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浙教版（2024）科学八年级上册5.1建筑结构与功能培优卷 解析版
一．选择题（共15小题）
1．建筑物的基座通常属于（　　）
A．框架结构 B．壳体结构 C．实体结构 D．蜂窝结构
解：A．框架结构由梁柱连接而成，用作建筑主体承重骨架。基座不属于杆件骨架形式，故A错误；
B．壳体结构由曲面薄板构成，可把力分散到壳体表面，多用于薄壳类建筑，不适合做基座，故B错误；
C．实体结构为实心整体，依靠自身承受荷载，建筑物基座为实心，承担上部建筑的巨大压力，属于实体结构，故C正确；
D．蜂窝结构属于多孔仿生结构，特点是质轻强度高，多用于轻量化构件，不用作建筑基座，故D错误；
故选：C。
2．榕山长江大桥的贯通使长江上再增一条过江通道。桥面上的斜拉钢缆与桥面呈三角形结构，如图所示，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
解：在桥梁结构中，斜拉钢索与桥面形成三角形结构，主要是利用了三角形的稳定性，三角形的三条边一旦确定，形状就不会轻易改变，能让桥梁结构更坚固、稳定，故图示结构利用了三角形的稳定性。
故选：B。
3．近日，市场监管总局（国家标准委）发布的《中小学生午休课桌椅通用技术要求》明确小学午休课桌椅上课状态下高度为 455mm﹣730mm，午休时椅子展开长度不少于1050mm，靠背可放倒至135°以上。如图所示，图中圆圈部分为该课桌椅的主体结构，该结构属于（　　）
A．框架结构 B．绳索结构 C．壳体结构 D．实体结构
解：框架结构：由梁、柱等构件通过连接组成，支撑空间且有较大的空间跨度；绳索结构：依靠拉索的拉力来承受荷载，比如悬索桥；壳体结构：通过曲面的形状来传递和承受荷载，比如头盔、贝壳；实体结构：结构本身是实心的，依靠自身的重量和强度承受荷载，比如墙体、大坝；题目中的午休桌椅主体结构，是由杆件（梁、柱）组成的支撑框架，符合框架结构的特点；故选：A。
4．在实际建筑工程中，为了提高框架结构的承载能力，常选用“工字形”截面构件，主要原因是（　　）
A．美观好看
B．方便安装
C．加工制造简单
D．节省材料且承受力较大
解：在实际建筑工程中，选用“工字形”截面构件，主要是因为这种截面形式能够在节省材料的同时，较大地提高构件的承受力。“工字形”截面将材料更多地分布在远离中性轴的位置，根据材料力学中关于截面惯性矩等知识，这样可以更有效地抵抗弯曲等变形，从而在使用较少材料的情况下，让构件具有较大的承载能力，而不是因为美观、方便安装或者加工制造简单。
故选：D。
5．如图所示，国家大剧院拥有目前国内跨度最大的穹顶，其拱形曲面能将受到的力均匀分散至结构体的各部分，该建筑结构属于（　　）
A．框架结构 B．壳体结构 C．实体结构 D．蜂窝结构
解：壳体结构的特点是通过曲面形态将力均匀分散到结构的各个部分，能承受较大的荷载，同时自身重量相对较轻；国家大剧院的穹顶是典型的拱形曲面，符合壳体结构的受力和形态特征；框架结构由杆件组成，实体结构是实心的块状结构，桁架结构由杆件组成三角形单元，都不符合该穹顶的特点；
故选：B。
6．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
解：实体结构：由实心材料构成，比如实心墙、实心柱子；壳体结构：以曲面为主，依靠曲面的形状来承受荷载，比如蛋壳、球形建筑；框架结构：由杆件（木条）组成骨架来支撑荷载，题目里的屋盖模型用木条搭建，属于框架结构；蜂窝结构：类似蜂窝的多孔结构，常见于航空材料等；根据图示可知，该结构属于框架结构。
故选：C。
7．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
解：A．三角形结构具有稳定性，这是结构力学的基本常识，在建筑中被广泛应用，该描述合理，故A正确；
B．混凝土的特点是抗压性好，但抗拉性差，通常需要搭配钢筋来提升抗拉性能，所以“同时具有较好的抗压性和抗拉性”的描述不合理，故B错误；
C．根据稳定性原理，底座支撑面大、重心低的结构更稳定，不容易倒塌，该描述合理，故C正确；
D．结构的强度确实和结构的形状、材料、连接方式等因素密切相关，所以设计建筑时要考虑结构的形状、材料、连接方式等多个因素，该描述合理，故D正确；
故选：B。
8．．校门口的电动门可以自由伸缩，下列说法不正确的是（ ）
A．它采用框架结构，自身质量轻，便于运行
B．它利用四边形结构易变形来实现自由伸缩
C．它的镂空设计是为了减弱抗风能力
D．它底部的滚轮可以减小与地面之间的摩擦力
【答案】C
【详解】A．电动门属于框架结构，相比实心结构自身质量更轻，能够降低运行的动力负担，便于运行，故A正确；
B．三角形结构具有稳定性，而四边形结构没有固定形状、容易发生形变，电动门正是利用四边形的这一特性实现自由伸缩，故B正确；
C．电动门的镂空设计可以让风顺利穿过门体，减小风对门的作用力，实际是提升抗风能力，而非减弱抗风能力，故C错误；
D．底部的滚轮将滑动摩擦变为滚动摩擦，能够大幅减小门和地面之间的摩擦力，让门伸缩移动更顺畅，故D正确。
本题选不正确的，故选C。
9．以下对纸桥抗弯能力的测试方式中，不合理的是（　　）
A．
B．
C．
D．
解：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。
故选：D。
10．如图是温州世纪广场上标志性建筑，划圈部分建筑的结构类型包括（　　）
A．实体结构、框架结构 B．框架结构、壳体结构
C．实体结构、壳体结构 D．框架结构
解：观察图片，建筑的主体支撑部分呈现出梁、柱等构件组成的框架样式，属于框架结构；而局部（如放大的弧形部分）具有曲面形态，符合壳体结构的特点。
故选：B。
11．如图所示是小明的木制提篮设计方案，从强度角度考虑最合理的是（　　）
A． B．
C． D．
解：A、合理。结构的稳定性是指结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力，影响因素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。木材顺纹方向的抗拉强度、抗压强度最大，横纹方向最小，所以观察四个选项中，选项A 结构强度最大。
BCD、不合理。
故选：A。
12．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．
解：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；
故选：D。
13．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
解：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。
故选：B。
14．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
解：A．钱塘江大桥属于框架结构，主要由梁、柱等构件组成，不是壳体结构；故A错误；
B．埃及金字塔属于实体结构，是实心的砖石结构，并非壳体结构；故B错误；
C．国家大剧院屋顶是典型的壳体结构，壳体结构具有曲面形态，能有效分散外力，符合其特点；故C正确；
D．古城墙属于实体结构，是实心的墙体结构，不属于壳体结构，故D错误；
故选：C。
15．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
解：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；
故选：A。
二．填空题（共7小题）
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　壳体结构　 （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　重心低或支撑面积大　 。
解：（1）根据题文信息可知，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，从形态方面考虑，升旗台属于壳体结构；
（2）结构的稳定性和重心位置、支撑面大小、结构形状有关；这个模型的升旗台把电池、电路等都藏在台内，降低了整体重心，同时升旗台的支撑面积较大，所以稳定性好，主要原因是重心低、支撑面积大。
故答案为：
（1）壳体结构；
（2）重心低或支撑面积大。
17．如图甲所示，国家大剧院的半椭球形壳体静静依偎于人工湖面之上，尽显传统意蕴与现代设计的交融之美，宛如一颗璀璨的“水上明珠”。这座宏伟的建筑，更是目前世界上最大的穹顶建筑。
（1）国家大剧院采用壳体结构屋顶，造型轻巧而优雅，大大减轻了屋顶所受的力。以下属于壳体结构的优点的是　①②③　 （填序号）。
①用料少，跨度大
②能均匀分散受力
③坚固耐用
④需要多个立柱支撑
（2）采用弧形拱结构的建筑物，当弧形受到向下的压力F1的作用时，拱被压缩，拱的各部分相互挤压，压力F1会被拱传递到基座。图乙中基座对拱的A点除了产生向上的力外，还会产生向　左　 （填“左”或“右”）的力。
解：（1）①用料少，跨度大：薄壳形态用较少材料就能实现大空间覆盖，是壳体结构的典型优势 ②能均匀分散受力：力会沿曲面均匀传递到支撑结构，避免局部应力集中
③坚固耐用：曲面形态能有效抵抗外力，结构稳定性强
④需要多个立柱支撑：这是传统梁柱结构的特点，壳体结构恰恰可以减少立柱，实现大跨度
所以属于壳体结构优点的是：①②③。
（2）当向下的压力F1作用在拱上时，拱被压缩，各部分相互挤压，将力向左右两侧传递到基座：拱的A点会对基座产生向右的推力；根据力的作用是相互的，基座对拱的A点会产生一个向左的反作用力。
故答案为：（1）①②③；（2）左。
18．宋代的建造规范《营造法式》中记载，矩形木梁的横截面的高与宽比为3：2时承重能力最大，这个规范非常接近现代建筑学对梁的设计要求。用图甲所示的方式可以测试木材的承重能力（x表示中间位置的形变量）。木材的形变系数为，其中l为木材的长度，h和b分别为木材横截面的高和宽，F为加载在木材上的压力。
（1）两根用同种木材制成的木梁，长度、横截面积大小均相同，按图乙所示的两种方式使用，其中承重能力较强的是　①　 （填数字序号）。
（2）为提高木梁的承重能力，可以在木梁上粘贴一层抗拉伸的材料，效果最好的粘贴位置是木梁的　底面　 （选填“顶面”或“底面”）。
（3）现代建筑设计要求木梁的形变量x不大于木梁长度的，以保障房屋的安全。若一根木梁长为4m，横截面高为0.1m，宽为0.06m，所用木材的形变系数为1×1010N/m2，则该木梁的最大承重为　9600　 N。
解：（1）当矩形木梁横截面的高宽比为3：2时，承重能力最强，因此乙图的①承重能力最强。
（2）为提高木梁的承重能力，应在形变最大的位置粘贴一层抗拉伸的材料，由图甲可知，木梁的底面拉伸形变最大，所以应该贴在木梁的底面。
（3）当木梁的形变量等于木梁长度的时，木梁的承重最大。
木梁的最大承重为 ＝9600N。
故答案为：（1）①；（2）底面；（3）9600。
19．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　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可采用　钢结构　 结构来建造。
（3）高层住宅需要考虑抗风抗震，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　 。
解：（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。
故答案为：
（1）混凝土 混凝土结构抗压性能强、耐久性高，适合承受较大压力；
（2）钢结构；
（3）剪力墙 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。
20．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　正六边形　 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　以最少的材料获得最大的空间且稳定性好　 。
（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：　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（合理即可）　 。
解：（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）在生活中，比如一些建筑物的墙体采用具有蜂窝结构的新型材料，可以起到很好的隔音和隔热效果，能降低外界噪音对室内的干扰，同时减少室内外热量的交换，起到节能的作用；汽车的保险杠部分使用这种材料，能够在发生碰撞时起到缓冲吸能的作用，减少对车辆和人员的伤害。
故答案为：
（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（合理即可）。
21．结构的稳定性是指结构在外力的作用下，维持其原有的　平衡状态　 的能力。建筑结构的稳定性与结构的　形状　 、　重心位置　 有关。
解：结构的稳定性是指结构在外力的作用下，维持其原有的平衡状态的能力。建筑结构的稳定性与结构的形状、重心位置有关。
故答案为：平衡状态；形状；重心位置。
22．如图所示的框架构件中，主要采用的是 　工字形　 （填“工字形”“口字形”“环形”或“圆形”）截面。
解：从常见的建筑框架构件来看，“工字形”截面构件在建筑中应用广泛，它能在节省材料的同时，有效提高构件的承载能力等性能，图中框架构件符合“工字形”截面的特征，所以主要采用的是工字形截面。
故答案为：工字形。
三．实验探究题（共1小题）
23．某同学对建筑结构的稳定性很感兴趣，进行了以下实验探究。
实验器材：若干材料和长度相同的短木棒、钉子、弹簧测力计
实验设计：
①如图所示，用钉子将四根短木棒钉成一个四边形结构，标记为结构甲。用弹簧测力计对结构甲的一个角施加一个水平方向缓慢增加的拉力F，当结构甲刚变形时记下弹簧测力计的读数为F1。
②将三根短木棒钉成一个三角形结构，标记为结构乙。用弹簧测力计对结构乙的一个角施加一个水平方向缓慢增加的拉力F，当结构乙刚变形时记下弹簧测力计的读数为F2。
③保持结构甲的形状，在其内部加入一根短木棒，使其构成两个三角形，标记为结构丙。用弹簧测力计对结构丙的一个角施加一个水平方向缓慢增加的拉力F，当结构丙刚变形时记下弹簧测力计的读数为F3。（底部固定装置均省略）
（1）对比结构甲和结构乙，是为了探究 　形状　 对结构稳定性的影响。
（2）该同学在实验中发现，对结构甲只施加了一个很小的力就很容易使它变形，但对结构乙和结构丙所施加的力已经达到了弹簧测力计的最大测量值，结构乙和结构丙均未发生明显的变形。请对该实验现象进行分析。
（3）人们在长方形或六边形等框架中，通常加入支撑杆件，构成多个三角形。根据实验结果说明这样做的目的是什么。
解：（1）对比结构甲（四边形结构）和结构乙（三角形结构），二者的形状不同，其他条件（材料、长度相同的短木棒等）相同，所以是为了探究形状对结构稳定性的影响；
（2）三角形具有稳定性，四边形不具有稳定性。结构乙是三角形结构，结构丙内部构成两个三角形，也利用了三角形的稳定性，所以它们的稳定性强，需要较大的力才能使其变形；而结构甲是四边形结构，不具有稳定性，所以只需要很小的力就容易使其变形；
（3）人们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，是因为三角形具有稳定性，这样做可以增强框架的稳定性，使其不容易变形。
故答案为：
（1）形状；
（2）结构乙是三角形结构，结构丙内部构成两个三角形，也利用了三角形的稳定性，所以它们的稳定性强，需要较大的力才能使其变形；而结构甲是四边形结构，不具有稳定性，所以只需要很小的力就容易使其变形；
（3）增强框架的稳定性，使其不容易变形。
四．解答题（共2小题）
24．G20峰会在杭州举行，峰会灯光秀中的“金球”美轮美奂。该建筑为杭州国际会议中心，宏伟壮观，设计巧妙，是目前国内最大的钢结构球型建筑，如图所示。
（1）该会议中心主体是一个巨型的圆弧状结构，称为 　B　 。
A.弧形结构
B.圆顶形结构
C.球形结构
（2）如图所示，该巨型圆弧状结构内部是由众多钢条像骨架那样连接而成，这种构造称为 　B　 。
A.骨架结构
B.框架结构
C.钢架结构
（3）该建筑项目负责人向记者介绍说：“为保证建筑效果，主楼钢柱都是竖向的弧形构件”，这种弧形构件被称为 　拱形构件（或弧形构件或曲杆构件）　 。
（4）下列不属于框架结构特点的是 　C　 。
A.支撑空间而不充满空间
B.刚性的杆共同承受所受的力
C.承受的力分布在整个实体上
解：（1）杭州国际会议中心的巨型圆弧状结构属于圆顶形结构（壳体结构的一种），“弧形结构”并非规范的建筑结构分类，“球形结构”侧重整体外形而非结构类型，因此选B；
（2）由钢条像骨架一样连接而成的构造是框架结构，“骨架结构”非专业术语，“钢架结构”侧重材料属性，本题强调构造形式，因此选B；
（3）竖向的弧形构件属于拱形构件（也可称弧形构件、曲杆构件），这类构件能更好地分散荷载，契合建筑的球形设计，同时提升结构的受力性能；
（4）A、B选项是框架结构的典型特点：框架由杆件支撑空间且不充满空间，刚性杆件共同承受荷载；C选项是实体结构的特点，力会分布在整个实体上，并非框架结构的特点。
故答案为：
（1）B；
（2）B；
（3）拱形构件（或弧形构件或曲杆构件）；
（4）C。
25．仿生建筑源于自然又回归自然，每一类仿生建筑都别具一格。人处在其中，能够感受到大自然的气息。薄薄的鸡蛋壳之所以能承受较大的压力，是因为它能够把受到的压力分散到蛋壳的各个部分。这种“薄壳结构”虽然很薄，但非常耐压。壳体在外力作用下，内力都沿着整个表面扩散和分布的力学特征，在建筑工程中已得到广泛应用。
（1）请阅读材料，分析鸡蛋壳承重能力强的原因是 　C　 。
A.蛋壳里面有小鸡支撑，不易破裂
B.蛋壳本身就很坚硬
C.蛋壳能把受到的压力分散到蛋壳的各个部分
（2）拱形结构和蛋壳结构很相像，很多建筑物上都运用了拱形结构。隧道顶部采用的都是拱形结构，这主要是因为 　B　 。
A.拱形结构外观美观
B.拱形结构承重能力强
C.拱形结构显得空间大
（3）请你结合材料进行分析，下列说法中正确的是 　B　 。
A.我们一只手可以轻轻松松地把鸡蛋握碎
B.骑电动车一定要戴好头盔，头盔虽然看起来很薄，但是很坚固，能够很好地保护我们的头部
C.建筑工人施工时佩戴的安全帽由薄薄的塑料制成，一点都不安全
（4）大自然有很多神秘之处，科技将产生无限可能。你认为未来还将会出现什么样的仿生建筑呢？请写出来并指出其原理或功能。（示例：拱形结构建筑→蛋壳）
解：（1）蛋壳承重力强的核心原因是其能将受到的压力分散到蛋壳的各个部分，并非依靠内部小鸡支撑，也不是单纯因为蛋壳本身坚硬，因此选C；
（2）隧道顶部采用拱形结构，主要是因为拱形结构和蛋壳结构类似，具备很强的承重能力，能有效分散上方土体的压力，外观美观和空间大并非主要原因，因此选B；
（3）A.蛋壳的结构特点使其不易被单手捏碎，故错误；
B.头盔采用类似蛋壳的薄壳结构，虽薄但坚固，能通过分散冲击力保护头部，故正确；
C.安全帽的塑料是结合薄壳结构设计的，具备良好的防护性，并非不安全，故错误；
故答案为：B；
（4）仿生建筑：蜂巢式办公楼；原理或功能：模仿蜂巢的六边形蜂窝结构，这种结构能在使用较少材料的前提下，实现超强的承重和抗变形能力，同时办公楼内部的空间布局也能更高效，还能提升建筑的通风和采光效果；仿生建筑：蝴蝶翅膀式幕墙建筑；原理或功能：模仿蝴蝶翅膀的纹理和薄膜结构，幕墙能根据光线强度自动调节透光率，既可以减少建筑的能耗，又能营造舒适的室内光环境，同时这种结构的抗风荷载能力也更强。
故答案为：
（1）C；
（2）B
（3）B；
（4）仿生建筑：蜂巢式办公楼；原理或功能：模仿蜂巢的六边形蜂窝结构，这种结构能在使用较少材料的前提下，实现超强的承重和抗变形能力，同时办公楼内部的空间布局也能更高效，还能提升建筑的通风和采光效果（答案不唯一）。
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浙教版（2024）科学八年级上册5.1建筑结构与功能培优卷
一．选择题（共15小题）
1．建筑物的基座通常属于（　　）
A．框架结构 B．壳体结构 C．实体结构 D．蜂窝结构
2．榕山长江大桥的贯通使长江上再增一条过江通道。桥面上的斜拉钢缆与桥面呈三角形结构，如图所示，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
3．近日，市场监管总局（国家标准委）发布的《中小学生午休课桌椅通用技术要求》明确小学午休课桌椅上课状态下高度为 455mm﹣730mm，午休时椅子展开长度不少于1050mm，靠背可放倒至135°以上。如图所示，图中圆圈部分为该课桌椅的主体结构，该结构属于（　　）
A．框架结构 B．绳索结构 C．壳体结构 D．实体结构
4．在实际建筑工程中，为了提高框架结构的承载能力，常选用“工字形”截面构件，主要原因是（　　）
A．美观好看
B．方便安装
C．加工制造简单
D．节省材料且承受力较大
5．如图所示，国家大剧院拥有目前国内跨度最大的穹顶，其拱形曲面能将受到的力均匀分散至结构体的各部分，该建筑结构属于（　　）
A．框架结构 B．壳体结构 C．实体结构 D．蜂窝结构
6．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
7．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．校门口的电动门可以自由伸缩，下列说法不正确的是（ ）
A．它采用框架结构，自身质量轻，便于运行
B．它利用四边形结构易变形来实现自由伸缩
C．它的镂空设计是为了减弱抗风能力
D．它底部的滚轮可以减小与地面之间的摩擦力
9．以下对纸桥抗弯能力的测试方式中，不合理的是（　　）
A．
B．
C．
D．
10．如图是温州世纪广场上标志性建筑，划圈部分建筑的结构类型包括（　　）
A．实体结构、框架结构 B．框架结构、壳体结构
C．实体结构、壳体结构 D．框架结构
11．如图所示是小明的木制提篮设计方案，从强度角度考虑最合理的是（　　）
A． B．
C． D．
12．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．
13．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
14．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
15．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
二．填空题（共7小题）
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．如图甲所示，国家大剧院的半椭球形壳体静静依偎于人工湖面之上，尽显传统意蕴与现代设计的交融之美，宛如一颗璀璨的“水上明珠”。这座宏伟的建筑，更是目前世界上最大的穹顶建筑。
（1）国家大剧院采用壳体结构屋顶，造型轻巧而优雅，大大减轻了屋顶所受的力。以下属于壳体结构的优点的是________ （填序号）。
①用料少，跨度大
②能均匀分散受力
③坚固耐用
④需要多个立柱支撑
（2）采用弧形拱结构的建筑物，当弧形受到向下的压力F1的作用时，拱被压缩，拱的各部分相互挤压，压力F1会被拱传递到基座。图乙中基座对拱的A点除了产生向上的力外，还会产生向_____ （填“左”或“右”）的力。
18．宋代的建造规范《营造法式》中记载，矩形木梁的横截面的高与宽比为3：2时承重能力最大，这个规范非常接近现代建筑学对梁的设计要求。用图甲所示的方式可以测试木材的承重能力（x表示中间位置的形变量）。木材的形变系数为，其中l为木材的长度，h和b分别为木材横截面的高和宽，F为加载在木材上的压力。
（1）两根用同种木材制成的木梁，长度、横截面积大小均相同，按图乙所示的两种方式使用，其中承重能力较强的是_____ （填数字序号）。
（2）为提高木梁的承重能力，可以在木梁上粘贴一层抗拉伸的材料，效果最好的粘贴位置是木梁的_______ （选填“顶面”或“底面”）。
（3）现代建筑设计要求木梁的形变量x不大于木梁长度的，以保障房屋的安全。若一根木梁长为4m，横截面高为0.1m，宽为0.06m，所用木材的形变系数为1×1010N/m2，则该木梁的最大承重为_________ N。
19．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____________________ 。
20．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：____________________ 。
21．结构的稳定性是指结构在外力的作用下，维持其原有的_________ 的能力。建筑结构的稳定性与结构的_______ 、_________ 有关。
22．如图所示的框架构件中，主要采用的是 ________ （填“工字形”“口字形”“环形”或“圆形”）截面。
三．实验探究题（共1小题）
23．某同学对建筑结构的稳定性很感兴趣，进行了以下实验探究。
实验器材：若干材料和长度相同的短木棒、钉子、弹簧测力计
实验设计：
①如图所示，用钉子将四根短木棒钉成一个四边形结构，标记为结构甲。用弹簧测力计对结构甲的一个角施加一个水平方向缓慢增加的拉力F，当结构甲刚变形时记下弹簧测力计的读数为F1。
②将三根短木棒钉成一个三角形结构，标记为结构乙。用弹簧测力计对结构乙的一个角施加一个水平方向缓慢增加的拉力F，当结构乙刚变形时记下弹簧测力计的读数为F2。
③保持结构甲的形状，在其内部加入一根短木棒，使其构成两个三角形，标记为结构丙。用弹簧测力计对结构丙的一个角施加一个水平方向缓慢增加的拉力F，当结构丙刚变形时记下弹簧测力计的读数为F3。（底部固定装置均省略）
（1）对比结构甲和结构乙，是为了探究 _______ 对结构稳定性的影响。
（2）该同学在实验中发现，对结构甲只施加了一个很小的力就很容易使它变形，但对结构乙和结构丙所施加的力已经达到了弹簧测力计的最大测量值，结构乙和结构丙均未发生明显的变形。请对该实验现象进行分析。
（3）人们在长方形或六边形等框架中，通常加入支撑杆件，构成多个三角形。根据实验结果说明这样做的目的是什么。
四．解答题（共2小题）
24．G20峰会在杭州举行，峰会灯光秀中的“金球”美轮美奂。该建筑为杭州国际会议中心，宏伟壮观，设计巧妙，是目前国内最大的钢结构球型建筑，如图所示。
（1）该会议中心主体是一个巨型的圆弧状结构，称为 _____ 。
A.弧形结构
B.圆顶形结构
C.球形结构
（2）如图所示，该巨型圆弧状结构内部是由众多钢条像骨架那样连接而成，这种构造称为 _____ 。
A.骨架结构
B.框架结构
C.钢架结构
（3）该建筑项目负责人向记者介绍说：“为保证建筑效果，主楼钢柱都是竖向的弧形构件”，这种弧形构件被称为 ____________________ 。
（4）下列不属于框架结构特点的是 _____ 。
A.支撑空间而不充满空间
B.刚性的杆共同承受所受的力
C.承受的力分布在整个实体上
25．仿生建筑源于自然又回归自然，每一类仿生建筑都别具一格。人处在其中，能够感受到大自然的气息。薄薄的鸡蛋壳之所以能承受较大的压力，是因为它能够把受到的压力分散到蛋壳的各个部分。这种“薄壳结构”虽然很薄，但非常耐压。壳体在外力作用下，内力都沿着整个表面扩散和分布的力学特征，在建筑工程中已得到广泛应用。
（1）请阅读材料，分析鸡蛋壳承重能力强的原因是 _____ 。
A.蛋壳里面有小鸡支撑，不易破裂
B.蛋壳本身就很坚硬
C.蛋壳能把受到的压力分散到蛋壳的各个部分
（2）拱形结构和蛋壳结构很相像，很多建筑物上都运用了拱形结构。隧道顶部采用的都是拱形结构，这主要是因为 _____ 。
A.拱形结构外观美观
B.拱形结构承重能力强
C.拱形结构显得空间大
（3）请你结合材料进行分析，下列说法中正确的是 _____ 。
A.我们一只手可以轻轻松松地把鸡蛋握碎
B.骑电动车一定要戴好头盔，头盔虽然看起来很薄，但是很坚固，能够很好地保护我们的头部
C.建筑工人施工时佩戴的安全帽由薄薄的塑料制成，一点都不安全
（4）大自然有很多神秘之处，科技将产生无限可能。你认为未来还将会出现什么样的仿生建筑呢？请写出来并指出其原理或功能。（示例：拱形结构建筑→蛋壳）
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