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(共15张PPT)
第四节结构设计与制作
教材p33-p36
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长信宫灯:国宝级结构设计之精品
西汉的长信宫灯，工艺精美绝伦,为巅峰之作,如图1-58所示。
在我国的灯具文化中，长信宫灯为什么拥有这样的极高评价
长信宫灯的正面设有活动挡板，可以利用挡板调节灯光的方向。
长信宫灯的上方设有烟道（由宫女的一只衣袖与躯体自然组成)，灯内点燃的油脂产生的烟尘经烟道消散吸附，成功地解决了室内空气被污染的问题!
长信宫灯的特色功效是结构设计的成果!该成果体现的创新与匠心正是需要我们学习与传承的精神!
你还有哪些启示
一、壁挂式简易衣帽架原型制作
我们以前面某小组设计的图1-57所示的壁挂式简易衣帽架的初步方案为基础进行优化设计并制作。
(一）确定设计方案
(1)根据使用的需求，如宿舍同学需悬挂的衣帽数量等，来确定杆件的数量。
(2）根据荷载的分析,选定制作杆件和小横桩的材料及尺寸。
(3）画草图，标明比例尺。
(4)小组讨论，在前面对衣帽架所做的强度和稳定性优化的基础上，做进一步的改进，确定方案。
(二）完成设计制作
(1)绘制正规图纸。
(2）制作原型。
技术实践
各小组对自己设计的衣帽架进行优化并制作出来。
承怎样才能将原型制作好 需要满足两方面的必要条件:
一是保证达到设计标准，如设计方案中描述的杆件和小横桩的数量、材料、尺寸等。
二是保证拥有良好的特性，如承载的强度与稳定性等。
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学技术要传承大国工匠精神学技术，要做到勤奋刻苦，精益求精，要学会运用技术思想和方法，要有敏锐的工程思维和较强的创造能力，要“坚定理想信念、练就过硬本领、勇于创新创造、矢志艰苦奋斗、锤炼高尚品格”，要传承大国工匠精神，做到“唯精唯一”，即用功精深，用心专一。只有这样，才能创造出精致、精湛、精美的作品。
中国是一个“工匠大国”,如木匠的“祖师爷”鲁班、春秋末期铸剑鼻祖欧冶子、隋代造桥匠师李春、魏晋时期地图学家裴秀等，都是我国古代著名工匠代表人物。北京故宫之所以能成为世界上最精美的建筑之一，是因为它集纳了当时“百工工艺”和“百工之匠”的高明智慧。近年来，我国自主创新“成绩单”更是令世人瞩目,中国高铁、国产大飞机、天宫二号、超级计算机、量子卫星、FAST射电望远镜（图1-59 )……都是新时代大国工匠精神的结晶。
二、秋千模型结构设计
(一）评价一个参考设计方案
参考设计方案如图1-60所示。
◆考虑下面的问题(1）和(2),再小组讨论，指出参考设计方案的优缺点，填入表1-7。
(1)秋千的各构件分别承受了怎样的力 它们是怎样抵抗变形的
(2）这种秋千与单杠在功能要求、结构要求、结构方式等方面有何异同
◆考虑下面的问题(3）和(4)，归纳改进点,画出结构设计草图。
(3)秋千架的高度会带来什么影响 秋千绳多长(离地面多高)为好
(4)各拉杆与立柱之间的夹角应怎样确定
◆考虑下面的问题(5)~ (7)，为应用本结构设计做准备。
(5）立柱理人地下的部分，用什么样的几何形状好 埋多深 论述其依据。
(6)秋千的拉杆怎样与地面连接牢固
(7)应考虑哪些与安全有关的问题
(二）秋千结构设计与模型制作
(1)在分析讨论的基础上,确定结构设计方案。包括:结构框架构成,各种构件的材料、尺寸(必要时分别给出视图和截面图)及各构件的连接与固定方式等。
秋千各构件的材料，应视构件的功能需求来选择。如横梁、立柱，可用木质的，也可用铁质的。设计时，应就强度、稳定性、经济性、耐久性等，对不同材料做出对比，综合考虚确定。
(2)绘制正规设计图纸。
(3)制作模型。
技术探究
地震对建筑物的破坏
说在前面:
地震是一种多发的自然灾害，往往会给建筑物带来严重的破坏。本模拟实践试图从力学结构的角度,探究地震是怎样对建筑物产生破坏的。
本模拟实践活动，请同学们特别关注并做好“模拟操作”与“评价分析”两个环节，努力提高我们的技术素养。
活动准备:一块平板（木板或其他材质的平板均可)，用来模拟地球表面（假设地球某局部表面为平面);积木块若干，用来模拟砌墙的材料﹔快干胶水，用来模拟砌墙的黏合剂。
模拟操作:
(1）将平板置于桌面上。
(2）用积木块在平板上面模拟砌墙。底层可用10块或更多块连放﹔从第二层起，积木块与下层错开放置;如此，可砌至多层，如3层、8层、10多层、20多层、30多层……
(3)将平板在桌面上做小幅低频震荡〔模拟弱震)，再小幅高频震荡，再大幅高频震荡（模拟强震) ….所谓小幅或大幅、低频或高频，均为相对而言，不必拘泥。
(4）仔细观察模拟墙发生的从细微变形到坍胡的情形，将其记录下来。
(5）重新砌墙，重复步骤(2)~(4)，只是每砌一块和增砌一层时，都要在结合面上抹上快干胶水,并让其充分黏合。
评价分析:
(1)讨论分析过程中，需要注意的是:
1）紧密联系所观察到的模拟墙发生的变形→坍塌的全过程。
2)紧密联系前面学习过的“结构案例分析方法”和“结构强度与稳定性理论”，试用技术思想与语言来提高交流质量。
3）每人都要发言，这是一个培养与提高技术素养的好机会。
(2)讨论分析过程中，需参考的部分问题是:
1)建筑物结构被地震破坏主要是因“强度”不好被破坏，还是因“稳定性”不好被破坏,还是…
2)台风对建筑物也会有破坏。那么，究其破坏成因，地震与台风有何异同
说在后面:
通过这样的简易模拟实践活动，包括实时操作→观察现象→讨论交流，你有哪些收荻 对结构技术增长了哪些认知
总结一下，建议用恰当的方式记录下来。

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