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(共37张PPT)
第二节 探究结构
四
川
彩
虹
桥
坍
塌
前
后
一.结构的稳定性
超
高
的
车
辆
容
易
翻
倒
超
高
的
车
辆
容
易
翻
倒
（一）什么是结构的稳定性？
结构的稳定性是指结构在
荷载的作用下维持其原有
的平衡形式的能力。
（二）影响结构稳定性的主要因素有哪些
A形铝梯
结论1：结构的稳定性与它的几何形状有关
三角形结构
结论：
三角形结构的强度和
稳定性较强
底座
结论2：结构的稳定性与支撑面积大小有关
比萨斜塔
结构稳定
重力所在点的垂线落在支撑面内
结论3：结构的稳定性与重心位置有关
重心位置的高低
1.结构的形状
2.结构与地面接触所形成的支撑面积的大小
3.重心的位置
影响结构稳定性的主要因素
不稳定结构的利用
你知道 生活中不稳定的结构实现一定功能的例子吗？
不稳定结构的利用
跨
栏
二.结构的强度
(一)强度与应力
1.强度:构件和材料具有的抵抗破坏的能力,不同材料的构件强度不相同
2.应力：构件单位横截面积所受的内力称为构件的应力
(内力：构建内部各质点之间的相互作用力)
δ=N/A δ：应力 单位：帕 、 兆帕
N：内力 单位：牛
A：横截面积单位：平 方米
构件被破坏的情况，与外力大小和构件的横截面积有关
讨论与分析
1.建筑物的支柱是怎样承受压力的
支柱与基础结合处既要承受梁和荷载的压力,又要承受支柱自身的全部重力,所以此处截面应力最大
如图,一混土方柱支柱的横截面积为边长L=400mm的正方形,支柱顶受轴向压力P=45kN,支柱重力G=22kN.求支柱的底截面上的应力
取截面以上柱体为研究对象:
此处截面压力
N=P+G=45+22(kN)=67000N
求应力δ=N/A=67000N/(0.4m×0.4m)
=418750N/m ≈0.419MPa
2.扭绞的绳子为什么不容易拉断？
拔河时的绳子时什么样的 为什么做成这个样子？
多股细绳绞合在一起的粗绳
多股细绳绞合一起—可以防止细绳间的相对移动，使各股细绳同时受力，有效的增大了绳子的横截面积，减少了绳子的应力
悬索桥，起吊机用的钢索也是由多股钢丝拧绞组成的
（二）强度与材料
1. 强度与材料有关
现代建筑物都是用钢筋混凝土梁、柱构成的框架
利用的就是混凝土耐压不耐拉力，而钢筋耐拉力的特点
许用应力：作为设计时应力的最高限度值
材 料 抗拉应力 抗压应力
灰铸铁 28~78 18~147
普通碳钢 137~152 137~152
低碳合金钢 211~238 211~238
铜 29~118 29~118
铝 29~78 29~78
松木（顺纹） 6.9~9.8 8.6~12
混凝土 0.098~0.69 0.98~8.8
2. 强度与材料的形状有关
工业生产中人们制成的工字梁、角钢、管材等型材，它们在相同结构强度情况下，用料少、质量轻，所以被广泛应用
薄板材料可以通过折叠改变结构来加固
三. 结构的连接
连接就是通过一定的方式把两件或两件以上的物体连在一起.常见的连接方法有铆接、螺栓连接、胶粘、绳系、焊接、榫接等。
构件连接处的强度是影响整个结构强度和稳定性的重要因素，而构件连接处的强度取决于它的连接方式、连接技术和连接处的牢固程度等
四.结构的强度和稳定性试验
技术试验是解决技术问题的重要方法,它的方式有很多,如撞击试验、承载试验、模拟实验等
小结:
1.结构稳定性及其影响的因素
2.结构的强度及其相关因素
3.结构的连接法方法及测试
1.钢筋混凝土梁中比无钢筋水泥梁的( )强度更强 A、抗弯 B、 抗压 C、抗拉 D、抗剪
2.分别在一根竹杆和一根同样尺寸的脆性塑料杆上不断加挂相同质量的重物，竹杆比脆性塑料杆能挂更多重物而不会断裂，说明了（ ）影响结构的强度。 A、材料 B、结构的形状
C、构件横截面形状 D、构件的连接方式
3.我们常用的A形梯不直接采用铝合金片，而用长方形截面的铝合金构件，这说明了（ ）影响着结构强度 A、材料 B、构件的形状
C、重心的高低 D、连接方式
C
A
B
4.可以用受力结构的稳定性来解释的事实是( ) A 、拔河的绳子断裂 B、 广告牌被台风吹倒
C、 鸡蛋在某种情况下可以承受很大的外力
D、 耳机与电脑主机的插口接触不良，听不到音乐
5.家用落地风扇的底座一般做得比较重,这是为了（ ）。 A、增加风扇的强度 B、增加电风扇的稳定性
C、安装电线的需要 D、更加美观
6.在日常生活中，你所见到的以下哪一个结构是不属于利用不稳定的结构实现某些功能的。（ ） A、游乐设施的跷跷板功能结构；
B、房间门口的活页功能结构；
C、学校运动场的篮球架结构；
D、圆珠笔的笔嘴结构。
B
B
C
7.如果一个构件在5 ㎡的横截面积上，受到外力的作用，产生了20N的内力，那么该构件的应力是（ ）
A、25Pa B、15Pa C、4Pa D、100Pa
C(共21张PPT)
第一章 结构与设计
1.1 认识结构
深圳地王大厦
杭州湾大桥
北
京
奥
运
会
体
育
馆
北
京
奥
运
会
体
育
馆
认识结构
万里长城：
砖筑实体结构
认识结构
古代的木塔：木质框架结构建筑
认识结构
埃菲尔铁塔；世界上第一座钢质框架结构的塔
认识结构
赵州石拱桥；是中国现存最著名的古代石拱桥，为弧形单孔石拱桥
认识结构
回形针
认识结构
蜂
巢
蜂巢
认识结构
结构普遍存在于自然界的物体中
二.结构与力
结构是指可承受一定应力的物体形态，结构可以抵抗能引起形状和大小改变的力
在结构设计时，首先应考虑结构能够承受功能所要求的力
结构的受力形式
三.结构的分类
根据物体的结构形态在受力时承受和传递力方式的差别分为:
1.实体结构 :利用自身来承受荷载，主要承受压力。如挡土墙 城墙 铅球
2. 框架结构 :通过链条物的连接来承受荷载，既可以承受压力又能承受拉力。如画框 悬索桥铁架 幼儿学步车
3. 壳形结构:通过壳形来传递力和承受荷载，特别是当壳形顶部受到压力时，它能将力均匀扩散。如帐篷 汽车发动机盖 悉尼歌剧院
小结：
一.了解结构
二.结构与力
三.结构的分类
练习：
1.为了方便城镇人使用水资源,设计出了水管输送方式，设计的水管结构类型是（ ） A、框架 B、壳体 C、实心 D、以上都不是
2.设计一个方使人户外活动携带，保护卫生、环境污染的水壶，则该产品的结构应是（ ） A 、折叠式不锈钢杯 B、塑料壶
C、一次性杯 D、铁水壶
3.分析下列物体的结构类型，判断哪一个属于实体结构。（ ） 　 A、电灯泡 B、乒乓球
C、橡皮檫 D、篮球架
B
A
C
4.狩猎者从灌木丛走过，裤子沾满了令人讨厌的苍耳子。仔细观察苍耳子，它的表面布满了许多小刺，每根刺上都有细细的倒钩，碰到纤维的衣物，便粘在上面。瑞士的乔尔吉·朵青斯经过8年的研究，根据苍耳子的结构发明了（ ）
A、拉链 B、尼龙搭扣 C、鱼钩 D、飞机
5.日常生活中，使用螺丝刀时，螺丝刀需要承受什么力（ ）
A、拉力 B、压力 C、弯曲力 D、扭曲力
6.下列结构是受自然界事物结构启发而产生的（ 　） A、口杯 B、衣服 C、飞机 D、手表
B
D
C(共19张PPT)
第四节 典型结构的欣赏
经典结构的欣赏
如何欣赏设计作品（以建筑为例）？
技术：包括结构使用功能的实现、结构的稳固耐用、结构造型设计的创意和表现力、材料使用的合理性、工艺制造的精湛程度等。
文化：具体包括民族特色、历史性、时代性、艺术性等方面。
经典结构的欣赏
经典结构之一：赵州桥
桥长64.40米，跨径37.02米，是当今世界上跨径最大、建造最早的单孔敞肩型石拱桥。
观看时，注意：①桥的结构特点？ ②桥的受力分析？ ③桥的文化寓意和民族特色 ？
经典结构的欣赏
经典结构之二：飞檐
洞庭天下水 岳阳天下楼
经典结构的欣赏
经典结构之二：飞檐
武当山道教古建筑的宫殿屋檐的每条垂脊前端，都有一排栩栩如生的禽兽像，形状各异，数量不一。这些禽兽被称为小兽。
龙，是传说中一种能兴云作雨的神异动物，封建时代龙又是作为皇帝的象征
经典结构的欣赏
经典结构之二：飞檐
经典结构的欣赏
经典结构之二：飞檐
经典结构的欣赏
中西经典结构欣赏
故宫
文化：汉族文化的代表。建筑色彩以朱墙黄顶为主，表现皇帝的威严。屋顶的飞檐结构减轻了大屋顶的沉重感，既增添了飞动轻快的美感，同时又体现了高贵华美的风韵，丰富了建筑文化。
技术：采用了典型的木结构建筑形式。木结构建筑主要采用榫铆连接。屋顶的飞檐结构扩大了采光面，有利于排泄雨水。
经典结构的欣赏
中西经典结构欣赏
圣彼得大教堂
文化：体现了明显的文艺复兴时期提倡的古典主义形式，主要特征是罗马式的圆顶穹窿、希腊式的石柱以及平的过梁相结合，是典型的哥特式教堂。整个教堂采用巨大的石材结构，象征着不朽和永恒。
技术：穹顶轮廓浑圆饱满，穹顶上的肋与围绕鼓座一圈的双柱一一对应并向上延伸至顶部的采光亭，肋间以十道断面小强度大的环形铁箍抵抗穹顶向外的侧推力。
法
国
巴
黎
圣
母
院
德
国
科
隆
教
堂
荷
兰
阿
姆
斯
特
丹
比
利
时
布
鲁
塞
尔
经典结构的欣赏
我国城市的标志性建筑
北京 天安门
经典结构的欣赏
课堂练习
选定大佛山本地的一个经典建筑结构，通过你对该建筑的认识及浏览相关网页资料，谈谈你如何从文化、技术两个角度欣赏该结构。
小结：
从技术和文化欣赏建筑
1.范仲淹的“先天下之忧而忧，后天下之乐而乐”使岳阳楼闻名天下。它是一座三层的纯木结构建筑，斗拱、飞檐的结构复杂，工艺精美，令人惊叹。斗拱使屋面凹曲，飞檐使沉重的建筑增添了轻快欲飞的美感，体现了高贵华美的风韵，丰富了中国古代建筑文化。可以从那两个角度来欣赏评价经典结构（ ）（①技术②工艺③民俗④文化）
A. ①② B．③④ C．①④ D．②③
2.我国塔式建筑的结构一般都是由上到下越来越大，这主要是考虑它的（ ）。
A．稳定性 B．强度 C．美观性 D．经济性
C
A
3.赏析结构设计作品，可从技术角度和文化角度进行，下面不属于技术角度的是（ ）
A、结构的稳固耐用
B、材料的使用
C、工艺的精湛程度
D、公众认可的美学原则
D
八、教学反思１、本节教学内容涉及的知识面广，而且较为抽象，教师在上课前要搜集相关资料，作好充分的知识准备。２、借助多媒体教学，通过视频播放经典案例，将抽象具体化，带给学生真正美的感受，感受中国传统建筑文化的博大、精深，形成爱国热情。３、课文中的案例只是从技术角度和文化角度进行欣赏，教师要选取有代表性的案例（如故宫），拓展学生的视野，能从多角度进行赏析。４、作业的安排也很重要，作业的完成是学生自我学习、领会学习的过程，让学生学会怎样去学习。 (共16张PPT)
第三节 结构设计
1.设计框图：
设 计
设计的过程
设计的交流
设计的评价
2.设计流程图：
发现与明确
问题
制定设计
方案
模型或
原型制造
优化和改进
设计的一般过程
结构设计是属于设计中的一种类型，它必须遵循一般的设计方法和过程
同时结构设计还必须考虑它自身的特点，即结构的受力情况，其稳定性、强度、连接方式和材料的选用等，并能对结构设计进行基本的描述（图纸等），还要从实用和美观的角度考虑造型设计。
结构设计的一般方法和过程:
例： 防烫锅盖扳手的发明
（ 本设计是一位中学生的实际发明个案，曾或国家专利和全国第十三届发明展览会铜奖。）
一次，喝完矿泉水之后，发现矿泉水瓶上的方便夹设计得很巧妙，我灵机一动：动手设计制作防烫锅盖扳手……
矿泉水的方便夹
防烫锅盖扳手制作与应用：
防烫锅盖扳手结构图
1.制作：
2.应用：
①用扳手卡住锅盖钮
②用扳手掀起锅盖
结构设计的一般流程：
设计方案
设计图纸
做出模型
技术试验
展示与交流
一、明确设计目标及要求
*设计目标及要求
用木条制作桥梁模型，结构形式不受限制。要求结构设计合理，造型美观。
在跨度不小于30cm的前提下，桥长不限；要求桥孔高度不低于15cm，桥面宽度不小于8cm，承重物的质量不小于500g，承重时间15s以上。
在满足目标及要求的前提下，荷载的质量与桥自身质量的比例越大越好。
*材料与连接方式
模型材料以木条为主，粗绳、细绳为辅，连接方式不限。
二、形成初步设计方案
*收集和整理信息
在进行设计前，应对有关桥梁信息进行整理和分析。
*发现问题
桥受到压力时，桥面会弯曲变形，如果把这些力传递到其他地方，就可以使桥面不过分弯曲变形。
*桥梁结构类型的选择
图1-47 拱架桥
图1-48 梁架桥
图1-49 纲索斜拉桥
图1-50 悬梁桥
图1-51 悬索桥
图1-52 弓形桥
三、模型制作
制作提示：①挑选纸张、木条等材料并进行必要的加工……
②制作桥的各部分构件
③将构件合成桥身
四、检测、优化和改进设计
试验检测
对模型桥的试验检测采用承载试验
优化和改进设计
针对检测出现的问题提出改进，尝试一些新的创意，优化和完善结构设计，并对外观进行改进
五、评价
1.对各组模型进行评价
组 号
项 目 模型桥1 模型桥2 模型桥3 模型桥4 ……
桥孔跨度/cm
桥孔高度/cm
承重/kg
桥体自身质量/kg
连接方式
承重物的质量/桥自身质量
强度和稳定性
造型美观
表1-5 各组模型桥评价表
2.收集全班同学的评价表，相加统计得出各个模型桥的总分，排出名次。
表1-5 各组模型桥评价表
模型桥 模型桥1 模型桥2 模型桥3 模型桥4 ……
总分
排列名次
模型桥 优点 缺点（不足）
模型桥1
模型桥2
模型桥3
模型桥4
3.比较各个模型桥的评价，列出它们各自的优点和不足。
表1-7 各组模型桥优缺点评价表
4.我的收获及建议:
收获:
建议:
小结：
结构设计的过程
明确设计目标及要求
形成初步设计方案
模 型 制 作
检测、优化和改进设计
评 价

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