个大小相同的蜂房组成，蜂房都是六棱柱体，每个蜂房都被其他蜂房包围，两个蜂房之间只隔着一堵蜂蜡制成的墙。这种结构非常精巧，用料也少，既适合蜜蜂近似圆柱形的身体，又提高了空间利用率。
蜜蜂能建筑精巧的蜂窝是长时间进
化的结果，蜂窝的结构和功能堪称完美。
蜂窝结构给了工程师很大的启示。
人们在设计一些强度高、用料少、还需
隔音和隔热的工程结构时，往往采用蜂窝结构。例如，航天飞机、宇宙飞船等航天器需要具备上述性能，它们的内部大量地采用了蜂窝结构。
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2025年12月19日

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