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第一单元 结构及其设计
第1节　常见结构的认识
（1）结构的概念：结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。
（2）结构的特点：结构是普遍存在的，不同的事物往往有不同的结构。
（3）结构的存在：
①世界上任何事物都存在结构，结构多种多样且决定着事物存在的性质。
②结构在自然界、技术领域、社会领域中均普遍存在。
（4）合理结构的重要性：结构方面存在一个小缺陷就可能导致重大事故的发生，因此，合理的结构是事物存在的基础，卓越的结构是设计者和制造者共同的追求。
（1）结构的力学概念：从力学角度分析，结构是指________________的架构形态，它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。
（2）构件的概念：一个较复杂的结构由许多不同的部分组成，这些组成部分通常被称为_________。
（3）结构受力情况的分析：
①首先要清楚组成结构的构件受到哪些力的作用。
②其次要清楚在这些力的作用下，构件能否安全、可靠地工作，也就是对构件进行______________的分析。
（4）根据构件的受力和变形的形式，可以将构件的受力与变形分为_________、　　　　__________、__________、__________、__________这五种基本形式。
可承受一定力
构件
承载能力
受拉
受压
受剪切　
受弯曲　
受扭转
拉力
压力
相反　
转向
（1）结构的分类多种多样，从形态方面考虑，通常有实体结构、框架结构和壳体结构等基本类型。
①实体结构：通常是指结构体本身是______的结构，如实心墙、大坝等。
②框架结构：通常是指结构体由_______________组成的结构，其构件的几何特征是横截面尺寸比长度小得多，如铁架塔、建筑用脚手架、厂房的框架等。
③壳体结构：通常是指_______的结构，其几何特征是是厚度比长度和宽度小得多，如摩托车头盔、飞机外壳等。
（2）在生产和生活中，很多物体的结构是由两种或两种以上的基本结构类型组合而成的。
实心
细长的构件
层状　
下列选项中，受自然界结构启发而产生的是 （　　）
D　
例1　D　中国国家大剧院是壳体结构，受自然界的蛋壳结构启发而产生。
请分析下列案例，完成任务（1）~（5）。
（1）图a 所示的秋千架中，挂在横梁上的铁链主要的受力形式为　　　　。
（2）图b 所示的木板已被G 形夹压紧，此时G 形夹压头主要的受力形式为　　　。
（3）图c 所示为运动员在进行跳水项目比赛，此时跳板主要的受力形式为　　　。
（4）图d 所示为起重机吊钩的受力示意图，其中销钉主要的受力形式为　　　　。
（5）图e 所示为驾驶员在控制汽车转弯，此时汽车方向盘的转向轴主要的受力形式为　　　　。
受拉　
受弯曲
受剪切
受扭转
受压　
请写出下列常用工具、设备中构件的主要受力与变形形式。
扭转
弯曲
拉
弯曲
压
弯曲
弯曲
拉
扭转
拉
弯曲
压
弯曲
弯曲　
压
扭转
扭转
请写出下列常见结构模型中构件的主要受力与变形形式。
压
弯曲
压
弯曲
拉
弯曲
扭转
拉
弯曲
弯曲
剪切
压
压
压
拉
弯曲
弯曲
拉
压
剪切
剪切
下图为鸡蛋受力试验图，压力测试仪显示三个鸡蛋能承受很大的压力。从结构角度分析，下列案例中与此试验原理相同的是 （　　）
C　
例5　C　案例中鸡蛋是壳体结构，试验利用了壳体构抗压能力强的原理。A项，比萨斜塔是组合结构；B项，柱子是实体结构；C项，头盔是壳体结构；D项，自行车车架是框架结构。
下图所示为杭州亚运会主场馆的“大莲花”，它被设计成莲花花瓣造型，除了有实心柱和墙面外，还有曲面的玻璃幕墙和钢架结构环梁来承重，其上覆盖以“铝镁锰板”为材料的“花瓣”，采光效果和隔尘效果都非常好。“大莲花”内部的实心柱和墙面属于________结构；钢架结构环梁属于________结构；以“铝镁锰板”为材料的“花瓣”属于________结构，此类结构用层状结构来受力。下列选项中正确的是（　　）
A.壳体　框架　实体 B.壳体　框架　组合
C.实体　框架　壳体 D.实体　壳体　框架
C　
例6　C　实体结构通常指结构体本身是实心的结构；框架结构指结构体由细长的构件组成的结构；壳体结构通常是指层状的结构。
下图为钢筋混凝土横梁的受力变形示意图。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，下列对横梁的分析中正确的是 （　　）
A.上部弯曲的程度比下部大，应在上部布置粗钢筋，下部布置细钢筋
B.上、下都受弯曲，应在上部和下部布置相同的钢筋
C.上部受压，下部受拉，应在上部布置细钢筋，下部布置粗钢筋
D.上部受拉，下部受压，应在上部布置粗钢筋，下部布置细钢筋
C　
例7　C　横梁整体受弯曲，梁的上部受压，下部受拉。
所以应在上部布置细钢筋，混凝土的比例高，抗压；下部布置粗钢筋，钢筋的比例高，抗拉。
丰富的结构
1．下列四种结构中，不同于另外三种的是 （　　）
C
结构的基本受力形式
2．下列对砖块进行的测试中，属于抗压性能测试的是 （　　）
A
3．下图所示为无风情况下的标牌，其中吊索的主要受力形式是 (　　)
A．受拉 B．受扭转 C．受弯曲 D．受压
A
4．下图所示为体操选手正在进行单杠项目比赛，此时单杠横杆主要的受力形式为
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　(　　)
A．受压 B．受拉 C．受扭转 D．受弯曲
D
5．下图所示是某小车的挂钩连接及受力情况，挂钩与被连板件间由一插销相连。其中插销主要的受力形式是 (　　)
A．受剪切
B．受拉伸
C．受扭转
D．受弯曲
A
6．下图所示是一款手动抽水机，使用时上下扳动手柄，活塞杆带动活塞进行抽水。在上述工作过程中，活塞杆的受力形式是 （　　）
A. 受压或受拉
B. 受压或受扭转
C. 受压
D. 受拉
A
6. A　向上扳动手柄时，活塞杆受压；向下压手柄时，活塞杆受拉。
7．下图所示为一款路灯，其横杆与立柱之间采用铆钉连接，一端悬挂路灯，另一端由斜杆加以固定，此时横杆与斜杆的受力形式分别为 （　　）
A. 横杆受弯曲、斜杆受拉
B. 横杆受弯曲、斜杆受压
C. 横杆受拉、斜杆受拉
D. 横杆受拉、斜杆受压
A
7. A　横杆中间与立柱固定，两端分别受到路灯与斜杆的作用，有弯曲形变的趋势，受弯曲；横杆左端受到路灯的重力，有向下运动的趋势，因此右端会有向上翘起的趋势，斜杆拉住横杆使其保持水平，斜杆受拉。
8．下图所示为杭州亚运会的两个场馆，它们的共同点为其主体结构能覆盖大跨度的空间而无须中间设柱。它们的主体结构为 (　　)
A．实体结构
B．壳体结构
C．框架结构
D．组合结构
B
9．钢筋混凝土梁中混凝土主要是起抗压的作用，而钢筋主要是起抗拉的作用，如图所示，楼板和阳台的加固钢筋位置安装合理的是 (　　)
A
9．A　室内楼板整体受弯曲，上部受压，下部受拉，故下部需铺设钢筋；阳台整体受弯曲，上部受拉，下部受压，故上部需铺设钢筋。
10．下列结构中，受自然界事物结构启发而产生的是 （　　）
A
11．某台灯结构如图所示，该台灯中支撑杆1 的主要受力形式是 （　　）
A. 受拉
B. 受压
C. 受剪切
D. 受弯曲
D
12．某中学举办了体育周，开展了一系列趣味体育运动。如转呼啦圈、打羽毛球、拔河等。羽毛球运动员挥拍时，球拍手柄主要受　　　　；拔河时，绳子主要受　　　　 。下列受力形式分析正确的是 　 (　　)
A．弯曲　拉
B．压　拉
C．弯曲　剪切
D．弯曲　扭转
A
13．下图所示为钢结构厂房柱梁连接部分简易图，当梁受到图示方向作用力F 时，下列有关螺栓的受力形式的分析中合理的是 (　　)
A. 受弯曲和受拉
B. 受弯曲和受扭转
C. 受剪切和受拉
D. 受剪切和受压
C
13. C　在力F 的作用下，上端的螺栓有被拉长的趋势，受拉；同时螺栓用于固定梁与柱，它受到两个相距很近、大小相反的力，受剪切。
14．下图所示为斜拉桥的简易图。当桥梁中间布满活载，两端空载时，下列受力分析中合理的是 　　 (　　)
A. 斜拉索受压、桥梁受弯曲
B. 斜拉索受拉、桥梁受压
C. 桥塔受压、桥墩受剪切
D. 桥塔受压受弯曲、桥墩受压
D
14. D　分析结构可知，当桥梁中间布满活载，两端空载时，斜拉索受拉，桥梁受弯曲，桥塔受压、受弯曲，桥墩受压。
15．下列四种椅子中，其杆件受拉的是 　　　　 (　　)
D
15．D　A项，杆件受压、受弯曲；B项，杆件受压；C项，杆件受弯曲；D项，杆件有被拉长的趋势，受拉。
16．在通用技术实践课的下列操作过程中，主要受力形式为既受压又受扭转的工具是 (　　)
B
16．B　锯条主要受弯曲及受拉，钻头主要受压及受扭转，锉刀主要受弯曲，剪刀把手主要受弯曲。

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