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结构与设计
认识结构
结构与设计
探究
结构
认识结构
（一）
1
了
解
结
构
2
结
构
与
力
3
结
构
类
型
1、 了解结构
自然界中结构
思考：自然界中这些结构有什么特点，在日常生活中，
有没有什么物品是仿造这些结构设计的？
1、 了解结构
生活中结构
思考：自然界中这些结构有什么特点，在日常生活中，
有没有什么物品是仿造这些结构设计的？
尼龙搭扣
蜂窝轮胎
1、 了解结构
☆世界上任何事物都存在结构，结构的多样性决定的事物存在的性质。
结构：事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。
2、 结构与力
☆从力学角度：结构都要承受力的作用，在一定的范围内都具有抵御其形状和大小改变的能力。
所以，在进行结构设计时，首先应考虑结 构必须能够承受功能上所需求的外力。
拉力
压力
根据构件的受力和变形形式，可将作用在结构或构件上的力分为5种：
剪切力
弯曲力
扭
转
力
思考：日常生活
中有哪些物品时
受到这些力的
作用？
Q1：吊兰的支撑架受什么力？
Q2：桥墩承受来自桥面、桥上荷载的力，它受什么力？
3、 结构类型
按结构在
承受和传递力
的方式分：
实体结构
框架结构
壳体结构
a、实体结构：
定义：结构体本身是实心的结构。
受力特点：利用自身来承受荷载，主要承受压力。
举例：实心墙、大坝……
b、框架结构：
定义：结构体由细长的构件组成的结构。
受力特点：通过条状物的连接承受荷载，既可以承受压力，又能够承受拉力。
举例：铁架塔、建筑用脚手架……
c、壳体结构：
定义：通常是指层状的结构。
受力特点：通过壳形来传递力和承受荷载，特别
是当顶部受到压力时能将力均匀扩散。
举例：摩托车头盔、贝壳……
认识结构
结构与设计
探究
结构
探究结构
（二）
1、结构的稳定性
2、结构的强度
探究结构
（二）
1、结构的稳定性
结构的稳定性：是指结构在负载的作用下维持其原有的平衡状态的能力。
[因素1]：重心的高低
重心越低,稳定性越好;
重心越高,稳定性越差。
影响结构稳定性的因素
影响结构稳定性的因素
活动：三个质量完全相同的小桌子在承重的情况下，哪一个的稳定性会更好，为什么？
[因素2]：支撑面积的大小
影响结构稳定性的因素
支撑面越大越稳定，
越小越不稳定。
接触面
支撑面
注意：支撑面≠接触面。
思考：物体什么时候倾倒？
结论：结构重心所在点的垂线落在结构支撑面的范围内，结构就是稳定的，否则就是不稳定的。
A形梯为什么载人时能够保持稳定？
如果没有梯子中间的拉杆将会怎么样？
[因素3]：结构的形状
影响结构稳定性的因素
三角形较稳定
影响结构稳定性的因素<小结>
重心的高低
支撑面积的大小
结构的形状
反其道而行之不稳定性的应用
探究结构
（二）
2、结构的强度
结构的强度：结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
2、 结构的强度
结构的强度是通过构件和材料来体现的。
2、 结构的强度
强度与应力
内力：外力使构件发生变形的同时，构件内部分子之间随之产生一种抵抗变形的抵抗力，称为内力。
应力：作用在单位截面积上的内力称为应力。
强度与应力
应力计算公式：
σ＝N / S
分析: σ的大小与N、S有关,
S不变时, N 越大,σ越大,构件变形越大,
可见：σ可以表示构件形变的大小。
N不变时，S越大,σ越小，构件的形变就越小，构件就越结实。
2、 结构的强度
[因素1] 强度与材料
影响强度的因素
VS
结构的强度与材料有关
[因素2] 强度与材料的形状
影响强度的因素
相同材料，相同截面积，不同截面形状的构件强度不同。
☆ 结构的形状不仅影响结构的稳定性，
同时也影响结构的强度。
[因素3] 构件的连接方式
影响强度的因素
结构的连接：是指通过一定的连接物将构件组成整体结构。
结构构建的连接通常有以下两类：
铰连接 刚连接
[因素3] 构件的连接方式
影响强度的因素
铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可以相对转动，具体有松螺栓、松铆等。
轮子
轴承
合页
[因素3] 构件的连接方式
影响强度的因素
刚连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，也不能相对转动，具体有榫接、胶接、焊接等。
胶接
榫接
影响强度的因素<小结>
材料
材料的形状
构件间的连接方式
影响强度的因素<小结>
案例分析：
吊兰支撑使用的三角形支架结构，而不使用由一根直杆挑起的结构。从材料方面考虑，吊兰的三角形支架使用的是钢管而不是木条或塑料，钢管抗拉力性能好。从连接方式考虑，吊兰的三角形支架的构件是焊接而不是捆缚，这种连接方式更牢固。
课后探究
在户外广告牌的结构设计中，应该考虑其抗风性能，以减少正面风的压力。请你就户外广告牌的设计中的问题，提出改进方案。

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