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【浙教版】科学八上5.1建筑结构与功能 课时精练
一、选择题
1．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
【知识点】建筑结构及其分类；结构受力与形变
【解析】【分析】（1）壳体结构的特点：壳体结构是通过曲面形态来承受荷载，将外力分散到整个结构表面，具有良好的承重能力和空间利用效率，常见于大型场馆的屋顶等建筑。
（2）其他结构类型的辨析：框架结构由梁、柱等构件组成（如钱塘江大桥）；实心结构内部充满材料（如埃及金字塔、古城墙），与壳体结构的曲面受力形式不同。
【解答】A、钱塘江大桥属于框架结构，由梁、柱等构件组成，并非壳体结构，故该选项错误。
B、埃及金字塔属于实心结构，通过自身厚重的材料承受荷载，并非壳体结构，故该选项错误。
C、国家大剧院屋顶采用曲面形态的壳体结构，利用曲面分散外力，属于壳体结构，故该选项正确。
D、古城墙属于实心结构，通过厚重的墙体承受荷载，并非壳体结构，故该选项错误。
故答案为：C。
2．（2025七上·余姚开学考）杭州湾跨海大桥连接嘉兴市和宁波市，全长 36 千米，整座桥呈“S”形。设计成这种形状不是为了（　　）。
A．增强抗风暴和强海潮的能力 B．减轻钱塘江大潮对桥的影响
C．增强驾驶安全性，增加美感 D．缩短距离，节省材料
【答案】D
【知识点】认识技术与工程；建筑结构的功能
【解析】【分析】两点之间直线距离最短，可知S形会导致距离变长。
【解答】“S"形可以增强桥抗风暴和强海潮的能力，可以减轻钱塘江大潮对桥的影响，也可以 增强驾驶安全性，增加美感，但不能缩短距离，节约材料，反而是延长了距离。
故答案为：D。
3．2024年9月27 日凌晨，榕山长江大桥 正式开放交通，长江上再增一条过江通道，大桥 惠及沿线30余万群众，大桥总长1513米，其中 主桥长1055米，桥面上的斜拉钢缆与桥面呈 三角形结构，这是利用了 (　　)
A．三角形的对称性 B．三角形的稳定性
C．三角形的灵活性 D．三角形的全等性
【答案】B
【知识点】建筑结构及其分类；建筑结构的功能
【解析】【分析】（1）三角形稳定性的概念：三角形具有稳定性，即三角形的三边一旦确定，其形状和大小就固定不变，这种特性使得三角形结构在工程建筑中能承受外力而不易变形。
（2）其他三角形特性的辨析：三角形的对称性是指部分三角形（如等腰、等边三角形）的对称性质；灵活性不是三角形的特性；全等性是指三角形之间的形状大小完全相同的关系，均与结构稳固性无关。
【解答】A、三角形的对称性是其图形的对称性质，与斜拉钢缆和桥面的三角形结构用于稳固无关，故该选项错误。
B、三角形具有稳定性，桥面上的斜拉钢缆与桥面呈三角形结构，利用了三角形的稳定性来增强大桥的稳固性，故该选项正确。
C、三角形不具备灵活性的特性，此说法不符合三角形的性质，故该选项错误。
D、三角形的全等性是指三角形之间的全等关系，与该结构的稳固功能无关，故该选项错误。
故答案为：B。
4．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．结构指组成事物的各部分之间的有序搭配和空间排列
B．结构存在于人类创造的各种事物中，而自然界中并不存在
C．不同的事物往往具有不同的结构
D．不同的结构具有不同的功能
【答案】B
【知识点】建筑结构及其分类；建筑结构的功能
【解析】【分析】结构是指组成事物的各部分之间的有序搭配和空间排列。不同的事物往往具有不同的结构，而不同的结构又具有不同的功能。在我们的生活中，大到建筑，小到日常用品，都存在结构。
【解答】A、结构指组成事物的各部分之间的有序搭配和空间排列，A正确。
B、结构不仅存在于人类创造的各种事物中，自然界中也广泛存在结构，比如雪花的六角形结构、蜂巢的六边形结构等，B错误。
C、不同的事物往往具有不同的结构，例如桥梁有梁桥、拱桥、斜拉桥等不同结构，C正确。
D、不同的结构具有不同的功能，比如三角形结构具有稳定性，常用于建筑的支撑部分，D正确。
故答案为：B。
5．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
【知识点】建筑结构及其分类
【解析】【分析】根据框架结构、绳索结构、壳体结构、实体结构的特点并结合课桌椅的主体结构的特点来分析。
【解答】框架结构是由梁、柱等构件通过一定的连接方式组成的结构，能够支撑和传递荷载。从图中课桌椅的主体结构来看，是由多个杆件等组成的类似框架的结构，符合框架结构的特点。而绳索结构主要依靠绳索受力；壳体结构通常是曲面形的薄壁结构；实体结构是实心的结构，课桌椅主体结构不符合后三者的特点，所以属于框架结构；
故答案为：A。
6．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
【知识点】结构受力与形变
【解析】【分析】（1）材料种类对结构强度的影响：材料种类不同，其物理性能（如硬度、韧性等）不同，会影响结构强度。但本题中纸张材料种类相同，所以此因素不相关。
（2）结构形状对结构强度的影响：结构的形状设计会极大影响其强度，相同材料，不同形状（如平面、瓦楞状）的结构，承重能力不同，说明结构强度与形状密切相关。
【解答】A、本题中纸张材料种类相同，并非材料种类影响承重能力，故该选项错误。
B、本题中纸张数量相同，并非材料数量影响承重能力，故该选项错误。
C、同样的纸张折成不同形状（平面、瓦楞状），承重能力不同，说明结构的强度与结构的形状有关，故该选项正确。
D、材料的颜色与结构强度无关，故该选项错误。
故答案为：C。
7． 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
【知识点】建筑结构及其分类
【解析】【分析】根据框架结构的组成构件的特性来分析。
【解答】框架结构是由梁和柱通过节点连接而成的结构体系，梁和柱都属于刚性杆件，能够承受弯矩、剪力和轴力等，从而实现对建筑的支撑和荷载传递。柔性绳索（A选项）一般用于索结构等，不适合作为框架结构的主要组成构件；多层薄板（C选项）更多用于板材结构相关，不是框架结构的典型构件；实心混凝土块（D选项）通常作为填充、配重等，也不是框架结构的组成构件。
故答案为：B。
8．如图所示，预制板是20世纪早期建筑当中用的楼板，属建筑工程模件或板块。因为是在预制场生产加工成型的混凝土预制件，直接运到施工现场进行安装，所以叫预制板。预制板在建筑上的用处很多，如公路旁边的水沟上盖住的水泥板、房顶上做隔热层的水泥板都是预制板。下列说法中，不正确的是（　　）
A．预制板如建筑积木，减少了现场施工时间，提高了施工效率
B．用预制板建造的房子比框架结构、剪力墙结构的房子的抗震能力差
C．预制板常做成空心，可节省材料、减轻质量，但隔音、隔热效果不佳
D．为提升抗弯曲能力，设计生产时一般在预制板的上侧增加钢筋的数量
【答案】D
【知识点】建筑结构及其分类；建筑结构的功能
【解析】【分析】（1）预制构件的施工特点：预制板在预制场生产加工成型后直接运到施工现场安装，如同建筑积木，可减少现场施工时间，提高施工效率。
（2）结构的抗震性能：框架结构、剪力墙结构的抗震性能优于预制板结构，预制板结构整体性和连接性较差，抗震能力弱。
（3）构件的材料与性能：预制板做成空心，能节省材料、减轻质量，但空心结构会导致隔音、隔热效果不佳。
（4）抗弯曲能力的影响因素：构件受弯时，下部受拉、上部受压，为提升抗弯曲能力，通常在受拉侧（预制板下侧）增加钢筋数量，而非上侧。
【解答】A、预制板在预制场加工好后直接运到现场安装，就像建筑积木一样，这样大大减少了现场施工的时间，提高了施工效率，A正确。
B、预制板连接相对不够紧密，与框架结构、剪力墙结构相比，其整体性较差，所以抗震能力相对较弱，B正确。
C、预制板做成空心，能够节省材料，减轻自身质量，但是这种结构使得其隔音、隔热效果不太好，C正确。
D、预制板在承受压力时，下侧受到拉伸，上侧受到挤压，为了提高抗弯曲能力，设计生产时一般在预制板的下侧增加钢筋的数量，因为钢筋的抗拉能力强，而不是上侧，D错误。
故答案为：D。
9．在设计一个能承受重物的纸桥时，我们应该优先考虑的因素是（　　）
A．桥的美观程度 B．桥的材料成本
C．桥的承重能力和稳定性 D．桥的建造速度
【答案】C
【知识点】建筑结构的功能
【解析】【分析】（1）结构设计的核心要求：在设计承受重物的结构时，其首要功能是承受重量并保持稳定，确保安全，这是结构设计的核心需求。
（2）结构设计的次要因素：美观程度、材料成本、建造速度属于结构设计的次要考虑因素，需在满足核心功能（承重和稳定）的基础上再权衡。
【解答】A、桥的美观程度属于结构设计的次要因素，不是优先考虑的，故该选项错误。
B、桥的材料成本属于结构设计的次要因素，不是优先考虑的，故该选项错误。
C、桥的承重能力和稳定性是设计能承受重物的纸桥时的核心要求，必须优先考虑，故该选项正确。
D、桥的建造速度属于结构设计的次要因素，不是优先考虑的，故该选项错误。
故答案为：C。
10．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
【知识点】建筑结构的功能；结构受力与形变
【解析】【分析】（1）拱形结构的受力特点：拱形结构在承受压力时，能将压力向下和向外传递给相邻的支座，从而使拱形结构自身所受的压力减小，具有较好的承重能力。
（2）节省建筑材料、美观大方、施工方便并非拱形结构在建筑中使用的主要目的，主要目的是利用其受力特点来承受压力。
【解答】A、节省建筑材料不是使用拱形结构的主要目的，拱形结构的主要优势在于受力，故该选项错误。
B、美观大方不是使用拱形结构的主要目的，拱形结构的核心价值是承重，故该选项错误。
C、拱形结构在建筑中使用的主要目的是将压力向下和向外传递给支座，从而增强结构的承重能力，故该选项正确。
D、施工方便不是使用拱形结构的主要目的，拱形结构施工并不一定更方便，其重点在受力，故该选项错误。
故答案为：C。
11．如图所示三脚凳，若凳脚粗细、支例5撑面形状面积都相同，从稳定性角度考虑，其中最合理的是(　　)
A． B． C． D．
【答案】D
【知识点】结构受力与形变
【解析】【分析】物体的稳定性取决于重心高度和支撑面大小：重心越低、支撑面越大，稳定性越强。对于三脚凳，支撑脚与地面接触点形成的三角形是关键支撑面，同时凳面和支撑脚的结构要能让整体重心尽可能低且在支撑面范围内，据以上分析解答。
【解答】A、支撑脚相对集中，形成的支撑面较小，且从形状看，重心相对偏高，稳定性较差，故A错误；
B、支撑脚数量不足（图中显示类似单脚或双脚为主的支撑，不符合“三脚”稳定的三角形支撑逻辑），支撑面极小，稳定性很差，故B错误；
C、支撑脚分布和角度使得支撑面形状不规则且范围有限，重心也不易处于较低且在支撑面中心的位置，稳定性不佳，故C错误；
D、支撑脚形成的三角形支撑面相对合理，能较好地分散重量，使重心处于较低且在支撑面范围内的位置，从稳定性角度看最为合理，故D正确；
故答案为：D。
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
【答案】A
【知识点】建筑结构及其分类；建筑结构的功能
【解析】【分析】结构的稳定性是指结构在外力作用下维持原有平衡状态的能力。在生活中，有很多例子可以帮助我们理解结构稳定性的影响因素，比如不倒翁，它重心低，所以不容易倒。
【解答】A、建筑结构的重心越低，就越不容易倾倒；支撑面越大，结构的稳定性也越好。就像一个大而矮的桌子比一个高而窄的桌子更不容易翻倒，A正确。
B、混凝土具有较好的抗压性，但抗拉性较差，B错误。
C、四边形结构是不稳定结构，增加竖杆的数量不能从根本上增强其稳定性，三角形结构具有稳定性，C错误。
D、混凝土中加入钢筋主要是为了增强其抗拉性，而不是抗压性，D错误。
故答案为：A。
13．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（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A
【知识点】结构受力与形变
【解析】【分析】根据拱被压缩，拱的各部分相互挤压，压力F1被拱传递，对基座产生作用力，结合静止时受力平衡分析。
【解答】拱被压缩，拱的各部分相互挤压，压力F1被拱传递，对基座产生作用力，此时处于静止状态，受力平衡，故基座产生向上的支持力与压力平衡，同时拱有变平的趋势，因而相对于基座向外运动的趋势，故受到的摩擦力向内，根据力的作用是相互，基座受到的压力竖直向下，摩擦力水平向外，故A符合题意。
故答案为：A。
14．关于结构的功能，下列说法不正确的是（　　）
A．所有结构的主要功能都是承受力
B．有些结构的功能是为了分隔空间，如墙壁
C．有些结构的功能是为了美观，如雕塑
D．结构的功能与其形状和材料密切相关
【答案】A
【知识点】建筑结构的功能
【解析】【分析】（1）结构的功能多样性：结构的功能并非单一，不同的结构具有不同的功能，有的结构主要功能是承受力，有的是分隔空间，有的是为了美观等。
（2）结构功能与形状、材料的关系：结构的功能与其形状和材料密切相关，不同的形状和材料会使结构具备不同的功能。
【解答】A、结构的功能多样，并非所有结构的主要功能都是承受力，比如墙壁的主要功能是分隔空间，雕塑的主要功能是美观，故该选项错误。
B、有些结构的功能是为了分隔空间，如墙壁，墙壁可以将不同的空间区域分隔开来，该说法正确，故该选项正确。
C、有些结构的功能是为了美观，如雕塑，雕塑通过其造型、艺术设计起到美观装饰的作用，该说法正确，故该选项正确。
D、结构的功能与其形状和材料密切相关，比如同样是承受力的结构，钢材制作的和木材制作的，以及不同形状的，其承受力的能力等功能会有差异，该说法正确，故该选项正确。
故答案为：A。
15．（2025七上·金东）如图所示的沙滩伞，以下说法不符合事实的是 （　　）。
A．沙滩伞的设计需要考虑防水性、稳定性等多方面因素
B．在制作沙滩伞过程中，要应用到多项技术
C．沙滩伞的伞面有许多三角形结构，起到了更稳固的作用
D．沙滩伞的上大下小设计利于提高抗风能力
【答案】D
【知识点】结构受力与形变
【解析】【分析】（1）结构的稳定性是指结构在荷载作用下保持原有平衡状态的能力，结构的强度是指结构抵抗破坏的能力。
（2）三角形结构具有稳定性，在很多设计中都有应用。
【解答】A、沙滩伞的设计需要考虑防水性（防止下雨时漏水）、稳定性（在风吹等情况下保持稳定）等多方面因素，故该选项正确。
B、在制作沙滩伞过程中，涉及到材料选择、结构设计、加工工艺等多项技术，故该选项正确。
C、沙滩伞的伞面有许多三角形结构，三角形具有稳定性，起到了更稳固的作用，故该选项正确。
D、沙滩伞上大下小的设计不利于提高抗风能力，上大下小在风吹时更容易被吹倒，故该选项错误。
故答案为：D。
二、填空题
16．小宇设计制作了一个自动升旗控制系统的模型，该模型由声音播放电路、定时电路、电机调速电路和滑轮机械装置构成，可以实现在播放音乐的时间内，控制旗子匀速上升到旗杆顶端。为了使模型显得更为整洁美观，小宇等同学在老师的建议下，又设计制作了升旗台，将旗杆固定在升旗台上，将电池、电路板、电机等隐藏在升旗台内，同时还进行了性能测试，编写了设计报告。
（1）从形态方面考虑，升旗台属于　 　(填“实体结构”“框架结构”或“壳体结构”)。
（2）测试显示，该模型有很好的稳定性，其主要原因是　 　。
【答案】（1）壳体结构
（2）重心低或支撑面积大
【知识点】建筑结构及其分类
【解析】【分析】（1）壳体结构是指层状结构，由若干薄块组成，薄板做成具有曲面结构的外形，看起来造型轻巧而优雅。
（2）根据升旗台的结构进行分析，可知其重心低，支撑面积较大，所以稳定性好。
【解答】（1）由图可知，升旗台属于壳体结构，由若干薄块组成。
（2）该升旗台重心低、支撑面积大，所以稳定性好。
17．建筑结构的类型。
（1）框架结构：以　 　作为梁和柱组成的结构。如：钱塘江大桥。
（2）壳体结构：层状的结构，由若干块薄板组成，薄板做成具有　 　的外形。如：国家大剧院。
（3）实体结构：结构体本身是　 　的结构。如：桥墩、房屋的基座、雕塑的基座、城墙等。
【答案】（1）刚性的杆
（2）曲面轮廓
（3）实心
【知识点】建筑结构及其分类
【解析】【分析】（1）框架结构的组成：框架结构是由刚性的杆作为梁和柱来组成的结构，这种结构能较好地承受荷载，像钱塘江大桥就采用了框架结构。
（2）壳体结构的外形：壳体结构属于层状结构，由若干块薄板组成，薄板被做成具有曲面轮廓的外形，这样的结构可以有效分散荷载，国家大剧院就运用了壳体结构。
（3）实体结构的特点：实体结构的本身是实心的结构，它具有较大的强度和稳定性，能够承受较大的压力等，桥墩、房屋的基座等都属于实体结构。
【解答】（1）框架结构以刚性的杆作为梁和柱组成结构。
（2）壳体结构中薄板做成具有曲面轮廓的外形。
（3）实体结构本身是实心的结构。
18．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
【知识点】结构受力与形变
【解析】【分析】（1）拉伸形变的概念：当物体受到沿轴线方向的拉力作用时，会发生拉伸形变，表现为物体在拉力方向上被拉长，如被拉伸的弹簧、受拉的绳索等。
（2）压缩形变的概念：当物体受到沿轴线方向的压力作用时，会发生压缩形变，表现为物体在压力方向上被压缩变短，如被挤压的海绵、受压的柱子等。
（3）弯曲形变的概念：当物体受到垂直于轴线方向的力或力矩作用时，会发生弯曲形变，表现为物体的轴线由直线变为曲线，如受弯的梁、被折弯的金属条等。
（4）组合形变的概念：结构的构件在实际受力中，往往同时受到多种力的作用，从而产生多种形式的形变组合，即多种形变同时发生，这是实际结构构件形变的常见情况。
【解答】试验表明，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。拉伸形变是物体受拉力沿轴线被拉长的形变；压缩形变是物体受压力沿轴线被压缩变短的形变；弯曲形变是物体受垂直力或力矩使轴线变曲的形变。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形变组合。
19．建筑结构的功能。
（1）结构的稳定性：结构在外力的作用下，维持其原有的平衡状态的能力。影响结构稳定性的因素：重心的高低、支撑面的大小、结构的形状。重心越　 　，支撑面越　 　，结构越稳定。三角形结构比其他形状的结构　 　。
（2）结构的强度与材料的关系：结构的强度与材料直接相关。混凝土具有较好的　 　性，但抗拉性较差。钢材具有较强的　 　性。结构的其他功能：建筑结构还要考虑透光性、隔热性、审美、文化等其他功能。
【答案】（1）低；大；更稳定
（2）抗压；抗拉
【知识点】建筑结构及其分类；建筑结构的功能
【解析】【分析】（1）结构稳定性相关知识：结构的稳定性指结构在外力作用下维持原有平衡状态的能力。影响结构稳定性的因素有重心高低、支撑面大小和结构形状。重心越低，物体越不容易倾倒；支撑面越大，物体的稳定程度越高；三角形结构具有稳定性，比其他形状的结构更稳定。
（2）结构强度与材料的关系：结构的强度和材料密切相关。
【解答】（1）对于结构稳定性，重心越低，支撑面越大，结构越稳定；三角形结构比其他形状的结构更稳定。
（2）混凝土的特点是抗压性能较好，能承受较大的压力，但抗拉性能较差，容易在受拉时损坏；钢材则具有较强的抗拉性能，能较好地承受拉力。
20．木工师傅要制作一款木制画架，他要完成的主要环节有：A.刷漆；B.画线；C.开凿榫眼、制作榫头；D.锯割；E.装配与测试。
（1）制作该画架的正确顺序是：　 　→　 　→C→ 　 　→　 　(填字母)。
（2）请问该画架属于　 　结构。
（3）请根据所学知识说明为什么该画架具有较好的稳定性。
【答案】（1）B；D；E；A
（2）框架
（3）该画架具有较好的稳定性是因为画架的三个脚围成的支撑面积较大
【知识点】建筑结构及其分类；建筑结构的功能；结构受力与形变
【解析】【分析】（1）制作顺序为先画线，确定位置，为进行锯割、 开凿榫眼、制作榫头 ，接着装配与测试，最后再刷漆。
（2）常见的结构：壳体结构、框架结构、实体结构，结合画架的结构特点进行分析。
（3）支撑面积较大，可以增强稳定性。
【解答】(1)制作该画架的正确顺序是：画线→锯割→ 开凿榫眼、制作榫头 →装配与测试→刷漆。
故答案为：B → D →C → E → A。
（2）由图可知，画架属于框架结构，是由刚性的杆作为梁和柱组成的结构。
（3）由图可知，该画架的三个脚围成的支撑面积较大，且为三角形，所以具有较好的稳定性。
三、综合题
21．如图所示，比萨斜塔是世界建筑史上的一大奇迹。由于塔身过重和地质松软，南面的地基比北面低约2m。施工期间塔身就出现了轻微倾斜，随着工程的进行，倾斜程度不断增加。塔身建到第三层时，可明显看出塔身倾斜，曾一度导致停工。一百多年以后，工程师经过精心测量和计算，证明比萨斜塔虽倾斜，但不会倒塌，从而使工程继续按原设计施工，直到竣工。试从影响结构稳定性的因素分析工程师的证明依据。
【答案】①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。
②重心越低，稳定性越好；重心越高，稳定性越差；结构与地面接触所形成的支撑面积越大，结构越稳定；结构的形状不同，其稳定性也不同，在平面中，三角形的稳定性比较好。
③结构重心的位置高低影响结构稳定性的结论成立是有条件的，该条件为结构重心所在点的垂线是否落在结构底面的范围内，落在底面范围内就是稳定的，反之就会不稳定。工程师证明比萨斜塔虽倾斜，但不会倒塌的依据是他测算出比萨斜塔的重心仍然落在比萨斜塔的支撑面内。
【知识点】建筑结构的功能；结构受力与形变
【解析】【分析】 影响结构稳定性的因素有：结构或构件重心位置的高低影响结构的稳定性，重心越低，稳定性越好；重心越高，稳定性越差。结构与地面接触所形成的支撑面越大，结构越稳定。
22．自然界中的椰子、桂圆、西瓜、贝类、蛋、龟等都属于壳体结构。它们遵循着适者生存的法则，经过漫长岁月的演变，选择了最合理的外形。它们以较薄的外壳，获得了较大的承受外力的卓越性能。这一事实，给我们带来了发明创造的灵感。请回答下列问题：
（1）为什么它们以较薄的外壳，获得了较大的承受外力的卓越性能 　 　。
（2）人们运用仿生学，制造了许多壳体结构的物品，请举几例：　 　。
【答案】（1）这种结构受到外力冲击时，外力将由弧面整体分担承受，可抵抗变形(合理均可)
（2）头盔、国家大剧院等(合理均可)
【知识点】建筑结构的功能
【解析】【分析】 壳体结构通常是指层状的结构。它的受力特点是，外力作用在结构体的表面上，如摩托车手的头盔、贝壳等。
【解答】 （1）壳体结构是指层状的结构。其受力特点是：通过外壳传递力和承受外力，当外壳顶部受力，能将力均匀扩散。如摩托车手的头盔、飞机的外壳、贝壳等。这种结构受到外力冲击时，外力将由弧面整体分担承受，抵抗变形。
（2） 人们运用仿生学，制造了许多壳体结构的物品，例子有：头盔、国家大剧院、头盔、平安帽、台球、灯泡等。
23．市政府决定在某湿地公园安装双人秋千供市民休闲娱乐，现有 A、B两款秋千以供选择，如图所示。请仔细观察并根据学习的结构知识，回答以下问题：
（1）从力学的架构与形态考虑，秋千属于哪种基本结构 　 　。
（2）如果两款秋千的材质及构件的粗细一样，那么哪一款秋千的安全系数更高 请简要说明理由：　 　。
【答案】（1）框架结构
（2）B款秋千；B款秋千利用三角形结构，对横杠的支撑更稳固
【知识点】建筑结构及其分类；结构受力与形变
【解析】【分析】 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。
【解答】 （1）从力学的架构与形态考虑，秋千属于框架结构。
（2）如果两款秋千的材质及构件的粗细一样，B款秋千的安全系数更高。理由：因为B款秋千利用三角形结构，对横杠的支撑更稳固。
24．蜂窝结构是覆盖二维平面的最佳拓扑结构。蜂窝结构是蜂巢(如图所示)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）蜂房的精妙结构不仅令自然学家们叹为观止，更激发了科学家们的浓厚兴趣。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：
　 　
【答案】（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
【知识点】建筑结构及其分类；建筑结构的功能
【解析】【分析】蜂窝结构是覆盖二维平面的最佳拓扑结构。蜂窝结构是蜂巢（如图所示）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。
【解答】（1）蜂窝的每一个蜂房都是正六边形形状的，正六边形的几何特性使其能在平面上紧密拼接，使得每一个蜂房都被其他蜂房包围。
（2）蜂窝的这种结构最突出的优点是以最少的材料获得最大的空间且稳定性好，正六边形的排列方式能高效利用材料，同时结构稳定，可承受较大外力。
（3）例如：建筑物墙体采用该材料，利用其多孔结构用于隔音隔热；汽车保险杠采用该材料，利用其结构变形的特性用于缓冲吸能。
25．建筑结构除了框架结构、壳体结构、实体结构外，常见的分类还有混凝土结构、砌体结构、钢结构、木结构、剪力墙结构等类型，每种结构具有不同的材料特性和适用场景。主要建筑结构类型及特点如下：
①混凝土结构：包括素混凝土、钢筋混凝土及预应力混凝土结构，特点是抗压性能强、耐久性高，但自重大，施工周期长，抗拉性能较弱。
②砌体结构：以砖、石或混凝土砌块砌筑，成本低且耐腐蚀，常见于多层住宅和办公楼。局限性：强度低、抗震性差，施工效率低。
③钢结构：以钢材为主，具有轻量化、施工快的优势。需注意防火防锈，成本较高。
④剪力墙结构：依靠钢筋混凝土墙体承重，侧向刚度大(在水平方向上耐受力强)。
（1）桥墩、水坝等建筑常用　 　结构来建造，原因是　 　
（2）体育馆等大跨度建筑及高层建筑可采用　 　结构来建造。
（3）高层住宅需要考虑抗风抗震，常用　 　结构来建造。常用这种结构建造高层建筑的承重墙，原因是　 　
【答案】（1）混凝土；这类建筑需要较强的抗压性能
（2）钢
（3）剪力墙；钢筋混凝土墙体承重能力强，侧向刚度大
【知识点】建筑结构及其分类；建筑结构的功能
【解析】【分析】（1）混凝土结构的特点是抗压性能强、耐久性高。桥墩、水坝等建筑需要承受较大的压力，混凝土结构的抗压性能能够满足其受力需求。
（2）钢结构具有轻量化、施工快的优势，适合大跨度建筑及高层建筑对结构强度和施工效率的要求。
（3）剪力墙结构依靠钢筋混凝土墙体承重，侧向刚度大（在水平方向上耐受力强），高层住宅需要抗风抗震，这种结构的侧向刚度能有效应对水平方向的力。
【解答】（1）桥墩、水坝等建筑主要承受压力，而混凝土结构的特点是抗压性能强、耐久性高。所以桥墩、水坝等建筑常用混凝土结构来建造，原因是混凝土结构抗压性能强、耐久性高，适合承受较大压力。
（2）体育馆等大跨度建筑及高层建筑，需要结构具有轻量化且施工快的特点，钢结构以钢材为主，具有轻量化、施工快的优势。所以体育馆等大跨度建筑及高层建筑可采用钢结构来建造。
（3）高层住宅需要考虑抗风抗震，剪力墙结构依靠钢筋混凝土墙体承重，侧向刚度大（在水平方向上耐受力强），能很好地满足抗风抗震的需求。所以高层住宅常用剪力墙结构来建造。常用这种结构建造高层建筑的承重墙，原因是剪力墙结构侧向刚度大，在水平方向上耐受力强，能有效抵抗风荷载和地震作用。
1 / 1【浙教版】科学八上5.1建筑结构与功能 课时精练
一、选择题
1．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
2．（2025七上·余姚开学考）杭州湾跨海大桥连接嘉兴市和宁波市，全长 36 千米，整座桥呈“S”形。设计成这种形状不是为了（　　）。
A．增强抗风暴和强海潮的能力 B．减轻钱塘江大潮对桥的影响
C．增强驾驶安全性，增加美感 D．缩短距离，节省材料
3．2024年9月27 日凌晨，榕山长江大桥 正式开放交通，长江上再增一条过江通道，大桥 惠及沿线30余万群众，大桥总长1513米，其中 主桥长1055米，桥面上的斜拉钢缆与桥面呈 三角形结构，这是利用了 (　　)
A．三角形的对称性 B．三角形的稳定性
C．三角形的灵活性 D．三角形的全等性
4．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．结构指组成事物的各部分之间的有序搭配和空间排列
B．结构存在于人类创造的各种事物中，而自然界中并不存在
C．不同的事物往往具有不同的结构
D．不同的结构具有不同的功能
5．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
6．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
7． 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
8．如图所示，预制板是20世纪早期建筑当中用的楼板，属建筑工程模件或板块。因为是在预制场生产加工成型的混凝土预制件，直接运到施工现场进行安装，所以叫预制板。预制板在建筑上的用处很多，如公路旁边的水沟上盖住的水泥板、房顶上做隔热层的水泥板都是预制板。下列说法中，不正确的是（　　）
A．预制板如建筑积木，减少了现场施工时间，提高了施工效率
B．用预制板建造的房子比框架结构、剪力墙结构的房子的抗震能力差
C．预制板常做成空心，可节省材料、减轻质量，但隔音、隔热效果不佳
D．为提升抗弯曲能力，设计生产时一般在预制板的上侧增加钢筋的数量
9．在设计一个能承受重物的纸桥时，我们应该优先考虑的因素是（　　）
A．桥的美观程度 B．桥的材料成本
C．桥的承重能力和稳定性 D．桥的建造速度
10．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
11．如图所示三脚凳，若凳脚粗细、支例5撑面形状面积都相同，从稳定性角度考虑，其中最合理的是(　　)
A． B． C． D．
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．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（　　）
A． B．
C． D．
14．关于结构的功能，下列说法不正确的是（　　）
A．所有结构的主要功能都是承受力
B．有些结构的功能是为了分隔空间，如墙壁
C．有些结构的功能是为了美观，如雕塑
D．结构的功能与其形状和材料密切相关
15．（2025七上·金东）如图所示的沙滩伞，以下说法不符合事实的是 （　　）。
A．沙滩伞的设计需要考虑防水性、稳定性等多方面因素
B．在制作沙滩伞过程中，要应用到多项技术
C．沙滩伞的伞面有许多三角形结构，起到了更稳固的作用
D．沙滩伞的上大下小设计利于提高抗风能力
二、填空题
16．小宇设计制作了一个自动升旗控制系统的模型，该模型由声音播放电路、定时电路、电机调速电路和滑轮机械装置构成，可以实现在播放音乐的时间内，控制旗子匀速上升到旗杆顶端。为了使模型显得更为整洁美观，小宇等同学在老师的建议下，又设计制作了升旗台，将旗杆固定在升旗台上，将电池、电路板、电机等隐藏在升旗台内，同时还进行了性能测试，编写了设计报告。
（1）从形态方面考虑，升旗台属于　 　(填“实体结构”“框架结构”或“壳体结构”)。
（2）测试显示，该模型有很好的稳定性，其主要原因是　 　。
17．建筑结构的类型。
（1）框架结构：以　 　作为梁和柱组成的结构。如：钱塘江大桥。
（2）壳体结构：层状的结构，由若干块薄板组成，薄板做成具有　 　的外形。如：国家大剧院。
（3）实体结构：结构体本身是　 　的结构。如：桥墩、房屋的基座、雕塑的基座、城墙等。
18．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　 　。
19．建筑结构的功能。
（1）结构的稳定性：结构在外力的作用下，维持其原有的平衡状态的能力。影响结构稳定性的因素：重心的高低、支撑面的大小、结构的形状。重心越　 　，支撑面越　 　，结构越稳定。三角形结构比其他形状的结构　 　。
（2）结构的强度与材料的关系：结构的强度与材料直接相关。混凝土具有较好的　 　性，但抗拉性较差。钢材具有较强的　 　性。结构的其他功能：建筑结构还要考虑透光性、隔热性、审美、文化等其他功能。
20．木工师傅要制作一款木制画架，他要完成的主要环节有：A.刷漆；B.画线；C.开凿榫眼、制作榫头；D.锯割；E.装配与测试。
（1）制作该画架的正确顺序是：　 　→　 　→C→ 　 　→　 　(填字母)。
（2）请问该画架属于　 　结构。
（3）请根据所学知识说明为什么该画架具有较好的稳定性。
三、综合题
21．如图所示，比萨斜塔是世界建筑史上的一大奇迹。由于塔身过重和地质松软，南面的地基比北面低约2m。施工期间塔身就出现了轻微倾斜，随着工程的进行，倾斜程度不断增加。塔身建到第三层时，可明显看出塔身倾斜，曾一度导致停工。一百多年以后，工程师经过精心测量和计算，证明比萨斜塔虽倾斜，但不会倒塌，从而使工程继续按原设计施工，直到竣工。试从影响结构稳定性的因素分析工程师的证明依据。
22．自然界中的椰子、桂圆、西瓜、贝类、蛋、龟等都属于壳体结构。它们遵循着适者生存的法则，经过漫长岁月的演变，选择了最合理的外形。它们以较薄的外壳，获得了较大的承受外力的卓越性能。这一事实，给我们带来了发明创造的灵感。请回答下列问题：
（1）为什么它们以较薄的外壳，获得了较大的承受外力的卓越性能 　 　。
（2）人们运用仿生学，制造了许多壳体结构的物品，请举几例：　 　。
23．市政府决定在某湿地公园安装双人秋千供市民休闲娱乐，现有 A、B两款秋千以供选择，如图所示。请仔细观察并根据学习的结构知识，回答以下问题：
（1）从力学的架构与形态考虑，秋千属于哪种基本结构 　 　。
（2）如果两款秋千的材质及构件的粗细一样，那么哪一款秋千的安全系数更高 请简要说明理由：　 　。
24．蜂窝结构是覆盖二维平面的最佳拓扑结构。蜂窝结构是蜂巢(如图所示)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）蜂房的精妙结构不仅令自然学家们叹为观止，更激发了科学家们的浓厚兴趣。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：
　 　
25．建筑结构除了框架结构、壳体结构、实体结构外，常见的分类还有混凝土结构、砌体结构、钢结构、木结构、剪力墙结构等类型，每种结构具有不同的材料特性和适用场景。主要建筑结构类型及特点如下：
①混凝土结构：包括素混凝土、钢筋混凝土及预应力混凝土结构，特点是抗压性能强、耐久性高，但自重大，施工周期长，抗拉性能较弱。
②砌体结构：以砖、石或混凝土砌块砌筑，成本低且耐腐蚀，常见于多层住宅和办公楼。局限性：强度低、抗震性差，施工效率低。
③钢结构：以钢材为主，具有轻量化、施工快的优势。需注意防火防锈，成本较高。
④剪力墙结构：依靠钢筋混凝土墙体承重，侧向刚度大(在水平方向上耐受力强)。
（1）桥墩、水坝等建筑常用　 　结构来建造，原因是　 　
（2）体育馆等大跨度建筑及高层建筑可采用　 　结构来建造。
（3）高层住宅需要考虑抗风抗震，常用　 　结构来建造。常用这种结构建造高层建筑的承重墙，原因是　 　
答案解析部分
1．【答案】C
【知识点】建筑结构及其分类；结构受力与形变
【解析】【分析】（1）壳体结构的特点：壳体结构是通过曲面形态来承受荷载，将外力分散到整个结构表面，具有良好的承重能力和空间利用效率，常见于大型场馆的屋顶等建筑。
（2）其他结构类型的辨析：框架结构由梁、柱等构件组成（如钱塘江大桥）；实心结构内部充满材料（如埃及金字塔、古城墙），与壳体结构的曲面受力形式不同。
【解答】A、钱塘江大桥属于框架结构，由梁、柱等构件组成，并非壳体结构，故该选项错误。
B、埃及金字塔属于实心结构，通过自身厚重的材料承受荷载，并非壳体结构，故该选项错误。
C、国家大剧院屋顶采用曲面形态的壳体结构，利用曲面分散外力，属于壳体结构，故该选项正确。
D、古城墙属于实心结构，通过厚重的墙体承受荷载，并非壳体结构，故该选项错误。
故答案为：C。
2．【答案】D
【知识点】认识技术与工程；建筑结构的功能
【解析】【分析】两点之间直线距离最短，可知S形会导致距离变长。
【解答】“S"形可以增强桥抗风暴和强海潮的能力，可以减轻钱塘江大潮对桥的影响，也可以 增强驾驶安全性，增加美感，但不能缩短距离，节约材料，反而是延长了距离。
故答案为：D。
3．【答案】B
【知识点】建筑结构及其分类；建筑结构的功能
【解析】【分析】（1）三角形稳定性的概念：三角形具有稳定性，即三角形的三边一旦确定，其形状和大小就固定不变，这种特性使得三角形结构在工程建筑中能承受外力而不易变形。
（2）其他三角形特性的辨析：三角形的对称性是指部分三角形（如等腰、等边三角形）的对称性质；灵活性不是三角形的特性；全等性是指三角形之间的形状大小完全相同的关系，均与结构稳固性无关。
【解答】A、三角形的对称性是其图形的对称性质，与斜拉钢缆和桥面的三角形结构用于稳固无关，故该选项错误。
B、三角形具有稳定性，桥面上的斜拉钢缆与桥面呈三角形结构，利用了三角形的稳定性来增强大桥的稳固性，故该选项正确。
C、三角形不具备灵活性的特性，此说法不符合三角形的性质，故该选项错误。
D、三角形的全等性是指三角形之间的全等关系，与该结构的稳固功能无关，故该选项错误。
故答案为：B。
4．【答案】B
【知识点】建筑结构及其分类；建筑结构的功能
【解析】【分析】结构是指组成事物的各部分之间的有序搭配和空间排列。不同的事物往往具有不同的结构，而不同的结构又具有不同的功能。在我们的生活中，大到建筑，小到日常用品，都存在结构。
【解答】A、结构指组成事物的各部分之间的有序搭配和空间排列，A正确。
B、结构不仅存在于人类创造的各种事物中，自然界中也广泛存在结构，比如雪花的六角形结构、蜂巢的六边形结构等，B错误。
C、不同的事物往往具有不同的结构，例如桥梁有梁桥、拱桥、斜拉桥等不同结构，C正确。
D、不同的结构具有不同的功能，比如三角形结构具有稳定性，常用于建筑的支撑部分，D正确。
故答案为：B。
5．【答案】A
【知识点】建筑结构及其分类
【解析】【分析】根据框架结构、绳索结构、壳体结构、实体结构的特点并结合课桌椅的主体结构的特点来分析。
【解答】框架结构是由梁、柱等构件通过一定的连接方式组成的结构，能够支撑和传递荷载。从图中课桌椅的主体结构来看，是由多个杆件等组成的类似框架的结构，符合框架结构的特点。而绳索结构主要依靠绳索受力；壳体结构通常是曲面形的薄壁结构；实体结构是实心的结构，课桌椅主体结构不符合后三者的特点，所以属于框架结构；
故答案为：A。
6．【答案】C
【知识点】结构受力与形变
【解析】【分析】（1）材料种类对结构强度的影响：材料种类不同，其物理性能（如硬度、韧性等）不同，会影响结构强度。但本题中纸张材料种类相同，所以此因素不相关。
（2）结构形状对结构强度的影响：结构的形状设计会极大影响其强度，相同材料，不同形状（如平面、瓦楞状）的结构，承重能力不同，说明结构强度与形状密切相关。
【解答】A、本题中纸张材料种类相同，并非材料种类影响承重能力，故该选项错误。
B、本题中纸张数量相同，并非材料数量影响承重能力，故该选项错误。
C、同样的纸张折成不同形状（平面、瓦楞状），承重能力不同，说明结构的强度与结构的形状有关，故该选项正确。
D、材料的颜色与结构强度无关，故该选项错误。
故答案为：C。
7．【答案】B
【知识点】建筑结构及其分类
【解析】【分析】根据框架结构的组成构件的特性来分析。
【解答】框架结构是由梁和柱通过节点连接而成的结构体系，梁和柱都属于刚性杆件，能够承受弯矩、剪力和轴力等，从而实现对建筑的支撑和荷载传递。柔性绳索（A选项）一般用于索结构等，不适合作为框架结构的主要组成构件；多层薄板（C选项）更多用于板材结构相关，不是框架结构的典型构件；实心混凝土块（D选项）通常作为填充、配重等，也不是框架结构的组成构件。
故答案为：B。
8．【答案】D
【知识点】建筑结构及其分类；建筑结构的功能
【解析】【分析】（1）预制构件的施工特点：预制板在预制场生产加工成型后直接运到施工现场安装，如同建筑积木，可减少现场施工时间，提高施工效率。
（2）结构的抗震性能：框架结构、剪力墙结构的抗震性能优于预制板结构，预制板结构整体性和连接性较差，抗震能力弱。
（3）构件的材料与性能：预制板做成空心，能节省材料、减轻质量，但空心结构会导致隔音、隔热效果不佳。
（4）抗弯曲能力的影响因素：构件受弯时，下部受拉、上部受压，为提升抗弯曲能力，通常在受拉侧（预制板下侧）增加钢筋数量，而非上侧。
【解答】A、预制板在预制场加工好后直接运到现场安装，就像建筑积木一样，这样大大减少了现场施工的时间，提高了施工效率，A正确。
B、预制板连接相对不够紧密，与框架结构、剪力墙结构相比，其整体性较差，所以抗震能力相对较弱，B正确。
C、预制板做成空心，能够节省材料，减轻自身质量，但是这种结构使得其隔音、隔热效果不太好，C正确。
D、预制板在承受压力时，下侧受到拉伸，上侧受到挤压，为了提高抗弯曲能力，设计生产时一般在预制板的下侧增加钢筋的数量，因为钢筋的抗拉能力强，而不是上侧，D错误。
故答案为：D。
9．【答案】C
【知识点】建筑结构的功能
【解析】【分析】（1）结构设计的核心要求：在设计承受重物的结构时，其首要功能是承受重量并保持稳定，确保安全，这是结构设计的核心需求。
（2）结构设计的次要因素：美观程度、材料成本、建造速度属于结构设计的次要考虑因素，需在满足核心功能（承重和稳定）的基础上再权衡。
【解答】A、桥的美观程度属于结构设计的次要因素，不是优先考虑的，故该选项错误。
B、桥的材料成本属于结构设计的次要因素，不是优先考虑的，故该选项错误。
C、桥的承重能力和稳定性是设计能承受重物的纸桥时的核心要求，必须优先考虑，故该选项正确。
D、桥的建造速度属于结构设计的次要因素，不是优先考虑的，故该选项错误。
故答案为：C。
10．【答案】C
【知识点】建筑结构的功能；结构受力与形变
【解析】【分析】（1）拱形结构的受力特点：拱形结构在承受压力时，能将压力向下和向外传递给相邻的支座，从而使拱形结构自身所受的压力减小，具有较好的承重能力。
（2）节省建筑材料、美观大方、施工方便并非拱形结构在建筑中使用的主要目的，主要目的是利用其受力特点来承受压力。
【解答】A、节省建筑材料不是使用拱形结构的主要目的，拱形结构的主要优势在于受力，故该选项错误。
B、美观大方不是使用拱形结构的主要目的，拱形结构的核心价值是承重，故该选项错误。
C、拱形结构在建筑中使用的主要目的是将压力向下和向外传递给支座，从而增强结构的承重能力，故该选项正确。
D、施工方便不是使用拱形结构的主要目的，拱形结构施工并不一定更方便，其重点在受力，故该选项错误。
故答案为：C。
11．【答案】D
【知识点】结构受力与形变
【解析】【分析】物体的稳定性取决于重心高度和支撑面大小：重心越低、支撑面越大，稳定性越强。对于三脚凳，支撑脚与地面接触点形成的三角形是关键支撑面，同时凳面和支撑脚的结构要能让整体重心尽可能低且在支撑面范围内，据以上分析解答。
【解答】A、支撑脚相对集中，形成的支撑面较小，且从形状看，重心相对偏高，稳定性较差，故A错误；
B、支撑脚数量不足（图中显示类似单脚或双脚为主的支撑，不符合“三脚”稳定的三角形支撑逻辑），支撑面极小，稳定性很差，故B错误；
C、支撑脚分布和角度使得支撑面形状不规则且范围有限，重心也不易处于较低且在支撑面中心的位置，稳定性不佳，故C错误；
D、支撑脚形成的三角形支撑面相对合理，能较好地分散重量，使重心处于较低且在支撑面范围内的位置，从稳定性角度看最为合理，故D正确；
故答案为：D。
12．【答案】A
【知识点】建筑结构及其分类；建筑结构的功能
【解析】【分析】结构的稳定性是指结构在外力作用下维持原有平衡状态的能力。在生活中，有很多例子可以帮助我们理解结构稳定性的影响因素，比如不倒翁，它重心低，所以不容易倒。
【解答】A、建筑结构的重心越低，就越不容易倾倒；支撑面越大，结构的稳定性也越好。就像一个大而矮的桌子比一个高而窄的桌子更不容易翻倒，A正确。
B、混凝土具有较好的抗压性，但抗拉性较差，B错误。
C、四边形结构是不稳定结构，增加竖杆的数量不能从根本上增强其稳定性，三角形结构具有稳定性，C错误。
D、混凝土中加入钢筋主要是为了增强其抗拉性，而不是抗压性，D错误。
故答案为：A。
13．【答案】A
【知识点】结构受力与形变
【解析】【分析】根据拱被压缩，拱的各部分相互挤压，压力F1被拱传递，对基座产生作用力，结合静止时受力平衡分析。
【解答】拱被压缩，拱的各部分相互挤压，压力F1被拱传递，对基座产生作用力，此时处于静止状态，受力平衡，故基座产生向上的支持力与压力平衡，同时拱有变平的趋势，因而相对于基座向外运动的趋势，故受到的摩擦力向内，根据力的作用是相互，基座受到的压力竖直向下，摩擦力水平向外，故A符合题意。
故答案为：A。
14．【答案】A
【知识点】建筑结构的功能
【解析】【分析】（1）结构的功能多样性：结构的功能并非单一，不同的结构具有不同的功能，有的结构主要功能是承受力，有的是分隔空间，有的是为了美观等。
（2）结构功能与形状、材料的关系：结构的功能与其形状和材料密切相关，不同的形状和材料会使结构具备不同的功能。
【解答】A、结构的功能多样，并非所有结构的主要功能都是承受力，比如墙壁的主要功能是分隔空间，雕塑的主要功能是美观，故该选项错误。
B、有些结构的功能是为了分隔空间，如墙壁，墙壁可以将不同的空间区域分隔开来，该说法正确，故该选项正确。
C、有些结构的功能是为了美观，如雕塑，雕塑通过其造型、艺术设计起到美观装饰的作用，该说法正确，故该选项正确。
D、结构的功能与其形状和材料密切相关，比如同样是承受力的结构，钢材制作的和木材制作的，以及不同形状的，其承受力的能力等功能会有差异，该说法正确，故该选项正确。
故答案为：A。
15．【答案】D
【知识点】结构受力与形变
【解析】【分析】（1）结构的稳定性是指结构在荷载作用下保持原有平衡状态的能力，结构的强度是指结构抵抗破坏的能力。
（2）三角形结构具有稳定性，在很多设计中都有应用。
【解答】A、沙滩伞的设计需要考虑防水性（防止下雨时漏水）、稳定性（在风吹等情况下保持稳定）等多方面因素，故该选项正确。
B、在制作沙滩伞过程中，涉及到材料选择、结构设计、加工工艺等多项技术，故该选项正确。
C、沙滩伞的伞面有许多三角形结构，三角形具有稳定性，起到了更稳固的作用，故该选项正确。
D、沙滩伞上大下小的设计不利于提高抗风能力，上大下小在风吹时更容易被吹倒，故该选项错误。
故答案为：D。
16．【答案】（1）壳体结构
（2）重心低或支撑面积大
【知识点】建筑结构及其分类
【解析】【分析】（1）壳体结构是指层状结构，由若干薄块组成，薄板做成具有曲面结构的外形，看起来造型轻巧而优雅。
（2）根据升旗台的结构进行分析，可知其重心低，支撑面积较大，所以稳定性好。
【解答】（1）由图可知，升旗台属于壳体结构，由若干薄块组成。
（2）该升旗台重心低、支撑面积大，所以稳定性好。
17．【答案】（1）刚性的杆
（2）曲面轮廓
（3）实心
【知识点】建筑结构及其分类
【解析】【分析】（1）框架结构的组成：框架结构是由刚性的杆作为梁和柱来组成的结构，这种结构能较好地承受荷载，像钱塘江大桥就采用了框架结构。
（2）壳体结构的外形：壳体结构属于层状结构，由若干块薄板组成，薄板被做成具有曲面轮廓的外形，这样的结构可以有效分散荷载，国家大剧院就运用了壳体结构。
（3）实体结构的特点：实体结构的本身是实心的结构，它具有较大的强度和稳定性，能够承受较大的压力等，桥墩、房屋的基座等都属于实体结构。
【解答】（1）框架结构以刚性的杆作为梁和柱组成结构。
（2）壳体结构中薄板做成具有曲面轮廓的外形。
（3）实体结构本身是实心的结构。
18．【答案】拉伸；压缩；弯曲；形变
【知识点】结构受力与形变
【解析】【分析】（1）拉伸形变的概念：当物体受到沿轴线方向的拉力作用时，会发生拉伸形变，表现为物体在拉力方向上被拉长，如被拉伸的弹簧、受拉的绳索等。
（2）压缩形变的概念：当物体受到沿轴线方向的压力作用时，会发生压缩形变，表现为物体在压力方向上被压缩变短，如被挤压的海绵、受压的柱子等。
（3）弯曲形变的概念：当物体受到垂直于轴线方向的力或力矩作用时，会发生弯曲形变，表现为物体的轴线由直线变为曲线，如受弯的梁、被折弯的金属条等。
（4）组合形变的概念：结构的构件在实际受力中，往往同时受到多种力的作用，从而产生多种形式的形变组合，即多种形变同时发生，这是实际结构构件形变的常见情况。
【解答】试验表明，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。拉伸形变是物体受拉力沿轴线被拉长的形变；压缩形变是物体受压力沿轴线被压缩变短的形变；弯曲形变是物体受垂直力或力矩使轴线变曲的形变。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形变组合。
19．【答案】（1）低；大；更稳定
（2）抗压；抗拉
【知识点】建筑结构及其分类；建筑结构的功能
【解析】【分析】（1）结构稳定性相关知识：结构的稳定性指结构在外力作用下维持原有平衡状态的能力。影响结构稳定性的因素有重心高低、支撑面大小和结构形状。重心越低，物体越不容易倾倒；支撑面越大，物体的稳定程度越高；三角形结构具有稳定性，比其他形状的结构更稳定。
（2）结构强度与材料的关系：结构的强度和材料密切相关。
【解答】（1）对于结构稳定性，重心越低，支撑面越大，结构越稳定；三角形结构比其他形状的结构更稳定。
（2）混凝土的特点是抗压性能较好，能承受较大的压力，但抗拉性能较差，容易在受拉时损坏；钢材则具有较强的抗拉性能，能较好地承受拉力。
20．【答案】（1）B；D；E；A
（2）框架
（3）该画架具有较好的稳定性是因为画架的三个脚围成的支撑面积较大
【知识点】建筑结构及其分类；建筑结构的功能；结构受力与形变
【解析】【分析】（1）制作顺序为先画线，确定位置，为进行锯割、 开凿榫眼、制作榫头 ，接着装配与测试，最后再刷漆。
（2）常见的结构：壳体结构、框架结构、实体结构，结合画架的结构特点进行分析。
（3）支撑面积较大，可以增强稳定性。
【解答】(1)制作该画架的正确顺序是：画线→锯割→ 开凿榫眼、制作榫头 →装配与测试→刷漆。
故答案为：B → D →C → E → A。
（2）由图可知，画架属于框架结构，是由刚性的杆作为梁和柱组成的结构。
（3）由图可知，该画架的三个脚围成的支撑面积较大，且为三角形，所以具有较好的稳定性。
21．【答案】①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。
②重心越低，稳定性越好；重心越高，稳定性越差；结构与地面接触所形成的支撑面积越大，结构越稳定；结构的形状不同，其稳定性也不同，在平面中，三角形的稳定性比较好。
③结构重心的位置高低影响结构稳定性的结论成立是有条件的，该条件为结构重心所在点的垂线是否落在结构底面的范围内，落在底面范围内就是稳定的，反之就会不稳定。工程师证明比萨斜塔虽倾斜，但不会倒塌的依据是他测算出比萨斜塔的重心仍然落在比萨斜塔的支撑面内。
【知识点】建筑结构的功能；结构受力与形变
【解析】【分析】 影响结构稳定性的因素有：结构或构件重心位置的高低影响结构的稳定性，重心越低，稳定性越好；重心越高，稳定性越差。结构与地面接触所形成的支撑面越大，结构越稳定。
22．【答案】（1）这种结构受到外力冲击时，外力将由弧面整体分担承受，可抵抗变形(合理均可)
（2）头盔、国家大剧院等(合理均可)
【知识点】建筑结构的功能
【解析】【分析】 壳体结构通常是指层状的结构。它的受力特点是，外力作用在结构体的表面上，如摩托车手的头盔、贝壳等。
【解答】 （1）壳体结构是指层状的结构。其受力特点是：通过外壳传递力和承受外力，当外壳顶部受力，能将力均匀扩散。如摩托车手的头盔、飞机的外壳、贝壳等。这种结构受到外力冲击时，外力将由弧面整体分担承受，抵抗变形。
（2） 人们运用仿生学，制造了许多壳体结构的物品，例子有：头盔、国家大剧院、头盔、平安帽、台球、灯泡等。
23．【答案】（1）框架结构
（2）B款秋千；B款秋千利用三角形结构，对横杠的支撑更稳固
【知识点】建筑结构及其分类；结构受力与形变
【解析】【分析】 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。
【解答】 （1）从力学的架构与形态考虑，秋千属于框架结构。
（2）如果两款秋千的材质及构件的粗细一样，B款秋千的安全系数更高。理由：因为B款秋千利用三角形结构，对横杠的支撑更稳固。
24．【答案】（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
【知识点】建筑结构及其分类；建筑结构的功能
【解析】【分析】蜂窝结构是覆盖二维平面的最佳拓扑结构。蜂窝结构是蜂巢（如图所示）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。
【解答】（1）蜂窝的每一个蜂房都是正六边形形状的，正六边形的几何特性使其能在平面上紧密拼接，使得每一个蜂房都被其他蜂房包围。
（2）蜂窝的这种结构最突出的优点是以最少的材料获得最大的空间且稳定性好，正六边形的排列方式能高效利用材料，同时结构稳定，可承受较大外力。
（3）例如：建筑物墙体采用该材料，利用其多孔结构用于隔音隔热；汽车保险杠采用该材料，利用其结构变形的特性用于缓冲吸能。
25．【答案】（1）混凝土；这类建筑需要较强的抗压性能
（2）钢
（3）剪力墙；钢筋混凝土墙体承重能力强，侧向刚度大
【知识点】建筑结构及其分类；建筑结构的功能
【解析】【分析】（1）混凝土结构的特点是抗压性能强、耐久性高。桥墩、水坝等建筑需要承受较大的压力，混凝土结构的抗压性能能够满足其受力需求。
（2）钢结构具有轻量化、施工快的优势，适合大跨度建筑及高层建筑对结构强度和施工效率的要求。
（3）剪力墙结构依靠钢筋混凝土墙体承重，侧向刚度大（在水平方向上耐受力强），高层住宅需要抗风抗震，这种结构的侧向刚度能有效应对水平方向的力。
【解答】（1）桥墩、水坝等建筑主要承受压力，而混凝土结构的特点是抗压性能强、耐久性高。所以桥墩、水坝等建筑常用混凝土结构来建造，原因是混凝土结构抗压性能强、耐久性高，适合承受较大压力。
（2）体育馆等大跨度建筑及高层建筑，需要结构具有轻量化且施工快的特点，钢结构以钢材为主，具有轻量化、施工快的优势。所以体育馆等大跨度建筑及高层建筑可采用钢结构来建造。
（3）高层住宅需要考虑抗风抗震，剪力墙结构依靠钢筋混凝土墙体承重，侧向刚度大（在水平方向上耐受力强），能很好地满足抗风抗震的需求。所以高层住宅常用剪力墙结构来建造。常用这种结构建造高层建筑的承重墙，原因是剪力墙结构侧向刚度大，在水平方向上耐受力强，能有效抵抗风荷载和地震作用。
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