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5.1 建筑结构与功能同步练习
一、选择题
1．“胜哥”用同样的纸张折成平面状和瓦楞状，经测试它们的承重能力不同。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
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．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
4．建筑结构需要良好的稳定性，结构抵抗外力作用的能力与结构的形状、材料、结构的连接方式等因素有密切的联系。在框架结构中，下列形状属于最紧固稳定的结构是（　　）
A．三角形 B．四边形 C．五边形 D．六边形
5．“胜哥”在设计一个能承受重物的纸桥时，你觉得“胜哥”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
6．在结构设计中，往往根据需求采用不同的结构类型。下列有关结构类型的说法，不正确的是 (　　)
A．实体结构是指结构体本身是实心的结构
B．框架结构构件的几何特征是厚度比长度和宽度小得多
C．框架结构通常是指结构体由细长的构件组成
D．在实际的生产生活中，组合结构的应用较为广泛
7．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
8．埠场大桥是连接浙江金华与淳安的重要通道，始建于1985年，全长328.5米，但因存在安全隐患，已于2025年2月19日开始全封闭施工，改造时用了许多三角形结构，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
9．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
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．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
12．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
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．以下对纸桥抗弯能力的测试方式中，不合理的是(　　)
A． B．
C． D．
15．如图所示的钱塘江大桥又名钱江一桥，位于中国浙江省杭州西湖之南，六和塔附近钱塘江上，由中国桥梁专家茅以升主持设计，是中国自行设计、建造的第一座双层铁路、公路两用桥。下列说法中，不正确的是（　　）
A．钱塘江大桥属于框架结构双层析架梁桥
B．钱塘江大桥的桥梁起稳定结构的是其中的平行四边形
C．钱塘江大桥的桥墩是由石头、混凝土建造的实心结构
D．钱塘江大桥的主梁受到向下的作用力时发生形变向下弯曲
二、填空题
16．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。
17．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　 　。
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．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____。
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____。
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____。
A． B．
C． D．
22．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：
　 　
24．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　 　
25．国家游泳中心，又名“水立方”“冰立方”，位于北京市朝阳区北京奥林匹克公园内，“水立方”的墙面与屋顶采用3万多个钢质构件构成的框架，外围包裹着形似水泡的ETFE膜。于2008年1月正式竣工，2020年11月27日，国家游泳中心冬奥会冰壶场馆改造工程通过完工验收，“水立方”变身为“冰立方”。国家游泳中心是2008年北京奥运会的精品场馆和2022年北京冬奥会的经典改造场馆，也是唯一一座由港澳台同胞、海外华侨华人捐资建设的奥运场馆，曾被评为“中国十大新建筑奇迹”。试从“绿色、科技、人文”的角度说明其建筑理念与功能是如何相结合的。
答案解析部分
1．【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。
2．【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）三角形稳定性的概念：三角形具有稳定性，即其形状和大小在三边确定后不会改变，能承受外力而不易变形。
（2）三角形与四边形结构的变形性对比：四边形结构具有不稳定性，容易变形；而三角形结构因稳定性，比四边形结构更不易变形。
【解答】A、三角形结构具有稳定性，这是三角形的重要特性，该说法正确，故该选项正确。
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，从而增强结构的稳固性，该说法正确，故该选项正确。
C、三角形结构具有稳定性，不易变形；四边形结构容易变形，所以三角形结构比四边形结构更难变形，该说法错误，故该选项错误。
D、自行车的车架利用了三角形的稳定性，使车架稳固，不易变形，该说法正确，故该选项正确。
故答案为：C。
3．【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。
4．【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】三角形结构具有稳定性，这是因为三角形的三条边长度固定后，其形状和大小就不会改变，能够有效抵抗外力作用，保持结构的稳固。
【解答】A、三角形结构具有稳定性，是框架结构中最紧固稳定的形状，故该选项正确。
B、四边形结构具有不稳定性，容易发生变形，故该选项错误。
C、五边形结构不具备三角形那样的稳定性，在外力作用下易变形，故该选项错误。
D、六边形结构也不具备三角形的稳定性，易发生形状改变，故该选项错误。
故答案为：A。
5．【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。
6．【答案】B
【知识点】建筑结构及其分类
【解析】【分析】根据常见的结构类型的特点分析判断。
【解答】 实体结构是指结构体本身是实心的结构，故A正确不合题意；
框架结构构件的几何特征不是厚度比长度和宽度小得多，故B错误符合题意；
框架结构通常是指结构体由细长的构件组成，故C正确不合题意；
在生产生活实际中，组合结构的应用较为广泛，故D正确不合题意。
故选B。
7．【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。
8．【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。
9．【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。
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】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。
12．【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。
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】D
【知识点】结构受力与形变
【解析】【分析】要判断对纸桥抗弯曲能力测试方式是否合理，需明确抗弯曲能力主要是指纸桥抵抗因受力而发生弯曲变形甚至破坏的能力，测试时应模拟纸桥实际可能承受的、使它产生弯曲的力的作用情况
【解答】A、在纸桥下方悬挂重物，重物的重力会使纸桥产生向下的弯曲趋势，这种方式能有效测试纸桥的抗弯曲能力，是合理的。
B、在纸桥的两侧分别悬挂重物，两侧的重物会对纸桥产生向下的拉力，使纸桥有向下弯曲的趋势，能够测试纸桥的抗弯曲能力，是合理的。
C、将重物直接放在纸桥的上方，重物的压力会使纸桥产生向下的弯曲，能测试纸桥的抗弯曲能力，是合理的。
D、一侧悬挂重物，另一侧放置重物，这种受力情况比较复杂且不符合纸桥通常承受使自身弯曲的力的常规情形，不能很好地测试纸桥的抗弯曲能力，是不合理的。
故答案为：D。
15．【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】本题主要考查对钱塘江大桥结构特点的理解。桥梁结构有多种类型，不同结构具有不同的特性。
【解答】A、钱塘江大桥属于框架结构双层桁架梁桥，这种结构具有较强的稳定性和承载能力，A正确。
B、平行四边形具有不稳定性，而三角形具有稳定性，钱塘江大桥起稳定结构的应该是三角形结构，而不是平行四边形，B错误。
C、钱塘江大桥的桥墩是由石头、混凝土建造的实心结构，实心结构能够提供可靠的支撑，C正确。
D、当钱塘江大桥的主梁受到向下的作用力时，根据力可以使物体发生形变的原理，主梁会发生形变向下弯曲，D正确。
故答案为：B。
16．【答案】种类；形状；连接方式 (顺序可互换)
【知识点】建筑结构及其分类
【解析】【分析】（1）材料种类对结构强度和稳定性的影响：不同种类的材料，其物理性能（如硬度、韧性、密度等）不同，会直接影响结构的强度和稳定性。例如，钢材制作的结构强度远大于木材制作的同形状结构。
（2）结构形状对结构强度和稳定性的影响：结构的形状设计合理与否，会极大影响其强度和稳定性。比如三角形结构因具有稳定性，强度和稳定性优于四边形结构；拱形结构能将压力分散，也具有较好的强度和稳定性。
（3）构件连接方式对结构强度和稳定性的影响：构件之间的连接方式（如焊接、铆接、螺栓连接等）不同，结构的整体强度和稳定性也不同。连接牢固、紧密的方式能使结构更好地承受外力，增强强度和稳定性。
【解答】影响结构强度和稳定性的因素有：材料的种类，不同种类的材料性能不同，对结构强度和稳定性影响不同；结构的形状，合理的形状（如三角形、拱形等）能提升结构的强度和稳定性；构件的连接方式，牢固的连接方式可增强结构的整体强度和稳定性。
17．【答案】有序搭配；空间排列；功能
【知识点】建筑结构及其分类
【解析】【分析】（1）结构的组成关系：结构是指组成事物的各个部分之间的有序搭配，这种有序搭配使得各部分之间形成合理的连接和组合，是结构的基本构成方式。
（2）结构的空间布局：结构还涉及各个部分之间的空间排列，不同的空间排列方式会使结构呈现出不同的形态，影响其整体性能。
（3）结构与功能的关系：不同的事物往往具有不同的结构，而不同的结构具有不同的功能，结构的设计和组成方式决定了其能实现的功能，如三角形结构具有稳定性，可用于建筑承重等。
【解答】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。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。
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）B
（2）D
（3）C
（4）C
【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】壳体结构：层状的结构，由若干块薄板组成，薄板做成具有曲面轮廓的外形，看起来造型轻巧而优雅。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，使结构更坚固。
【解答】(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。
故答案为：B。
(2)鸡蛋壳属于壳体结构，握在手中不易损坏。
故答案为：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。
故答案为：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。故答案为：C。
22．【答案】（1）角柱体
（2）用料少、空间利用率高
（3）航天飞机、宇宙飞船等航天器
【知识点】建筑结构及其分类；建筑结构的功能
【解析】【分析】（1）蜂窝结构的形态：蜂窝的每个蜂房是角柱体形状，这种形状能让每个蜂房被其他蜂房包围，形成紧凑的拓扑结构。
（2）蜂窝结构的力学与空间性能：蜂窝结构用料少，空间利用率高，这是其几何力学性能优秀的体现，能在节省材料的同时最大化利用空间。
【解答】（1）蜂窝的每一个蜂房都是正六边形形状的，正六边形可以在平面上紧密排列，使得每一个蜂房都被其他蜂房包围；
（2）蜂窝这种结构最突出的优点是能够以最少的材料获得最大的空间，并且具有良好的稳定性。从几何角度看，正六边形的排列方式在覆盖二维平面时，材料的利用率最高；从力学角度，其结构能均匀地分散压力，具有较好的稳定性；
（3）蜂窝结构的新型材料在缓冲吸能等方面有优势，可应用于航天飞机、宇宙飞船等航天器，提升其性能。
23．【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。
24．【答案】“水立方”的外围包裹着形似水泡的ETFE膜，既隔热又透光，既能利用太阳能来提高泳池水温和室温，又能利用自然光线解决白天的照明问题，起到节能的目的；ETFE膜具有防火功能；“水立方”与圆形的国家体育场(“鸟巢”)相互呼应，相得益彰，体现了“天圆地方”的中国传统文化思想.
【知识点】建筑结构及其分类；建筑结构的功能
【解析】【分析】（1）从绿色角度，涉及建筑材料的节能与环保特性。ETFE 膜既隔热又透光，能利用太阳能提高泳池水温和室温，利用自然光线解决白天照明问题，实现节能，符合绿色建筑理念中对能源节约的要求。
（2）从科技角度，涉及建筑材料的性能与结构设计。采用钢质构件构成的框架和 ETFE 膜材料，ETFE 膜还具有防火功能，体现了建筑在材料科技和结构科技上的应用，保障建筑的安全性与功能性。
（3）从人文角度，涉及建筑的文化内涵。“水立方” 与 “鸟巢” 相互呼应，体现 “天圆地方” 的中国传统文化思想，同时是由港澳台同胞、海外华侨华人捐资建设，蕴含人文情怀与文化传承。
25.【解答】绿色角度：“水立方” 外围的 ETFE 膜既隔热又透光，能利用太阳能提高泳池水温和室温，利用自然光线解决白天照明问题，达到节能目的，将绿色节能理念与建筑功能（泳池水温调节、照明）相结合。
科技角度：采用钢质构件构成的框架结构，外包 ETFE 膜材料，ETFE 膜具备防火功能，通过先进的材料科技和结构设计，保障了建筑的安全性与使用功能，实现科技与建筑功能的融合。
人文角度：“水立方” 与 “鸟巢” 建筑形态呼应，体现 “天圆地方” 的中国传统文化思想，且由港澳台同胞、海外华侨华人捐资建设，蕴含人文情怀，将人文文化内涵与建筑的纪念意义、文化价值功能相结合。
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