第一章结构及其设计 课件（88ppt）

(共88张PPT)
第一章
结构及其设计
第一节
初识结构
二、结构的含义、功能与分类
（一）结构的含义与功能
结构：是指组成某体系的各部分单元之间的搭配和排列（布局安排），确定的搭配和排列决定了物体的性质和形态。
结构的各组成部分，通常成为构件。
★本质：结构是可承受一定力或力矩的架构形态，抵抗变形或产生需要的变形是结构的本质。
为了承受力和抵抗变形。
（二）常见结构的类型
（从力学的架构与形态考虑）
★实心结构
★框架结构
★壳体结构
实心结构：结构体本身是实心的结构
受力特点：能承受较大的压力
如
实心墙
大坝
框架结构：结构体由细长的杆件组成的结构。
受力特点：支撑空间而不充满空间。
如
铁塔
建筑用脚手架，厂房的框架
壳体结构：是指由曲面形板与边缘构件（梁、拱或桁架）组成的空间结构。
受力特点：外力作用在结构体的表面上，
如
头盔
飞机的外壳
贝壳
在生产和生活实际中，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。
如黑龙江广播电视塔，他的塔腿由石砌礅座组成，塔身由钢铁部件的框架组成。
二、结构的受力
构件的基本受力形式：拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力。
拉
力
物体所承受的拉拽力
压
力
挤压物体的力
剪切力
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
扭转力
反方向向物体两端均匀施力
,使物体发生扭转形变的力
弯曲力
作用于物体
,使它产生弯曲的力.
压力
张力
（拉力）
危险截面
梁
结构强度:指结构具有的抵抗被外力破坏的能力.
三、结构的强度P26
第三节
结构的强度与稳定性
二、应力与强度
内力：构件在外力作用下发生变形的同时，构件内部分子之间随之产生一种抵抗变形的抵抗力，称为内力。
应力：作用在单位面积上的内力。
物体结构抵抗破坏的能力，强度；用应力来衡量强度，既科学又确切。
N
S
F
三、影响结构强度的主要因素p26
探究：拱形结构受力
结构形状
结构的外部形状和结构的构件截面形状不同的构件，所承受力的程度是不一样的。
三角形是框架结构最基本的形状之一，结实、稳定、材料最少。在四边形、六边形构件中，加上三角形支撑件，就可大大增加构件的牢固程度。
[链接生活现象]：生活中哪些通过改变结构形状增加强度的？
赵州桥
A形梯
结构的材料
不同材料构成的结构，其强度各不相同。有抗拉力、压力、剪切力和扭曲力性能的，所以在不同结构不同要求中，选择不同特性的材料。
梁的示意图
压力
拉力
（1）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。
如折叠伞伞骨间的连接，门与门框的连接等
材料的连接方式
结构的连接方式
（2）刚连接：被连接的构件在连接处既不能相对移动，也不能相对转动。
具体有榫接、胶接、焊接等
榫接
胶接
焊接
刚连接
比较图中同一结构的几种连接方式,请预言哪种连接方式的强度更好。
影响结构强度的几个主要因素
（1）形状
（2）材料
（3）材料的连接方式
观察生活
四、结构稳定性p28
结构的稳定性
——结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。
——结构具有阻碍翻倒或移动的特性或结构抵抗失稳的能力。
五、影响结构稳定性的因素及应用
（一）影响因素
[探究一]：不倒翁不倒，说明什么影响
稳定性？
[探究一]：不倒翁不倒，说明什么影响
稳定性？
[得出结论]：
重心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。
[探究二]：通过重心演示仪的变化，说明什么影响结构的稳定性？
[得出结论]：重心要落在结构底面范围之内
[探究三]：
[得出结论]：
结构与地面接触所形成的支撑面的大小影响结构的稳定性。
支撑面越大越稳定，越小越不稳定。
注意支撑面和接触面积的区别.
[探究四]
A形梯的稳定说明影响因素是什么？
[得出结论]：
结构的形状会影响稳定性。
其中三角形最稳定。
行动：如何让四边形稳定呢？
[教师总结]：
影响结构稳定性的主要因素：
1、重心位置的高低
2、结构与地面接触所形成的支撑面的大小
3、结构的形状
[知识拓展]
有时也利用不稳定来为我们生活提供便利。
例如：1、用倒置的啤酒瓶预报地震
第五节
典型结构欣赏和结构设计评价P37
赏析结构设计作品，可以从技术与文化两个角度进行。
技术角度主要有：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。
文化角度主要有：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。
经典结构的欣赏
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卯连接。屋顶的飞檐结构扩大了采光面，有利于排泄雨水。
如图是一款纸制环保可折叠的婴儿餐桌椅，配有安全带。下列设计主要是从结构强度的角度考虑的是（
）。
?
A
采用了上小下大的形状
B
可折叠、拼插
C
加大了底部重量
D
使用了较厚的材料
D
三叶草设计了一款造型美观的照片树，“树枝上”布满了小夹子，可以用来夹照片、纸张等。为了提高此产品的稳定性，下列措施中最可行的是（
）。
?
A
增大底座的面积和重量
B
增加“树枝”和夹子的数量
C
增加立柱的高度
D
立柱采用更高强度的材料
?
A
如图所示为一款特别设计的牙刷消毒器，采用不倒翁造型，不容易歪倒。其保持稳定的主要因素是（
）。
?
A
采用塑料外壳
B
重心位置低
C
支撑面大
D
接触面小
?
B
下列技术产品中，没有用到铰连接的为（
）。
?
A
C
B
D
C
A
D
B
A
对地震多发地区，可以利用倒置啤酒瓶的不稳定性对地震进行报警。（
）
飞檐是中国古代建筑的特色之一。从技术角度说，它向上微翘，直线和曲线巧妙结合，通过斗拱起着承上启下、传递荷载的作用，有效减少了大屋项的沉重感（
）。
√
√
生活中偶尔会有高压线塔，在大风中被吹折。为避免这种情况再次发生，下列对线塔的改进措施合理的是（
）
?
A
提高重心位置
B
增加一个底座
C
使用更高强度的材料
D
扩大支撑面的面积
?
C
对于图示多功能引体向上锻炼器构件
a
和
b
的主要作用分析正确的是（
）。
A
构件
a
增大了锻炼器的强度
B
构件
a
不影响锻炼器的稳定性
C
构件
b
提高了锻炼器的稳定性
D
构件
b
增加了锻炼器的支撑面积
?
ACD
多选
篮球架的底座箱体内一般填入重物，用来增加底座的重量，没有底座箱的也一般会用重物压在蓝球架底部。这主要是为了（）
A
使整体造型更加美观B
增加篮球架的强度
C
提高篮球架的稳定性D
提高安装工作的效率
?
C
有一种
A
字型铝梯，其铝合金构件通常做成方管状，而不是薄片状。这说明了影响此构件结构强度的是（
）。
?
A
连接方式
B
形状
C
长度
D
材料
?
B
港珠澳大桥是我国基建的又一奇迹，采用“桥、岛、隧三位一体”的建筑形式，是世界上里程最长、钢结构最大、施工难度最大、沉管隧道最长的跨海大桥，被业界誉为桥梁界的“珠穆朗玛峰”。从技术与文化的角度分析合理的是（
）。
?
A
大桥全路段呈
S
型曲线，既能缓解司机驾驶疲劳、又能减少桥墩阻水率
B
右图青州航道桥塔，吸收了“中国结”文化元素，使桥塔显得纤巧灵动、精致优雅
C
大桥采用桥梁加海底隧道方案，充分考虑了对海洋生态环境的影响
D
人工岛体积应该越大越好，这样才能使人工岛更加稳定，而不用考虑其它因素
ABC
多选
观察背包式可折叠婴儿手推车，为了增加该产品结构的强度，下列措施最有效的是（
）
A
车架采用高强度的合金材料
C
增大车轮的直径
B
车轮采用充气轮胎
D
背带采用柔软的布质材料
A
我国建筑物南北差异较大，其中斗拱是中国木构架建筑特有的结构构件。由矩形的拱、斜的昂和方形的斗、升等组成，一般位于柱与梁之间，把建筑物的屋檐挑出一定距离。不同时代、不同造型的斗拱，成为学者判断建筑时代的重要标志之一。以下说法不合理的是（
）
?
?
A
通常的斗拱结构构造精巧，制作工艺简单
B
把建筑物的屋檐挑出一定距离，造形更加优美、壮观
C
它位于柱与梁之间，起着承上启下、传递荷载的作用
D
斗拱的复杂繁华程度体现了封建社会森严的等级制度
A
图示为近年来常见的一种移动式
LED
交通信号灯，由移动底座、支撑柱、太阳能板、LED灯等部分组成。为了提高结构的稳定性，以下措施合理的是（
）
A
增大底座的重量
C
增大太阳能板的面积
B
增加
LED
灯的数量
D
增加支撑柱的高度
A
升降机可以看作是人们手臂的延长。如图所示是一种用于高空作业的升降机。为了保证作业人员的人身安全，下列改进措施合理的是（
）
?A
减少支撑脚的数量
B
增大车轮的灵活性
C
适当增加底面支撑面积
D
升降架采用更高强度的材料
?
多选
CD
由于多肉植物养护容易，所以越来越多的人喜欢在书桌、阳台上摆放一些多肉植物。晨晨同学想用木板设计制作如图所示的植物盒，用于养殖多肉植物，该木盒主体可以采用以下四种连接方式，其中最牢固的是（
）。
?
A
A
B
B
CC
DD
A
应县木塔与意大利比萨斜塔、巴黎埃菲尔铁塔并称“世界三大奇塔”，是世界上最早、最高大的纯木结构楼阁式建筑，未用一钉一铆，历经千年风雨岿然挺立。全塔呈平面八角形，耗红松木料
3000
立方米，重
2600
多吨，塔身高峻而凝重。下列对木塔说法不合理的是（
）。
?
A
木塔采用传统工艺建造，是我国
古建筑中的瑰宝，也是世界木结构
的典范
B
木塔结构采用对称设计，体现了
中国古建筑的典型特点
C
木塔是纯木结构，没用一钉一铆
，全靠构件的彼此连接，工艺之精美，令世人惊叹
D
木塔是纯木结构，采用的是榫卯连接，如果改用钉连接，就会更加牢固
D
如图所示为一款实木高脚板凳，高脚板凳由于重心高相对不够稳定，下列选项中属于能够增加板凳稳定性措施的是（
）。
?
A
去掉横档
B
适当改变凳腿的倾斜
角度，加大支撑面
C
凳面改用厚木板
D
凳腿间的横档上移
B
为了规范的放置书报，小明同学要制作一个如图所示的书报架，下列措施中可能影响其结构强度的是（
）
A
改变书报架构件间的连接方式
B
选用其它制作材料
C
改变书报架的形状
D
在支撑杆底部绑重物
?
ABC
多选
港珠澳大桥桥面采用了钢箱梁的拼接技术，把预制好的一段段箱梁整体吊装到桥墩上拼接在一起。下列有关描述错误的是（
）
A
行驶的载重汽车必须限重和限速
B
大桥设计时应充分考虑风荷载和海浪荷载
C
跨海大桥的整体采用的是框架结构
D
为了使大桥坚固，桥面板块之间的连接处应采用刚连接
D
小凯同学根据古籍仿造了一个攻城轩车模型，并做了如下改进:①增加底座木板的长度和厚度;②
适度拉大前后轮之间的距离;③转轴安装轴承，减小摩擦;④降低板屋上升的高度;⑤减少轮子数量。从增加结构的稳定性角度考虑，以下全对的一组是（
）
A②③⑤
B①②④
C①③⑤
D②④⑤
?
B
我们平时使用的一次性纸杯，杯口边缘都要向外卷曲，从技术角度分析，这样做的主要目的是增加杯子的（
）
?
A
稳定性
B
强度
C
摩擦力
D
耐热性
?
B
许多交通事故是由于司机放置的三角警示牌倾倒，后车司机未能及时看到，因此未能起到警示作用而引发的。为了解决警示牌倾倒的问题，下列做法不合理的是（
）
A
尽量降低三角警示牌的重心
B
增加支架的支撑面积
C
增加警示牌的面积
D
增大支架重量
C
老师为同学们演示了如图所示的小试验，卡纸相同，支撑木块间距相同，用砝码进行结构承压测试，得出结论合理的是（
）
A
支撑面的大小，影响其稳定性
B
卡纸的形状不同，结构的强度不同
C
材料不同，结构的强度就不同
D
该试验是为了探究影响结构稳定性的因素
B
地震发生时，第一时间老师会让学生迅速猫腰钻到课桌下面，防止被落物砸伤。如果需要进一步增加课桌的强度，下列措施合理的是
（
）
A
采用高强度材料
B
提高桌腿高度
C
减少桌面厚度
D
改变桌腿倾斜度，扩大支撑面
A
单脚支撑的自行车的是利用了（
）实现其稳定性的
A
重心的垂线位置
B
结构的形状
C
支撑面积的大小
D
综合以上各因素
D
如图所示是修缮完毕的上海外白渡桥北段桥身。外白渡桥是苏州河汇入黄浦江口的第一座钢桥，见证了上海滩百年沧桑。在修缮时，有关部门非常强调要修旧如旧。如此修缮的主要原因是（
）
A
此地段无法架设现代桥梁
B
此地段交通的迫切需要
C
该桥具有较高文化价值
D
该桥是框架结构
?
C
有一种椅子，两边的椅脚前后适当的张开，可以提高椅子的稳定性。（
）
结构强度与形状、材料和连接方法有关。（
）
√
√
因为朋友聚会时有人只顾玩手机，有人设计了一款新型的啤酒杯(如图所示)，在底部设有一个缺口，用手机垫着时，杯子才不会倒下。关于该设计以下分析合理的是（
）
?A
不同型号手机的厚薄会
影响酒杯的稳定程度
B
存在啤酒溢出对手机的
损坏问题
C
运用了结构的不稳定性
D
一定程度上解决了聚会
时玩手机的问题
多选
ABCD
小亮家有一
张如下图中的木质小圆桌。为了提高该小桌的稳定性，以下做法合理的是(
)
A增加桌面的面积
B增大桌面的厚度
C增大底座的面积
D增加支杆的长度
C
小明要制作一个木质的篮球架模型，构思了下列设计方案，从稳定性角度考虑其中合理的是（
）
AA
BB
CC
DD
B
小刚构思了下列悬吊式抓取机构的方案，其中在力F作用下，不能将工件夹紧的是
(
)
AC
BD
CA
DB
A
小丽尝试设计一
款通用技术教室指示牌，从结构强度和稳定性的角度分析，下列设计方案中最合理的是(
)
AB
BD
CC
DA
A
张强一家出去露营，想在室外草地上放置投影仪，他在网上找了4款投影仪支架，其中最适合的是(
)
AA
BC
CB
DD
C
在下列对砖头进行的测试中，抗压性能测试的是(
)
AD
BB
CA
DC
C
图示为一款木制衣帽架。为了提高其稳定性，下列措施不合理的是(
)。
A缩短衣帽钩伸出的长度
B缩小立柱的截面积
C增大底座的支撑面积
D降低衣帽架的高度
B
图示为用硬纸板制作而成的座椅，具有一定的强度，
能承受一个成年
人的重量。以下不属于影响纸板座椅强度的主要因素是
(
)
A硬纸板与硬纸板之间的连接方式
B硬纸板的强度
C纸板座椅座面的高度
D硬纸板连接处的结构
C
张铭要制作一
个木桥模型，用截面为20毫米x
10毫米的木条制作两侧的梁。
下列是梁的四种支撑方案，从结构强度方面考虑，其中合理的是(
)。
AB
BD
CC
DA
D
如图所示为一款教学用摄像头展台，
需要使用时打开拍摄横杆，
以下关于摄像头展台说法不正确的是:
(
)
A为保证结构强度，拍摄横杆和支撑杆要采用刚连接
B增大底座面积，
可以加强结构的稳定性
C增大支撑杆的橫截面积，可以加强结构的强度
D工作时拍摄横杆主要受弯曲
A
如图所示的装吊夹钳，在夹持重物上吊过程中，构件1和铆钉和构件2的受力形变情况分别是(
)
A受弯曲、受剪切、受弯曲
B受弯曲、受剪切、受压
C受弯曲、受剪切、受拉
D受弯曲、受弯曲、受拉
C
下列有关结构的说法，正确的是(
)
A结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列
B从力学角度来看，结构是指可承受一切外力的架构形态
C结构广泛存在于世界各处，且都是由人设计和制造出来的
D结构就是指力学角度的结构
A
下列事物的结构受自然界启发而设计的是(
)
A指甲钳
B口罩
C防毒面具
D缝衣针
C
框架结构的抗震性能较好，主要原因是(
)
A框架结构质量比较轻
B框架结构支撑起空间，但没有填充满空间
C框架结构可以承受水平和竖直方向的荷载
D搭建框架结构采用了特殊材料
C
用指甲剪剪指甲是一种剪切现象。(
)
A正确
B错误
B
自行车在单脚支撑杆的支撑下保持稳定。如果不断地扩大支撑杆与自行车之间的夹角，支撑面就会越来越大，结构越来越稳定。(
)
A正确
B错误
B