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第1节 建筑结构与功能
考点一、建筑结构及其分类
1.结构
(1)定义：组成事物的各个部分之间的有序搭配和空间排列。这一概念涵盖广泛，无论是自然界的物质，还是人类创造的产物，都存在特定结构。
(2)不同结构
①蜘蛛网的结构：属于自然界结构。它由放射状的丝和螺旋状的丝有序搭配组成。放射状丝起到支撑框架的作用，螺旋状丝则用于捕捉昆虫。这种结构使蜘蛛网在保证强度的同时，能以最小的材料消耗实现最大的覆盖面积，高效发挥捕食功能。
②C 的分子结构：是化学领域的分子结构。C 分子形似足球，由60个碳原子组成，这些碳原子通过共价键相互连接，形成了独特的球形多面体结构。这种结构赋予C 0分子特殊的物理和化学性质，比如具有良好的超导性、光学性质等，在材料科学、医学等多领域中有潜在的应用价值。
③中国国家馆(现中华艺术宫)的结构：是人类建筑领域的结构。其造型独特，采用了层层出挑的斗拱结构元素，这些构件有序排列。从功能上，这种结构不仅展现了中国传统建筑文化特色，还在力学上实现了稳定承载，同时为建筑外观营造出宏伟壮观的视觉效果，兼具文化传承与实用功能。
2.建筑结构分类
建筑工程能够很好地体现结构与功能的关系。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框架结构、壳体结构和实体结构等。
(1)框架结构
①定义：以刚性的杆作为梁和柱组成的结构。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。
②典型实例：钱塘江大桥，作为我国首座自行设计和建造的铁路、公路两用双层桥，是典型的框架结构桁架梁桥。其利用框架结构的特性，合理分布受力，保障桥梁承载能力和稳定性。
③应用领域：在房屋建造中，常见的多层及高层建筑常采用框架结构，可灵活分隔室内空间；在桥梁工程里，像钱塘江大桥这样的桁架梁桥是典型应用；在航空工业中，飞机的机身框架等部分也会采用框架结构原理，以满足强度和轻量化需求。
④使用材料：涵盖木材，如一些传统木结构房屋；金属，像钢结构桥梁和建筑中常用的钢材；塑料，在一些对重量、成本等有特殊要求的小型结构或模型制作中会用到。
(2)壳体结构
①定义与构成：壳体结构是指层状的结构，由若干块薄板组成，薄板做成具有曲面轮廓的外形。这种结构外观造型轻巧优雅，常见于建筑、工业产品等设计中。
②受力特性：其拱形曲面能将外力均匀分散至结构体各处。如同蛋壳，虽薄却能承受较大压力，通过力的分散机制，使结构具备良好的承载能力，坚固耐用。
③优点：
a.用料少：利用高效受力方式，在满足强度要求下，可减少材料用量，降低成本，符合资源节约理念。
b.跨度大：能实现较大空间跨度，适用于体育馆、剧院等大空间建筑，无需过多内部支撑即可维持结构稳定。
④应用实例：国家大剧院的屋顶是典型壳体结构。此设计有效减轻屋顶自重，减少场地中间立柱，创造出开阔内部空间，兼顾美观与实用功能。
(3)实体结构
①定义：实体结构是指结构体本身是实心的结构，利用自身来承受力，承受的力分布在整个实体上。
②常见实例：桥墩，承受桥梁上部结构传来的荷载；房屋基座，支撑房屋整体重量；雕塑基座，稳固雕塑防止倾倒；城墙，抵御外敌、承受自身重力及外部冲击。
③材料：多采用石头、混凝土等坚固、抗压性强的材料，打造实心结构，确保结构稳固性和承载能力。
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)的作用，并将其传递到基座。
典例1：（2026八下·金华开学考）图为钱塘江大桥，横跨于两个桥墩间的桥梁所属的结构类型是( )
A．实体结构 B．框架结构 C．壳体结构 D．组合结构
变式1：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
变式2：（2026八上·拱墅期末）如图为某实践小组用木条与强力胶水制作的屋盖结构模型，有很大的承重能力。从结构上看，它属于（　　）
A．实体结构 B．壳体结构 C．框架结构 D．蜂窝结构
变式3：（2026八上·钱塘期末）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。下列著名建筑中没有利用壳体结构的是（ ）
A． B． C． D．
考点二、结构受力与形变
1.结构受力
(1)结构的受力本质：从受力的角度看，结构是指能够承受一定力的架构，它能通过自身形变来抵抗力的作用。比如，桥梁在承受车辆荷载时，梁体会发生弯曲形变，以此来抵抗车辆重量产生的力。
(2)影响结构承受力大小的因素
①形状因素：相同材料下，结构形状不同，承受力的大小不同。例如，三角形结构稳定性好，相比同样材料的四边形结构，能承受更大外力而不易变形。
②材料因素：形状相同，材料不同，承受力的大小也不同。像钢材和木材制作同样形状的梁，钢材强度高，能承受更大荷载。
2.横梁受力变形
(1)横梁的基本情况：横梁是建筑结构中经常出现的构件，水平放置，主要承受竖直方向的力并产生形变。
(2)受力分析：当横梁中部受到压力F 时，根据力平衡原理，横梁两端会受到支撑物的支持力F 、F 。
(3)形变情况：在力F 和F 、F 的共同作用下，横梁发生弯曲形变。其上部材料相互靠近，处于压缩状态；下部材料相互远离，处于拉伸状态。这种形变是建筑结构力学分析的基础内容，对于建筑设计中合理选择横梁材料、确定横梁尺寸和结构形式至关重要，确保横梁在承受荷载时安全可靠。
3.三角形桁架结构
(1)结构组成：由杆件连接成三角形的空间结构。三角形具有稳定性，这种结构在工程中广泛应用，如建筑屋顶桁架、桥梁支撑结构等。
(2)受力分析：如图甲所示，当三角形桁架上部受到压力F 时，力不会通过杆件传递给整个桁架，此时，B、C杆件承受压力，会产生压缩形变，表现为杆件长度有缩短趋势；A杆件承受拉力，会产生拉伸形变，呈现出长度有伸长趋势，如图乙所示虚线为形变后的情况。这种力的传递和杆件的形变特点，使整个桁架结构能有效分散和承受外力，维持结构稳定。
4.弧形拱结构
如图所示，当弧形拱受到向下的压力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 、F 。这种受力方式使弧形
拱能将荷载有效分散，以较小的材料用量承受较大荷载，在桥梁、建筑屋顶等设计中广泛应用。
典例1：在结构设计中，一些结构形状只要稍加改变就可以大大提高强度。下列哪种结构设计主要不是为了改变强度（　　）
A．横梁设计 B．蜂窝板
C．瓦楞板 D．加强筋设计
变式1：2024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
变式2：（2026八上·海曙期末）国家大剧院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。其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。下列对壳体结构受力示意图分析正确的是( )
A． B．
C． D．
变式3：（2026八上·温州期末）模型能将抽象的系统具象化。工程师们在工程建造前常搭建模型开展研究，以此优化系统设计、规避建造风险。
（1）利用完全相同的复合板(制作桥面)、木块(制作桥墩)和重物搭建桥梁模型，进行如图实验研究不同类型桥梁的性能。该实验中影响桥梁模型性能的主要因素为（　　）
A．桥墩的跨度 B．桥墩的高度 C．桥面的材料 D．桥面的形状
（2）拱桥中拱圈与基座的受力情况如图甲所示。小明利用图乙模型研究拱桥拱圈与基座的受力情况。下列四个力中，通过测力计的示数就能判断其大小的是（　　）
A． B． F2 C． F3 D．
考点三、建筑结构的功能
1.结构的稳定性
(1)定义：结构在外力的作用下，维持其原有的平衡状态的能力，叫作结构的稳定性。对建筑物而言，良好的结构稳定性至关重要，是保障建筑安全使用的基础。
(2)影响因素
①重心高低：重心越低，结构越稳定。例如，一些底部较重、上部较轻的建筑，在抵御外力(如风荷载、地震作用)时，更不容易倾倒。
②支撑面大小：支撑面越大，结构稳定性越好。像上海东方明珠电视塔(如图所示),其宽阔的基座增大了支撑面，能有效分散荷载，增强结构在各种情况下的稳定性。
2.三角形结构的应用与结构强度
(1)三角形结构的应用：三角形是所有几何形状中最坚固稳定的结构。三角形结构屋顶(如图所示)、三角形吊臂、三角形钢架桥等都利用了三角形结构的稳定性。稳定性使这些结构在承受外力时，能保持形状和平衡，保障正常使用和安全。
(2)结构强度的概念：结构抵抗外力作用的能力。它与结构的形状、材料、连接方式等密切相关。合理的形状设计、优质的材料选择以及可靠的连接方式，都能提升结构强度。
(3)三角形增强结构强度：三角形是框架结构的基本构造之一。如图所示，在长方形或六边形等框架中加入支撑杆件，构成多个三角形，可显著增加结构的强度。因为三角形的稳定性和力传递特性，能将外力有效分散，让结构承受更大荷载，在建筑、机械等领域广泛应用。
3.框架构件截面形状与承力关系
(1)承力差异原理：相同材料的框架构件，因截面形状(如工字形、口字形、环形、圆形等)不同，其承受力的大小也不一样。这是由于不同截面形状几何特性不同，导致力在构件内的分布和传递方式不同。
(2)常见截面特点(如图所示)
工字形 口字形 环形 圆形
工字形：具有较高的抗弯强度，上下翼缘可有效抵抗弯曲应力，常用于建筑钢梁等，能在承受较大弯矩时保持结构稳定。
口字形：封闭截面提供较好的抗扭和抗弯性能，在一些需要抵抗扭转和弯曲组合作用的结构中适用。
环形：各向同性，在承受均匀分布的压力或拉力时表现良好，常用于管道、轴类等构件。
圆形：受力均匀，抗扭性能好，常用于承受扭转力或需要在各个方向均匀受力的场合，如机械轴。
4.结构构件强度与材料选择
(1)材料对强度的影响：相同形状的结构构件，因材料不同强度各异。如混凝土抗压性佳但抗拉性差，钢材抗拉性强，在制作混凝土梁时加入钢筋，利用钢材抗拉优势弥补混凝土不足，提升梁的整体强度，体现材料特性互补在结构设计中的应用。
(2)建筑结构与功能：建筑结构决定了其功能，结构变化可增强建筑的功能以适应不同的环境。良好结构设计兼顾功能与形式，可以展现美，反映时代特
征、文化内涵等。像国家游泳中心(如图所示),半透明膜结构使其兼具隔热、利用太阳能、采光等功能，实现“绿色、科技、人文”理念与建筑功能的高度融合。
典例1：（2026八上·嵊州期末）同学们用两块高度相同的木块和一张硬卡纸搭建了不同形状的桥面，并进行了如图所示的实验。实验中，支撑木块间距相同，实验结果如图所示。以下分析不正确的是
A．两种情况下桥面能承受力的大小不同
B．结构的形状会影响结构能承受力的大小
C．甲实验中纸受到压力和支持力发生弯曲
D．乙实验中纸受到木块对它竖直向上的支持力
变式1：如图为某桥梁施工中的预制梁场，其优点是（　　）
A．缩短工期 B．降低精度 C．增加成本 D．依赖天气
变式2：横跨鄂西绝壁的四渡河大桥（如图所示），以560m深渊之上的“天路天桥”震撼世人，主跨900m，创山区悬索桥纪录。这座沪渝高速“咽喉”工程，在险峰深谷中书写人类征服自然的壮丽篇章。下列有关悬索桥的说法，不正确的是（　　）
A．悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁
B．悬索桥中的缆索的受力是张力，塔架所受的力是压力
C．悬索桥用料省、自重轻，在各种体系桥梁中的跨越能力最大
D．悬索桥不可以在比较深的或比较急的水流上建造
变式3：（2026八上·慈溪期末）如图所示为钢筋混凝土横梁的受力变形示意图，由图可知横梁上部被　 　（填“压缩”或“拉伸”）。由于混凝土擅长抗压力，而钢筋擅长抗拉力，为了合理利用钢筋，应把　 　（填“粗钢筋”或“细钢筋”）布置在下部。
1．（2026八上·临海期末）我市的台州府城墙被誉为江南八达岭，厚实的夯土结构兼具御敌和防洪功能。城墙的结构属于（　　）
A．实体结构 B．绳索结构 C．壳体结构 D．框架结构
2．桥梁设计中常使用三角形结构，主要是因为三角形具有（　　）
A．美观对称的特点 B．便于快速施工的优势
C．高稳定性和抗变形能力 D．节省材料的天然特性
3．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
4．（2026八上·宁波期末）下列建筑或器械中，没有利用三角形结构稳定性的是(　　)
A． B． C． D．
5．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
6．（2026七上·黄岩期末）某同学做了一个固定在墙面上的微波炉支架。考虑到稳定性和方便开门，以下方案中最合理的是（　　）
A． B．
C． D．
7．（2026八上·椒江期末）下列有关建筑的结构和功能描述不合理的是
A．三角形结构利用了其具有的稳定性
B．混凝土同时具有较好的抗压性和抗拉性
C．底座支撑面大、重心低，有利于提高结构的稳定性
D．结构的强度与结构的形状、材料、连接方式等有密切关系
8．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
9.结构能够承受一定的力，能够通过形变来抵抗力的作用。每个结构都需要承受一定大小的力的作用。下列说法中，正确的是（　　）
A．用相同的材料制作的不同形状的结构，能够承受力的大小相同
B．用不同的材料制作的形状相同的结构，能够承受力的大小相同
C．由于自身重力的原因，将钢材竖直放置时长度会一定程度缩短
D．横梁水平放置时承受竖直方向的力，横梁的下侧产生压缩形变
10．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。
11．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：　 　。
12．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　 　
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
典例分析
举一反三
课后巩固
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第1节 建筑结构与功能
考点一、建筑结构及其分类
1.结构
(1)定义：组成事物的各个部分之间的有序搭配和空间排列。这一概念涵盖广泛，无论是自然界的物质，还是人类创造的产物，都存在特定结构。
(2)不同结构
①蜘蛛网的结构：属于自然界结构。它由放射状的丝和螺旋状的丝有序搭配组成。放射状丝起到支撑框架的作用，螺旋状丝则用于捕捉昆虫。这种结构使蜘蛛网在保证强度的同时，能以最小的材料消耗实现最大的覆盖面积，高效发挥捕食功能。
②C 的分子结构：是化学领域的分子结构。C 分子形似足球，由60个碳原子组成，这些碳原子通过共价键相互连接，形成了独特的球形多面体结构。这种结构赋予C 0分子特殊的物理和化学性质，比如具有良好的超导性、光学性质等，在材料科学、医学等多领域中有潜在的应用价值。
③中国国家馆(现中华艺术宫)的结构：是人类建筑领域的结构。其造型独特，采用了层层出挑的斗拱结构元素，这些构件有序排列。从功能上，这种结构不仅展现了中国传统建筑文化特色，还在力学上实现了稳定承载，同时为建筑外观营造出宏伟壮观的视觉效果，兼具文化传承与实用功能。
2.建筑结构分类
建筑工程能够很好地体现结构与功能的关系。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框架结构、壳体结构和实体结构等。
(1)框架结构
①定义：以刚性的杆作为梁和柱组成的结构。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。
②典型实例：钱塘江大桥，作为我国首座自行设计和建造的铁路、公路两用双层桥，是典型的框架结构桁架梁桥。其利用框架结构的特性，合理分布受力，保障桥梁承载能力和稳定性。
③应用领域：在房屋建造中，常见的多层及高层建筑常采用框架结构，可灵活分隔室内空间；在桥梁工程里，像钱塘江大桥这样的桁架梁桥是典型应用；在航空工业中，飞机的机身框架等部分也会采用框架结构原理，以满足强度和轻量化需求。
④使用材料：涵盖木材，如一些传统木结构房屋；金属，像钢结构桥梁和建筑中常用的钢材；塑料，在一些对重量、成本等有特殊要求的小型结构或模型制作中会用到。
(2)壳体结构
①定义与构成：壳体结构是指层状的结构，由若干块薄板组成，薄板做成具有曲面轮廓的外形。这种结构外观造型轻巧优雅，常见于建筑、工业产品等设计中。
②受力特性：其拱形曲面能将外力均匀分散至结构体各处。如同蛋壳，虽薄却能承受较大压力，通过力的分散机制，使结构具备良好的承载能力，坚固耐用。
③优点：
a.用料少：利用高效受力方式，在满足强度要求下，可减少材料用量，降低成本，符合资源节约理念。
b.跨度大：能实现较大空间跨度，适用于体育馆、剧院等大空间建筑，无需过多内部支撑即可维持结构稳定。
④应用实例：国家大剧院的屋顶是典型壳体结构。此设计有效减轻屋顶自重，减少场地中间立柱，创造出开阔内部空间，兼顾美观与实用功能。
(3)实体结构
①定义：实体结构是指结构体本身是实心的结构，利用自身来承受力，承受的力分布在整个实体上。
②常见实例：桥墩，承受桥梁上部结构传来的荷载；房屋基座，支撑房屋整体重量；雕塑基座，稳固雕塑防止倾倒；城墙，抵御外敌、承受自身重力及外部冲击。
③材料：多采用石头、混凝土等坚固、抗压性强的材料，打造实心结构，确保结构稳固性和承载能力。
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)的作用，并将其传递到基座。
典例1：（2026八下·金华开学考）图为钱塘江大桥，横跨于两个桥墩间的桥梁所属的结构类型是( )
A．实体结构 B．框架结构 C．壳体结构 D．组合结构
【答案】B
【解析】在科学或工程中，常见的结构类型包括：
A. 实体结构：由实心的材料构成，依靠自身的质量和体积来承受外力。例如：实心墙、堤坝。
B 框架结构：由杆件或梁柱通过连接点组成的骨架，能够承受载荷。例如：铁塔、房屋的钢架。
C. 壳体结构：通过薄壁的曲面形状承受外力，通常内部是中空的。例如：蛋壳、安全帽。
D. 组合结构：由两种或以上的基本结构组合而成。例如：桥梁（可能同时包含框架和壳体）。
【解答】钱塘江大桥是中国第一座自行设计和建造的公铁两用桥，其主体结构是钢桁架（一种框架结构）。横跨于两个桥墩间的桥梁部分主要由桁架（即由杆件组成的三角形框架）支撑桥面，因此属于框架结构。故选B。
变式1：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
【解析】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。
变式2：（2026八上·拱墅期末）如图为某实践小组用木条与强力胶水制作的屋盖结构模型，有很大的承重能力。从结构上看，它属于（　　）
A．实体结构 B．壳体结构 C．框架结构 D．蜂窝结构
【答案】C
【解析】（1）结构的基本类型：根据物体的形态和受力方式，结构主要分为实体结构、壳体结构和框架结构三类。实体结构是指结构体本身是实心的，主要承受压力；壳体结构是指层状的空心结构，外力作用在结构体表面，能将外力分散；框架结构是指由细长的构件（如梁、柱、杆等）通过连接组成的支撑骨架，能承受竖向荷载和水平荷载。
（2）框架结构的特点：框架结构由杆件组合而成，内部通常为空心，具有重量轻、强度高、空间利用率高的特点，常应用于建筑的屋架、桥梁、脚手架等结构中。
【解答】A、实体结构是实心的结构类型，而该屋盖模型由木条搭建而成，内部为空心，并非实心结构，故该选项错误。
B、壳体结构是层状空心结构，依靠曲面形态承受外力，该屋盖模型由杆件连接成骨架，无曲面壳体特征，故该选项错误。
C、该屋盖模型由木条作为细长构件，通过连接组成骨架状的支撑结构，符合框架结构的定义，故该选项正确。
D、蜂窝结构是仿照蜂巢形成的多室薄壁结构，并非初中科学中结构分类的基本类型，且该模型无蜂窝结构的特征，故该选项错误。
故答案为：C。
变式3：（2026八上·钱塘期末）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。下列著名建筑中没有利用壳体结构的是（ ）
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】壳体结构是一种薄壁的曲面结构，通常由混凝土、金属或复合材料制成。它的特点是：
1. 曲面形状：可以是球形、圆柱形、双曲面等。
2. 薄壁：厚度远小于其他尺寸。
3. 力分散：外力作用时，力会沿着曲面均匀分布，从而提供较高的强度和刚度。
【解答】壳体结构是一种薄壁的曲面结构，通常由混凝土、金属或复合材料制成。
A、金字塔不是曲面结构，故A符合题意；
BCD、国家大剧院、杭州东站和悉尼歌剧院都采用了曲面结构，属于壳体结构，故BCD不符合题意。
故答案为：A。
考点二、结构受力与形变
1.结构受力
(1)结构的受力本质：从受力的角度看，结构是指能够承受一定力的架构，它能通过自身形变来抵抗力的作用。比如，桥梁在承受车辆荷载时，梁体会发生弯曲形变，以此来抵抗车辆重量产生的力。
(2)影响结构承受力大小的因素
①形状因素：相同材料下，结构形状不同，承受力的大小不同。例如，三角形结构稳定性好，相比同样材料的四边形结构，能承受更大外力而不易变形。
②材料因素：形状相同，材料不同，承受力的大小也不同。像钢材和木材制作同样形状的梁，钢材强度高，能承受更大荷载。
2.横梁受力变形
(1)横梁的基本情况：横梁是建筑结构中经常出现的构件，水平放置，主要承受竖直方向的力并产生形变。
(2)受力分析：当横梁中部受到压力F 时，根据力平衡原理，横梁两端会受到支撑物的支持力F 、F 。
(3)形变情况：在力F 和F 、F 的共同作用下，横梁发生弯曲形变。其上部材料相互靠近，处于压缩状态；下部材料相互远离，处于拉伸状态。这种形变是建筑结构力学分析的基础内容，对于建筑设计中合理选择横梁材料、确定横梁尺寸和结构形式至关重要，确保横梁在承受荷载时安全可靠。
3.三角形桁架结构
(1)结构组成：由杆件连接成三角形的空间结构。三角形具有稳定性，这种结构在工程中广泛应用，如建筑屋顶桁架、桥梁支撑结构等。
(2)受力分析：如图甲所示，当三角形桁架上部受到压力F 时，力不会通过杆件传递给整个桁架，此时，B、C杆件承受压力，会产生压缩形变，表现为杆件长度有缩短趋势；A杆件承受拉力，会产生拉伸形变，呈现出长度有伸长趋势，如图乙所示虚线为形变后的情况。这种力的传递和杆件的形变特点，使整个桁架结构能有效分散和承受外力，维持结构稳定。
4.弧形拱结构
如图所示，当弧形拱受到向下的压力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 、F 。这种受力方式使弧形
拱能将荷载有效分散，以较小的材料用量承受较大荷载，在桥梁、建筑屋顶等设计中广泛应用。
典例1：在结构设计中，一些结构形状只要稍加改变就可以大大提高强度。下列哪种结构设计主要不是为了改变强度（　　）
A．横梁设计 B．蜂窝板
C．瓦楞板 D．加强筋设计
【答案】B
【解析】根据图片分析材料的形状变化的目的即可。
【解答】A. 横梁是建筑或机械中常见的承重结构，其主要作用是承受载荷并传递力。横梁的设计（如形状、截面等）直接影响其强度，故A不合题意；
B. 蜂窝板是一种由蜂窝状芯材和两面面板组成的复合材料结构 ，蜂窝结构主要是为了减轻重量，故B符合题意；
C. 瓦楞板是由波浪形的芯材和平面面板组成的结构，常见于纸板或金属板。瓦楞结构的主要作用是提高抗弯刚度和强度，同时保持轻量化，故C不合题意；
D. 加强筋是在结构中额外添加的凸起或支撑结构，目的是为了提高局部或整体的强度和刚度，故D不合题意。
故选B。
变式1：2024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
【解析】（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。
变式2：（2026八上·海曙期末）国家大剧院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。其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。下列对壳体结构受力示意图分析正确的是( )
A． B．
C． D．
【答案】C
【解析】根据“ 其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 ”进行分析判断。
【解答】当弧形拱受到压力时，拱被压缩，拱各个部分相互挤压，压力沿着拱形桥体传递，对基座产生作用力，这种受力方式使弧形拱能将载荷有效分散，以较少的材料承受较大的载荷。
故答案为：C。
变式3：（2026八上·温州期末）模型能将抽象的系统具象化。工程师们在工程建造前常搭建模型开展研究，以此优化系统设计、规避建造风险。
（1）利用完全相同的复合板(制作桥面)、木块(制作桥墩)和重物搭建桥梁模型，进行如图实验研究不同类型桥梁的性能。该实验中影响桥梁模型性能的主要因素为（　　）
A．桥墩的跨度 B．桥墩的高度 C．桥面的材料 D．桥面的形状
（2）拱桥中拱圈与基座的受力情况如图甲所示。小明利用图乙模型研究拱桥拱圈与基座的受力情况。下列四个力中，通过测力计的示数就能判断其大小的是（　　）
A． B． F2 C． F3 D．
【答案】（1）D （2）C
【解析】（1）控制变量法：在探究桥梁性能的实验中，复合板、木块、重物和跨度均相同，唯一不同的是桥面的形状（平桥面和拱桥面），因此影响桥梁模型性能的主要因素是桥面的形状。
（2）力的测量：在图乙模型中，测力计直接测量的是拱圈对基座的水平推力，对应图甲中的力F3 ，因此通过测力计的示数就能判断其大小。
【解答】（1）A、桥墩的跨度在两次实验中均为 50cm，保持不变，不是影响因素，故该选项错误。
B、桥墩的高度在两次实验中未发生变化，不是影响因素，故该选项错误。
C、桥面的材料均为相同的复合板，保持不变，不是影响因素，故该选项错误。
D、桥面的形状在两次实验中不同（平桥面和拱桥面），是影响桥梁模型性能的主要因素，故该选项正确。故答案为：D。
（2）A、F1 是拱圈受到的压力，无法直接通过测力计示数判断，故该选项错误。
B、F2 是拱圈受到的侧向力，无法直接通过测力计示数判断，故该选项错误。
C、F3 是拱圈对基座的水平推力，测力计直接测量该力，故该选项正确。
D、F4 是基座受到的竖直反作用力，由电子秤测量，不是测力计，故该选项错误。
故答案为：C。
考点三、建筑结构的功能
1.结构的稳定性
(1)定义：结构在外力的作用下，维持其原有的平衡状态的能力，叫作结构的稳定性。对建筑物而言，良好的结构稳定性至关重要，是保障建筑安全使用的基础。
(2)影响因素
①重心高低：重心越低，结构越稳定。例如，一些底部较重、上部较轻的建筑，在抵御外力(如风荷载、地震作用)时，更不容易倾倒。
②支撑面大小：支撑面越大，结构稳定性越好。像上海东方明珠电视塔(如图所示),其宽阔的基座增大了支撑面，能有效分散荷载，增强结构在各种情况下的稳定性。
2.三角形结构的应用与结构强度
(1)三角形结构的应用：三角形是所有几何形状中最坚固稳定的结构。三角形结构屋顶(如图所示)、三角形吊臂、三角形钢架桥等都利用了三角形结构的稳定性。稳定性使这些结构在承受外力时，能保持形状和平衡，保障正常使用和安全。
(2)结构强度的概念：结构抵抗外力作用的能力。它与结构的形状、材料、连接方式等密切相关。合理的形状设计、优质的材料选择以及可靠的连接方式，都能提升结构强度。
(3)三角形增强结构强度：三角形是框架结构的基本构造之一。如图所示，在长方形或六边形等框架中加入支撑杆件，构成多个三角形，可显著增加结构的强度。因为三角形的稳定性和力传递特性，能将外力有效分散，让结构承受更大荷载，在建筑、机械等领域广泛应用。
3.框架构件截面形状与承力关系
(1)承力差异原理：相同材料的框架构件，因截面形状(如工字形、口字形、环形、圆形等)不同，其承受力的大小也不一样。这是由于不同截面形状几何特性不同，导致力在构件内的分布和传递方式不同。
(2)常见截面特点(如图所示)
工字形 口字形 环形 圆形
工字形：具有较高的抗弯强度，上下翼缘可有效抵抗弯曲应力，常用于建筑钢梁等，能在承受较大弯矩时保持结构稳定。
口字形：封闭截面提供较好的抗扭和抗弯性能，在一些需要抵抗扭转和弯曲组合作用的结构中适用。
环形：各向同性，在承受均匀分布的压力或拉力时表现良好，常用于管道、轴类等构件。
圆形：受力均匀，抗扭性能好，常用于承受扭转力或需要在各个方向均匀受力的场合，如机械轴。
4.结构构件强度与材料选择
(1)材料对强度的影响：相同形状的结构构件，因材料不同强度各异。如混凝土抗压性佳但抗拉性差，钢材抗拉性强，在制作混凝土梁时加入钢筋，利用钢材抗拉优势弥补混凝土不足，提升梁的整体强度，体现材料特性互补在结构设计中的应用。
(2)建筑结构与功能：建筑结构决定了其功能，结构变化可增强建筑的功能以适应不同的环境。良好结构设计兼顾功能与形式，可以展现美，反映时代特
征、文化内涵等。像国家游泳中心(如图所示),半透明膜结构使其兼具隔热、利用太阳能、采光等功能，实现“绿色、科技、人文”理念与建筑功能的高度融合。
典例1：（2026八上·嵊州期末）同学们用两块高度相同的木块和一张硬卡纸搭建了不同形状的桥面，并进行了如图所示的实验。实验中，支撑木块间距相同，实验结果如图所示。以下分析不正确的是
A．两种情况下桥面能承受力的大小不同
B．结构的形状会影响结构能承受力的大小
C．甲实验中纸受到压力和支持力发生弯曲
D．乙实验中纸受到木块对它竖直向上的支持力
【答案】D
【解析】（1）物体的结构形状会直接影响其承受力的大小，不同形状的结构在相同支撑条件下，能承受的外力大小不同；力的作用效果包括使物体发生形变、改变物体的运动状态，当物体受到压力、支持力等力的作用时，会发生相应的形变。
（2）支持力是弹力的一种，其方向垂直于接触面指向被支持的物体，并非一定是竖直向上；对物体进行受力分析时，需结合接触面的方向判断力的方向。
【解答】A、两种情况下桥面能承受力的大小不同，从图中可看出乙图桥面能承受更多重物，说明两种形状的桥面承重能力不同，A 正确；
B、结构的形状会影响结构能承受力的大小，甲、乙桥面形状不同，承重能力不同，说明结构形状是影响承重力的重要因素，B 正确；
C、甲实验中纸受到压力和支持力发生弯曲，甲图中纸受到重物的压力和木块的支持力，在力的作用下发生弯曲形变，C 正确；
D、乙实验中纸受到木块对它竖直向上的支持力，支持力的方向垂直于接触面，乙图中纸与木块的接触面是倾斜的，因此支持力方向垂直于纸面向上，并非竖直向上，D 错误。
故答案为：D。
变式1：如图为某桥梁施工中的预制梁场，其优点是（　　）
A．缩短工期 B．降低精度 C．增加成本 D．依赖天气
【答案】A
【解析】桥梁预制场是为桥梁工程建设服务的关键环节，主要用于生产混凝土构件。施工控制质量相比现浇梁要好；施工快，与桥梁下部同时作业，不耽误工期，施工效率高；对施工现场周边的城市环境影响较小，环保。
【解答】A、在桥梁施工中设置预制梁场，将梁在预制场提前预制。这种预制施工方式可以和桥梁下部结构施工等其他工序同时进行。例如，当桥墩在现场进行施工时，梁在预制场同步预制，待桥墩施工完成，预制梁也制作好了，能较快进行架设，极大地减少了因等待梁制作而产生的时间浪费，从而有效缩短了整个桥梁工程的工期。所以选项A“缩短工期”是预制梁场的优点。
B、预制梁场一般配备较为专业的设备和技术人员，在相对稳定的环境中进行梁的预制，相比现场现浇等方式，更有利于控制施工精度，精度应该是提高而不是降低。所以选项B“降低精度”不符合预制梁场的实际情况，不是其优点。
C、虽然预制梁场前期需要投入一定的建设成本，包括场地建设、设备购置等，但从整体工程来看，预制梁场实现了规模化、标准化生产，提高了生产效率，减少了因天气等因素导致的窝工等情况，从长远和整体成本核算，并不一定会增加成本，反而有可能降低成本。所以选项C“增加成本”不是预制梁场的优点。
D、预制梁场在室内或有一定防护措施的场地内进行施工，相比完全露天的现场浇筑，受天气影响较小。例如遇到雨天、大风天等恶劣天气，在预制梁场内仍可以较为正常地开展预制工作。所以选项D“依赖天气”不符合预制梁场特点，不是其优点。
故答案为：A。
变式2：横跨鄂西绝壁的四渡河大桥（如图所示），以560m深渊之上的“天路天桥”震撼世人，主跨900m，创山区悬索桥纪录。这座沪渝高速“咽喉”工程，在险峰深谷中书写人类征服自然的壮丽篇章。下列有关悬索桥的说法，不正确的是（　　）
A．悬索桥是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁
B．悬索桥中的缆索的受力是张力，塔架所受的力是压力
C．悬索桥用料省、自重轻，在各种体系桥梁中的跨越能力最大
D．悬索桥不可以在比较深的或比较急的水流上建造
【答案】D
【解析】悬索桥是一种常见的桥梁类型。在悬索桥中，缆索起到关键的承重作用。
【解答】A、悬索桥确实是以承受拉力的缆索或链索作为主要承重构件的桥梁，A正确。
B、悬索桥中的缆索承受拉力，即张力；塔架主要承受缆索传递下来的压力，B正确。
C、悬索桥具有用料省、自重轻的特点，并且在各种体系桥梁中的跨越能力最大，C正确。
D、悬索桥可以在比较深的或比较急的水流上建造，因为它的桥墩相对较少，对水流的影响较小，D错误。故答案为：D。
变式3：（2026八上·慈溪期末）如图所示为钢筋混凝土横梁的受力变形示意图，由图可知横梁上部被　 　（填“压缩”或“拉伸”）。由于混凝土擅长抗压力，而钢筋擅长抗拉力，为了合理利用钢筋，应把　 　（填“粗钢筋”或“细钢筋”）布置在下部。
【答案】压缩；粗钢筋
【解析】从受力变形示意图可以看出，横梁在中间受到向下的压力时，整体向下弯曲。
【解答】横梁的上部相互挤压，因此是被压缩。横梁的下部则被拉长，处于拉伸状态。由于混凝土擅长抗压力，而钢筋擅长抗拉力，为了合理利用材料，应把粗钢筋布置在下部，以承受主要的拉力。
1．（2026八上·临海期末）我市的台州府城墙被誉为江南八达岭，厚实的夯土结构兼具御敌和防洪功能。城墙的结构属于（　　）
A．实体结构 B．绳索结构 C．壳体结构 D．框架结构
【答案】A
【解析】A. 实体结构由实心的材料构成，主要依靠材料的体积和重量来承受外力；
B. 绳索结构主要由绳索或类似的柔性材料构成，依靠拉伸力来承受外力，特点是柔韧；
C. 壳体结构由薄而弯曲的表面构成，通常利用曲面的形状来分散外力。特点是轻巧但强度高，适合承受均匀分布的压力；
D. 框架结构由梁、柱等线性构件连接而成，形成骨架，外力由骨架承担。特点是内部空间大，材料使用效率高。
【解答】根据描述可知， 江南八达岭用厚实的夯土结构兼具御敌和防洪功能，它用实心的材料构成，特点是厚实、坚固，通常用于需要承受较大压力或冲击的结构，则为实体结构，故A正确，而BCD错误。故选A。
2．桥梁设计中常使用三角形结构，主要是因为三角形具有（　　）
A．美观对称的特点 B．便于快速施工的优势
C．高稳定性和抗变形能力 D．节省材料的天然特性
【答案】C
【解析】在桥梁设计中，三角形结构被广泛应用，主要是因为三角形具有高稳定性和抗变形能力；三角形的三条边长度确定后，其形状就固定不变，不会像四边形等其他多边形那样容易发生变形。这种特性使得三角形结构在承受荷载（如车辆重量、风力等）时，能够保持结构的稳固，不易出现扭曲、变形等情况，从而保障桥梁的安全与正常使用，据以上分析解答。
【解答】A、“美观对称的特点”，这并非桥梁设计中使用三角形结构的主要功能需求，故A错误；
B、“便于快速施工的优势”，三角形结构的施工便捷性并非其核心优势，施工是否快速更多与施工工艺、材料等有关，故B错误；
C、在桥梁设计中三角形结构被广泛应用，主要是因为三角形具有高稳定性和抗变形能力，故C正确；
D、“节省材料的天然特性”，三角形结构在材料节省方面没有突出的天然优势，甚至有时为了保证稳定性，材料使用量可能并不少，故D错误；
故答案为：C。
3．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
【解析】（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。
4．（2026八上·宁波期末）下列建筑或器械中，没有利用三角形结构稳定性的是(　　)
A． B． C． D．
【答案】A
【解析】在物理学和工程学中，三角形是一种非常稳定的几何形状。这是因为：
1. 刚性结构：三角形的三条边长度固定后，其形状无法改变（即无法像四边形那样容易变形）。
2. 力的分布：三角形能够将外力均匀分布到各边，避免局部应力集中。
3. 广泛应用：在建筑、桥梁、机械设计中，三角形结构常用于加固和稳定。
【解答】A：图片显示的是一个伸缩门或可折叠栅栏。这种结构通常是四边形（如平行四边形）的铰接设计，通过伸缩或折叠实现开合功能。四边形结构本身不稳定，但可以通过活动节点实现移动。因此，A没有利用三角形结构的稳定性，故A符合题意；
B：图片显示的是通常由多个三角形桁架组成，因为三角形可以抵抗风荷载和其他外力，保持结构的稳定性，因此，B利用了三角形结构，故B不符合题意；
C：图片显示的拒马由多个三角形组成，因此，c利用三角形结构的稳定性，故C不符合题意；
D：图片显示的是一个房顶。房顶通常由多个三角形组成，以增强刚性和稳定性，因此，D利用了三角形结构，故不D符合题意；
故答案为：A。
5．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】（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。
6．（2026七上·黄岩期末）某同学做了一个固定在墙面上的微波炉支架。考虑到稳定性和方便开门，以下方案中最合理的是（　　）
A． B．
C． D．
【答案】A
【解析】1. 固定在墙面上：支架需要牢固地固定在墙上，确保微波炉不会掉落。
2. 稳定性：支架需要能够支撑微波炉的重量，防止晃动或倾倒。
3. 方便开门：微波炉的门通常是侧开或下拉式，支架设计不能妨碍门的正常开合。
【解答】A：三角形支架的稳定性强，两侧挡板在旁边不妨碍开门，故A正确；
B：带有侧边挡板的三角形支架，稳定性较好，但可能妨碍侧开门，故B错误；
C：L形的支架其稳定性差，故C错误；
D：L形的支架其稳定性差，同时妨碍开门，故D错误；
故答案为：A。
7．（2026八上·椒江期末）下列有关建筑的结构和功能描述不合理的是
A．三角形结构利用了其具有的稳定性
B．混凝土同时具有较好的抗压性和抗拉性
C．底座支撑面大、重心低，有利于提高结构的稳定性
D．结构的强度与结构的形状、材料、连接方式等有密切关系
【答案】B
【解析】三角形结构较稳定，是建筑中常用的结构之一。
【解答】A、三角形是几何图形中最稳定的结构之一，广泛应用于建筑设计中（如桁架、屋顶等），故A不符合题意；
B、混凝土抗压性能强，但抗拉性能较差，通常需加入钢筋（钢筋混凝土）来弥补抗拉不足，故B符合题意；
C、支撑面越大、重心越低，结构越稳定（如金字塔、高层建筑的地基设计），故C不符合题意；
D、结构强度受多种因素影响，如形状（三角形更坚固）、材料（钢材比木材强度高）、连接方式（焊接比铆接更牢固）等，故D不符合题意。
故答案为：B。
8．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
【解析】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。
9.结构能够承受一定的力，能够通过形变来抵抗力的作用。每个结构都需要承受一定大小的力的作用。下列说法中，正确的是（　　）
A．用相同的材料制作的不同形状的结构，能够承受力的大小相同
B．用不同的材料制作的形状相同的结构，能够承受力的大小相同
C．由于自身重力的原因，将钢材竖直放置时长度会一定程度缩短
D．横梁水平放置时承受竖直方向的力，横梁的下侧产生压缩形变
【答案】C
【解析】（1）结构的受力能力与结构的形状、材料等因素有关。不同形状的结构，其受力时的应力分布等不同，承受力的大小也会不同；不同材料的力学性能（如强度、刚度等）不同，即使形状相同，承受力的大小也不同。
（2）物体在自身重力作用下，会产生形变。钢材具有一定的弹性和塑性，竖直放置时，自身重力会使其受到压力，从而长度一定程度缩短。横梁水平放置承受竖直方向的力时，上侧产生压缩形变，下侧产生拉伸形变。
【解答】A、用相同材料制作不同形状的结构，受力能力不同，能承受力的大小不同，故该选项错误。
B、用不同材料制作形状相同的结构，由于材料力学性能不同，能承受力的大小不同，故该选项错误。
C、钢材自身有重力，竖直放置时会受到压力，长度会一定程度缩短，故该选项正确。
D、横梁水平放置承受竖直方向的力时，上侧产生压缩形变，下侧产生拉伸形变，故该选项错误。
故答案为：C。
10．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。
【解析】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。
11．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
【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。
【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。
12．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
【解析】（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。
典例分析
举一反三
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课后巩固
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