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技术与设计2
第1单元 结构与设计
一、常见结构的认识
1.无处不在的结构。
2.结构与力。
3.结构的类型。
一、常见结构的认识
1.无处不在的结构：
是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。世界上任何事物都存在结构。
生物结构在人类中的应用-1
生物结构在人类中的应用-2
生物结构在人类中的应用-3
鹰眼
与导弹跟踪系统
生物结构在人类中的应用-4
生物结构在人类中的应用-5
苍蝇的复眼包含4000个可独立成像的单眼，能看清几乎360。范围内的物体。在蝇眼的启示下，人们制成了由1329块小透镜组成的一次可拍1329张高分辨率照片的蝇眼照像机，在军事、医学、航空、航天上被广泛应用。
案例一（书本P4）
事故一：加拿大魁北克大桥二度坍塌
事故时间：1916年9月11日
坍塌原因：由于设计上的缺陷，导致桥体实际承载量远低于设计承载量，并导致该桥两度坍塌。首次坍塌时间为1907年。
原设计用于500m跨度，后用于600m跨度，但未在关键部位加固。
死亡人数：95人。
美国<时代周刊>评出百年十大最恶劣塌桥事故
案例二
事故二：美国堪萨斯州海厄特-雷根西饭店的高架人行桥突然断裂
事故时间：1981年7月17日
坍塌原因：当时桥上挤满了人群，部分人们正在跳舞。建筑学家认为一个原因是跳舞的人们有节奏的振动引发人行桥结构断裂，另一个原因就是桥面人员过多，负荷过重。
死亡人数：114人。
一、常见结构的认识
2.结构与力：
结构是指可承受一定力的架构形态，它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。
一、常见结构的认识
2.结构与力：
外力的类型：压力、拉力、剪切力、扭转力、弯曲力等。
试一试：扭粉笔，断裂处截面如何？
拉 力（受拉） 作用于物体 ,使它产生弯曲的力
压 力（受压） 两个距离很近 ,大小相等,方向相反,且作用于同一物体上的平行力
剪切力（受剪切） 挤压物体的力
扭转力（受扭转） 物体所承受的拉拽力
弯曲力（受弯曲） 反方向向物体两端均匀施力 ,使物体发生扭转形变的力
舟山大桥欣赏 预计2009年11月22日通车
岑港大桥
金塘大桥
一、常见结构的认识
3.结构的类型：
从力学的架构与形态：实体结构、框架结构和壳体结构。
实体结构通常是指结构体本身是实心。
实体结构受力特点：外力分布在整个体积中，如实心墙、大坝等。
一、常见结构的认识 – 实体结构
框架结构通常是指由细长的构件组成。
框架结构受力特点：即能承受竖向荷载，也能承受水平方向的荷载，如铁架塔、建筑用脚手架、厂房的框架等。
一、常见结构的认识 – 框架结构
一、常见结构的认识 - 壳体结构
壳体结构通常是指层状结构。
壳体结构受力特点：外力作用在结构体的表面上，如摩托车头盔、飞机外壳、贝壳等。
思考 - 结构
鸡蛋壳是什么结构？
篮球是什么壳体结构吗？
水库坝是什么结构？
学校的天文台穹顶是什么结构？
提示：生活中，很多物体的结构是混合的。
整体是框架，地基和柱子是实体，屋顶是壳体。
马上行动P10
二、稳固结构的探析
1.结构的稳定性
2.结构与强度
3.结构与功能
二、稳固结构的探析
1.结构的稳定性
指结构在荷载的作用下维持其原有平衡状态的能力。是结构的重要性质之一。
影响结构稳定性的主要因素（★★★★）：
重心位置的高低、结构与地面接触所形成的支撑面的大小、结构的形状等。
不倒翁：
动时重心所在点的垂线落在结构底面的范围内。（思考重心位置）
思考以下两种实例：
三脚架：
结构与地面接触所形成的支撑面的大小。（同时形成三角形）
桁架与稳定性：
二、稳固结构的探析
2.结构与强度
指结构具有的抵抗被外力破坏的能力。
影响结构强度的主要因素（★★★★）：
结构的形状（注意此点也是影响稳定性的因素）、使用的材料、构件的连接方式。
二、稳固结构的探析
思考：
分别在一根竹竿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。
结果：
原因：
结构强度的受力简析
思考：部分媒体报道的家里沐浴房爆炸？
发生时一般受外力了吗？
当构件受到外力作用时，内部各质点之间的相互作用发生改变，产生一种抵抗外力与形变的力，称之为内力！
应力就是构件的单位横截面积上所产生的内力，可用如下关系式表示（F内力，S为受力面积）：
应力可以作为表示结构构件强度的基本指标。
结构强度的受力简析
思考：部分媒体报道的家里沐浴房爆炸？
发生时一般受外力了吗？
结构形状对强度的影响示例
结构的材料与连接
结构连接分类：铰连接、钢连接
铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，
但可相对转动，具体有松螺栓、门与门框的连接。
刚连接：被连接的构件在连接处即不能相对移动，
也不能相对转动，具体有榫接、焊接等的连接。
思考
1.有的矿泉水瓶有若干凸起的横向纹路，它的作用是什么？
2.观察分体式空调压缩机（室外）的固定，能否用壁挂式固定？
二、稳固结构的探析
3.结构与功能
单人自行车、双人自行车、可折叠自行车……
多用起子……
思考
1.学校篮球架稳定性如何实现？
2.屏风的稳定性如何实现？
三、简单结构的设计
1.结构设计应考虑的主要因素
结构设计应抓住主要目标与要求，如汽车安全气囊……
结构设计应考虑的主要因素有：
符合使用者对设计对象的稳定性和强度要求，安全因素，公众和使用者的审美需求等。
四、经典结构的欣赏
结构欣赏的两个角度：技术与艺术
技术：结构的使用功能的实现，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
艺术：结构的文化寓意与传达，公众认可的美学原则，反映的时代、民族、习俗方面的特征，结构的个性特征等。
扩大采光、利于雨水排泄
国外经典建筑
现代工业设计经典
现代工业设计经典
书架
本章小结
从力的角度：结构是指可承受一定力的架构形态，力有拉力、压力、扭转力……
结构稳定性：重心高低、结构与地面接触面所形成的支撑面大小、结构的形状……
结构的强度：结构形状、使用的材料、构件的连接方式……
结构的欣赏：技术与艺术……

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