【新课标●新课堂】浙教版八上科学 5.1 建筑的结构与工程(第1课时)课件(28页ppt)+教学设计+作业

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【新课标●新课堂】第1节 建筑结构与功能(第1课时)同步作业
(教师版)
1.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
【答案】B
【解析】框架结构由许多梁和柱组成,适合大跨度和高层建造。
2.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. 三角形结构在受到外力时,会把力均匀地分散到各个顶点
C. 三角形结构比四边形结构更容易变形
D. 自行车的车架利用了三角形的稳定性
【答案】C
【解析】三角形结构最稳定,不易变形。
3.悉尼歌剧院的屋顶采用了哪种结构,使其既美观又能承受巨大的压力?( )
A. 框架结构 B. 壳体结构 C. 实心结构 D. 桁架结构
【答案】B
【解析】悉尼歌剧院的屋顶是巨大的混凝土壳体。
4.在建筑中,使用拱形结构的主要目的是( )
A. 节省建筑材料 B. 美观大方 C. 将压力向下和向外传递给支座 D. 施工方便
【答案】C
【解析】拱形的特点是将压力分解为向下和向外的分力。
5.我们用同样的纸张折成不同的形状(如平面、瓦楞状),它们的承重能力不同。这主要说明了结构的强度与( )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
【答案】C
【解析】形状改变了,结构的强度也随之改变。
6.下列建筑中属于壳体结构的是( )
A.钱塘江大桥 B.埃及金字塔 C.国家大剧院屋顶 D.古城墙
【答案】C
【解析】壳体结构由曲面薄板组成,承力均匀分散,如国家大剧院;A为框架结构,B、D为实体结构。
7.以下对纸桥抗弯能力的测试方式中,不合理的是( )
【答案】C
【解析】ABD都是受弯曲力作用,C是受压力作用,故ABD都是测试抗弯性能,C测试抗压性能。
8. 框架结构的组成构件通常是 ( )
A.柔性绳索 B.刚性杆件(梁和柱) C. 多层薄板 D.实心混凝土块
【答案】B
【解析】框架结构由刚性杆件(梁、柱)在空间排布形成。
9.如图所示,为解决好学生 午休问题,学校购置了一 批“秒变”躺椅的课桌椅,从力学的形态上分类,该课桌椅的主体结构属于 ( )
A.框架结构 B.绳索结构 C. 壳体结构 D.实体结构
【答案】A
【解析】结构类型分为三类: (1)实体结构: 特点:能承受较大的压力;特征:几何外形简单,通常 有杆(柱)、板、体之分,如:大坝、墙体、古城墙等。(2)框架结构:特点:能承受垂直和水平荷载;特征:几何外形较为复杂,制作较为方便,节省用料,应用 广泛,由梁、柱、杆、管等组成,支撑空间却不充满空 间,如窗户、画框、房子的架构、建筑脚手架等。(3) 壳体结构:特点:壳体内空,受力合理,形态稳定:特 征:几何形状有折线式(方形、多边形)的、圆弧的和 拱形的,如贝壳、头盔、汽车、飞机的外壳等。从力学 的形态上分类,该课桌椅的主体结构属于框架结构。
10.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( )
【答案】A
11.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 。
【答案】有序搭配、空间排列 功能
12.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。
【答案】结构与功能 框架结构、壳体结构和实体结构
13.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 。
【答案】拉伸、压缩、弯曲 形变
14.国家大剧院如图所示,它的整个壳体钢结构重达6475吨,东西向 长轴跨度212.2米,是目前世界上最大的穹顶。 为什么能建起如此宏伟的建筑,秘密就在于其 外形结构:壳体结构。从外观看,蛋壳、蚌壳这 些壳体结构有的像半球形,有的成拱形,有的像 圆球形,有的像不规则但非常美丽的弧形。尽 管它们形态各异,却有着共同的力学特征:壳体 结构在受到外力作用时,能够把力均匀分散在 壳体的各个部分,使壳体单位面积上受到的力 并不大,更为重要的是,在壳体上不存在作用力集中于一个地方的情况。
(1)下列著名建筑中没有利用壳体结构的是( )
A.悉尼歌剧院 B. 金字塔 C.赵州桥 D. 北京大兴 国际机场
(2)鸡蛋握在手中不易损坏是因为 o
A. 鸡蛋壳很厚
B. 鸡蛋壳的硬度很大
C. 鸡蛋壳内部是空心的
D. 鸡蛋壳属于壳体结构
(3)站立在地面上,人的脚能够承载较大的重 量,主要是因为 o
A. 脚骨骼的数量多
B. 脚部的肌肉发达
C. 脚骨骼组成拱形结构
D. 脚骨骼比钢铁还要坚硬
(4)下列对壳体结构受力示意图分析正确的是( )
【答案】(1)B(2)D(3)C(4)C
【解析】(1)悉尼歌剧院顶部、赵州桥拱形造型、北京大兴国际机场顶部利用了壳体结构,金字塔没有利用此结构,故选 B。(2)鸡蛋壳属于壳体结构,握在手中不易损坏,故选 D。(3)脚骨骼组成拱形结构,属于壳体结构,在受力时能够把力均匀分散在壳体的各个部分,使壳体单位面积上受到的力并不大,所以能承载较大的重量,故选C。(4)壳体结构在受到外力作用时,能够把力均匀分散在壳体的各个部分,故A、B、D不正确C 正确。故选C。。
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【新课标●新课堂】第1节 建筑结构与功能(第1课时)同步作业
(学生版)
1.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
2.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. 三角形结构在受到外力时,会把力均匀地分散到各个顶点
C. 三角形结构比四边形结构更容易变形
D. 自行车的车架利用了三角形的稳定性
3.悉尼歌剧院的屋顶采用了哪种结构,使其既美观又能承受巨大的压力?( )
A. 框架结构 B. 壳体结构 C. 实心结构 D. 桁架结构
4.在建筑中,使用拱形结构的主要目的是( )
A. 节省建筑材料 B. 美观大方 C. 将压力向下和向外传递给支座 D. 施工方便
5.我们用同样的纸张折成不同的形状(如平面、瓦楞状),它们的承重能力不同。这主要说明了结构的强度与( )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
6.下列建筑中属于壳体结构的是( )
A.钱塘江大桥 B.埃及金字塔 C.国家大剧院屋顶 D.古城墙
7.以下对纸桥抗弯能力的测试方式中,不合理的是( )
8. 框架结构的组成构件通常是 ( )
A.柔性绳索 B.刚性杆件(梁和柱) C. 多层薄板 D.实心混凝土块
9.如图所示,为解决好学生 午休问题,学校购置了一 批“秒变”躺椅的课桌椅,从力学的形态上分类,该课桌椅的主体结构属于 ( )
A.框架结构 B.绳索结构 C. 壳体结构 D.实体结构
10.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( )
11.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 。
12.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。
13.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 。
14.国家大剧院如图所示,它的整个壳体钢结构重达6475吨,东西向 长轴跨度212.2米,是目前世界上最大的穹顶。 为什么能建起如此宏伟的建筑,秘密就在于其 外形结构:壳体结构。从外观看,蛋壳、蚌壳这 些壳体结构有的像半球形,有的成拱形,有的像 圆球形,有的像不规则但非常美丽的弧形。尽 管它们形态各异,却有着共同的力学特征:壳体 结构在受到外力作用时,能够把力均匀分散在 壳体的各个部分,使壳体单位面积上受到的力 并不大,更为重要的是,在壳体上不存在作用力集中于一个地方的情况。
(1)下列著名建筑中没有利用壳体结构的是( )
A.悉尼歌剧院 B. 金字塔 C.赵州桥 D. 北京大兴 国际机场
(2)鸡蛋握在手中不易损坏是因为 o
A. 鸡蛋壳很厚
B. 鸡蛋壳的硬度很大
C. 鸡蛋壳内部是空心的
D. 鸡蛋壳属于壳体结构
(3)站立在地面上,人的脚能够承载较大的重 量,主要是因为 o
A. 脚骨骼的数量多
B. 脚部的肌肉发达
C. 脚骨骼组成拱形结构
D. 脚骨骼比钢铁还要坚硬
(4)下列对壳体结构受力示意图分析正确的是( )
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第5章 建筑结构与工程
第1节 建筑结构与功能
(浙教版)八年级

第1课时 建筑结构及其分类、结构受力与形变
【引入】
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?
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
视频:我国的建筑简史。
一、建筑结构及其分类
不同区域的建筑有不同的结构。同学们的住房结构相同吗?
1.建筑结构的概念
在建筑领域,结构是指组成事物的各个部分之间的有序搭配和空间排列。
【思考与讨论】
怎样理解“有序搭配”与“空间排列”?同学们谈谈自己的理解与看法。
2.建筑的结构决定功能
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功能。
【举例】以学校中的教室、实验室、图书馆、报告厅等进行分析。说明建筑工程能够很好地体现结构与功能的关系。
3.建筑结构的分类
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框架结构、壳体结构和实体结构。
(1)框架结构
①概念:框架结构是指以刚性的杆作为梁和柱组成的结构。
视频:框架结构
②特点:刚性的杆按一定的规则在空间排布,支撑空间而不充满空间,共同承受所受的力。
③应用:广泛应用于房屋建造、桥梁工程、航空工业等。
④材料:框架结构使用的材料可以是木材、金属、塑料等。
【活动】说说你看到的框架结构。
(2)壳体结构
视频:壳体结构
①概念:壳体结构是指层状的结构,它是由若干块薄板组成的,薄板做成具有曲面轮廓的外形,看起来造型轻巧而优雅。
②特点:在壳体结构中,其拱形曲面可以把受到的力均匀分散在结构体的各个部分,这种结构能承受较大的力,使结构更加坚固。
③优点:壳体架构建筑有许多优点,如用料少、跨度大、坚固耐用等。
④实例:国家大剧院(如下图)采用壳体结构屋顶,大大减轻了屋顶所受的重力,减少了场地中间的立柱数量。
(3)实体结构
①概念:实体结构是指结构体本身是实心的结构。
②特点:利用自身来承受力,承受的力分布在整个实体上。
③实例:桥墩、房屋的基座、雕塑的基座、城墙等都属于实体结构。
④材料:建筑物的基座通常由石头、混凝土等材料做成实心的结构,承担基座上方的建筑物所受的重力。
4.建筑结构的构件与整体性
建筑都有它特定的架构形态,以体现它的结构特性。
(1)构件:一个较复杂的结构由许多不同的部分组成,这些组成部分通常称为构件。
(2)整体性:建筑是由建筑材料按一定规则组成的受力结构体系,各个部分(如梁、柱等)相互联结成为一个整体,起着承受外力(又称荷载)作用,并将其传递到基座。
【活动】以教学楼为例,讨论建筑结构的构件与整体性。
建筑结构的设计是一个在多重约束下寻求最优解的决策过程。设计师需要像一位交响乐指挥,统筹协调安全、功能、经济、规范、环境、美观这六个声部,最终奏出一部和谐、稳固、耐用的建筑乐章。首先考虑的是安全,安全离不开力学原理的科学运用。
建筑结构与力学
二、结构受力与形变
1.建筑结构的受力原理
(1)结构是指能够承受一定力的架构,它能通过形变来抵抗力的作用。每个结构需要承受一定大小的力的作用。
(普遍性)
(2)用相同材料制作的形状不同的结构,或不同材料制作的形状相同的结构,其能够承受力的大小是不同的。
(特殊性)
因此,我们需要分析作用在结构上的力,以及这样的结构能否承受这些力的作用,以确定结构的稳定性、可靠性。
(设计目标)
1.如图5.1-5甲所示,取一根长20cm、直径2cm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5.1-5乙所示,观察橡胶棒因受拉力而产生的形变。
【探索活动】
3.用两手抓住橡胶棒两端,用力向内挤压,如图5.1-5丙所示,观察橡胶棒因受压力而产生的形变。
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5.1-5丁所示,观察橡胶棒因中部受压力而产生的形变。
【探索活动】
(3)实验结论:结构受力与形变的关系
实验表明,当物体受到不同的力作用时,会产生拉伸、压缩、弯曲等形变。通常情况,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形变。
2.不同建筑构件的受力与形变
(1)横梁
横梁是建筑结构中经常出现的构件。横梁呈水平放置,承受竖直方向的力的作用,产生形变。当横梁中部受到如图5.1-6甲所示的压力F 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,如图5.1-6乙所示。
【思考与讨论】
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,跳板形变, 产生弹力帮助运动员起跳。请分析跳板的形变情况。
运动员站的一端受到压力,固定的一端受到支持力, 跳板会发生弯曲,上部被拉伸,下部被压缩。
(2)三角形桁架结构
三角形桁架结构是由杆件连接成三角形的一种空间结构,如图5.1-7甲所示。当三角形桁架上部受到压力F 时,压力F 会通过杆件传递给整个桁架,此时,B、C杆件被压缩,A杆件被拉伸,虚线为形变后的情况,如图5.1-7乙所示。
(3)弧形拱结构
如图5.1-8所示,当弧形拱受到向下压力F 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 、F5。
【思考与讨论】
请分析图5.1-9中石拱桥A、B、C、D四处石块的受力情况。
A处石块主要受两侧石块的水平推力、压力和自身重力,处于平衡状态;B、C处石块受相邻石块的反作用力,形成力的传递,水平分力抵消,竖直分力与重力平衡;D处石块受地基的支持力和水平力,同时受到上方石块的压力而受力平衡。
【课堂小结】
1.什么是建筑结构?依据受力情况建筑结构分为哪三类?试举例说明各类的结构与功能之间的关系。
2.什么是构件?举例说明构件的受力与形变的关系及在实际生活中的应用。
【随堂巩固】
【例1】下列建筑结构中,其基本结构分类不正确的是( )
A.壳体结构:悉尼歌剧院屋顶 B.框架结构:鸟巢
C.实体结构:水电站坝体 D.壳体结构:水立方
【答案】D
【解析】水立方采用了空间钢架结构,每一个钢架框上都有薄膜制成的气枕作为外墙。
【答案】B
【解析】符合弧形拱的力学原理。
【例2】安全帽之所以能承受很大的压力,是因为它利用的原理是( )
A.横梁 B.弧形拱 C.三角形 D.实体结构
【板书设计】
第1节 建筑的结构与工程(第1课时)
——建筑结构及分类、结构受力与形变
实体结构
构件受力
与形变
框架结构
壳体结构
建筑结构
分类
关系
不同构件的受力与形变
概念、特点、应用等
概念
拉伸、压缩、弯曲等
横梁
三角形桁架
弧形拱
决定
应用
【课后作业】
1.完成作业本上相应内容
2.查阅建筑结构的分类多样性,加深对建筑结构的理解。
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第1节 建筑的结构与工程(第1课时)教学设计
——建筑结构及分类、结构受力与形变
【核心概念】技术、工程与社会
【内容要求】
学习内容:
1.技术与工程创造了人造物,工程的核心是建造;
2.技术与工程改变了人们的生产与生活。
内容要求:
1.认识现代技术与工程的系统性与复杂性;
2.知道跨学科(科学、技术、工程、数学等)解决实际问题的方法,并尝试解决实际问题;
3.列举科学原理转化为实用技术的案例。
【教学目标】
1.理解建筑结构的概念,掌握建筑结构依据受力情况的分类结果;
2.通过对框架结构、壳体结构和实体结构的分析,理解结构与功能的关系,建立建筑结构决定其功能的科学观念;
3.通过对横梁、三角形桁架结构和弧形拱结构的有受力与形变原理分析,运用建模思想理解结构受力与形变的关系,建立结构稳定性与材料、形状等密切相关的科学观念;
4.能通过分析建筑实例,培养结构决定功能的科学思维。
【教学思路】
教学主线:认识建筑结构的多样性——分析建筑结构的功能性——阐述建筑结构的科学性
各种事物都具有各自的结构,各种结构决定其具有相应的功能,建筑结构也遵循这一规律。在学习建筑结构概念的基础上,认识建筑结构依据受力情况一般可以分为三类;通过对各类建筑结构的分析,理解建筑结构与功能的关系,建立建筑结构决定其功能的科学观念;通过分析建筑结构实例,培养结构决定功能的科学思维。然后通过橡胶棒受力形变的探索活动,分析三角形桁架结构与弧形拱结构的受力情况,掌握结构受力与形变的关系,建立结构稳定性与材料、形状等密切相关的科学观念。
【教学过程】
一、创设情景,引入任务
【引入】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?
【新课】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
今天,我们来学习建筑结构的“前世今生”。
视频:我国的建筑简史。
二、围绕任务,素养内化
(一)建筑结构及其分类
不同区域的建筑有不同的结构。组织学生进行讨论:同学们的住房结构一样吗?有什么异同点?
1.建筑结构的概念
在建筑领域,结构是指组成事物的各个部分之间的有序搭配和空间排列。
【讨论活动】让学生围绕“有序搭配”与“空间排列”进行讨论,谈各自的理解与看法。
2.建筑的结构决定功能
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功能。
【例举】以学校中的教室、实验室、图书馆、报告厅等进行分析。说明建筑工程能够很好地体现结构与功能的关系。
3.建筑结构的分类
分类标准的确定 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框架结构、壳体结构和实体结构。
(1)框架结构
①概念:框架结构是指以刚性的杆作为梁和柱组成的结构。
②特点:刚性的杆按一定的规则在空间排布,支撑空间而不充满空间,共同承受所受的力。
③实例:我国自行设计和建造的第一座铁路、公路两用双层桥——钱塘江大桥,它是典型的框架结构桁(heng第二声)架梁桥。
活动:列举生活中事例。
④应用:广泛应用于房屋建造、桥梁工程、航空工业等。
⑤材料:框架结构使用的材料可以是木材、金属、塑料等。
(2)壳体结构
①概念:壳体结构是指层状的结构,它是由若干块薄板组成的,薄板做成具有曲面轮廓的外形,看起来造型轻巧而优雅。
②特点:在壳体结构中,其拱形曲面可以把受到的力均匀分散在结构体的各个部分,这种结构能承受较大的力,使结构更加坚固。
③优点:壳体架构建筑有许多优点,如用料少、跨度大、坚固耐用等。
④实例:国家大剧院采用壳体结构屋顶,大大减轻了屋顶所受的重力,减少了场地中间的立柱数量。
(3)实体结构
①概念:实体结构是指结构体本身是实心的结构。
②特点:利用自身来承受力,承受的力分布在整个实体上。
③实例:桥墩、房屋的基座、雕塑的基座、城墙等都属于实体结构。
④材料举例:建筑物的基座通常由石头、混凝土等材料做成实心的结构,承担基座上方的建筑物所受的重力。
4.建筑结构的构件与整体性
建筑都有它特定的架构形态,以体现它的结构特性。一个较复杂的结构由许多不同的部分组成,这些组成部分通常称为构件。建筑是由建筑材料按一定规则组成的受力结构体系,各个部分(如梁、柱等)相互联结成为一个整体,起着承受外力(又称荷载)作用,并将其传递到基座。
【活动】组织学生围绕一个建筑实例讨论建筑结构的构件与整体性。
【过渡】建筑结构的设计是一个在多重约束下寻求最优解的决策过程。设计师需要像一位交响乐指挥,统筹协调安全、功能、经济、规范、环境、美观这六个声部,最终奏出一部和谐、稳固、耐用的建筑乐章。首先考虑的是安全,安全离不开力学原理的科学运用。
(二)结构受力与形变
1.建筑结构的受力原理
(1)结构是指能够承受一定力的架构,它能通过形变来抵抗力的作用。每个结构需要承受一定大小的力的作用。(普遍性)
(2)用相同材料制作的形状不同的结构,或不同材料制作的形状相同的结构,其能够承受力的大小是不同的。(特殊性)
因此,我们需要分析作用在结构上的力,以及这样的结构能否承受这些力的作用,以确定结构的稳定性、可靠性。(设计目标)
【探索活动】
1.如图5.1-5甲所示,取一根长20cm、直径2cm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5.1-5乙所示,观察橡胶棒因受拉力而产生的形变。
3.用两手抓住橡胶棒两端,用力向内挤压,如图5.1-5丙所示,观察橡胶棒因受压力而产生的形变。
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5.1-5丁所示,观察橡胶棒因中部受压力而产生的形变。
(3)实验结论:结构受力与形变的关系
实验表明,当物体受到不同的力作用时,会产生拉伸、压缩、弯曲等形变。通常情况,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形变。
2.不同建筑构件的受力与形变
(1)横梁
横梁是建筑结构中经常出现的构件。横梁呈水平放置,承受竖直方向的力的作用,产生形变。当横梁中部受到如图5.1-6甲所示的压力F 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,如图5.1-6乙所示。
【思考与讨论】
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,跳板形变,产生弹力帮助运动员起跳。请分析跳板的形变情况。
运动员站的一端受到压力,固定的一端受到支持力, 跳板会发生弯曲,上部被拉伸,下部被压缩。
(2)三角形桁架结构
三角形桁架结构是由杆件连接成三角形的一种空间结构,如图5.1-7甲所示。当三角形桁架上部受到压力F 时,压力F 会通过杆件传递给整个桁架,此时,B、C杆件被压缩,A杆件被拉伸,虚线为形变后的情况,如图5.1-7乙所示。
(3)弧形拱结构
如图5.1-8所示,当弧形拱受到向下压力F 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 、F5。
【思考与讨论】
请分析图5.1-9中石拱桥A、B、C、D四处石块的受力情况。
A处石块主要受两侧石块的水平推力、压力和自身重力,处于平衡状态;B、C处石块受相邻石块的反作用力,形成力的传递,水平分力抵消,竖直分力与重力平衡;D处石块受地基的支持力和水平力,同时受到上方石块的压力而受力平衡。
三、归纳总结,应用迁移
(一)课堂小结
1.什么是建筑结构?依据受力情况建筑结构分为哪三类?试举例说明各类的结构与功能之间的关系。
2.什么是构件?举例说明构件的受力与形变的关系及在实际生活中的应用。
(二)随堂例题
【例1】下列建筑结构中,其基本结构分类不正确的是( )
A.壳体结构:悉尼歌剧院屋顶 B.框架结构:鸟巢
C.实体结构:水电站坝体 D.壳体结构:水立方
【答案】D
【解析】水立方采用了空间钢架结构,每一个钢架框上都有薄膜制成的气枕作为外墙。
【例2】安全帽之所以能承受很大的压力,是因为它利用的原理是( )
A.横梁 B.弧形拱 C.三角形 D.实体结构
【答案】B
【解析】符合弧形拱的力学原理。
【板书设计】
第1节 建筑的结构与工程(第1课时)
——建筑结构及分类、结构受力与形变
【课后作业】
1.完成作业本上相应内容
2.查阅建筑结构的分类多样性,加深对建筑结构的理解。
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