简单结构的设计
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简单结构的设计
第八周 第9次课 班级：高二（5-6）班 执教日期：2012/03/28 累计教案：9个
一、教学内容分析：
教材的地位和作用
这一节内容是在学生明晰了结构设计应考虑的主要因素的前提下，以简易相片架结构的多方案设计为案例，通过分析使学生进一步熟悉结构设计中应考虑的主要因素，让学生学习如何进行结构设计，并能运用所学的有关结构的基本知识进行多方案的结构设计，加强学生对结构设计方法的体验。使学生认识从理论到实践，再上升到理论的一个认识结构设计的反复过程。
二、学生对象分析：
虽然结构无处不在，但结果设计往往涉及较复杂的数学，科学的知识和原理，而且学生初次接触结构设计，有一定的难度；同时由于结构设计应考虑的主要因素具有多元性，而且这些因素都不可缺少，因此在一个具体的结构设计过程中，如何在全面考虑的基础上确定侧重哪些主要因素，成为教学中的一个难点。
三、教学目标：
1.知识与技能：熟悉设计一个简单结构应考虑的主要因素；能确定一个简单对象进行结构设计，并绘制设计图纸，做出模型或原型。
2.过程与方法：通过小组讨论与合作制定出设计方案并做出模型或原型。
3.情感态度价值观：体验结构设计的乐趣，发现结构的创意所在，形成合作学习的习惯
四、教学重点、难点
重点：熟悉和理解结构设计应考虑的主要因素
难点：运用所学的知识分析结构设计的可行性方案
五、课时安排：
1课时
六、教学用具：
多媒体课件、各类牙膏盖、相片架若干
七、教学方法：
多媒体课件、学生合作学习（四人一组进行讨论并设计）
八、教学过程：
1、引入
复习稳固结构的探析：
结构的稳定性的影响因素：（1）重心位置的高低（2）结构与地面接触所形成支撑面的大小
（3）结构的形状
结构强度的影响因素：（1）结构的形状（包括整体形状及截面形状）（2）材料（3）构件间的连接方式
下载资料“气囊门”事件
2006年2月28日傍晚，陈先生开着私家车丰田佳美轿车回家乡福建。路上，该车行驶的车速为100-120公里/小时（按规定：该处路段的限速是80公里/小时）。当行驶到福鼎到宁德之间的同三线某段时，车上的人突然感到车身猛然一甩，车头随即撞到了护栏上，随后车尾上又飞速撞上了另一边的护栏。据车主口述：气囊未弹出，才导致人员受伤。
那么这是谁的错呢？是气囊的设计师吗？一个简单结构的设计应考虑到哪些主要因素？这就是我们今天要学习的内容。——简单结构的设计。
2、结构设计应考虑的主要因素
就汽车设计而言设计师在设计的时候要主要考虑什么因素？
引导学生考虑汽车驾驶的速度及安全
结构设计的目标及要求
设计结构的目的是为了什么及是否要遵循相关的国家标准和规范要求。
案例分析：儿童自行车的目标及要求
首先我们要非常清醒地认识到设计儿童自行车的目标是什么？
目标主要是锻炼儿童的手脚协调能力。针对这个目标再考虑一系列的要求，那么国家对童车的结构设计有特定的标准和规范要求：例如，自行车的链轮和链条不能裸露在外，要完全包在链条盒内；车把、车闸的内侧距离不得超过6cm,外侧距离不得超过8cm；最大鞍座高度等于或大于560mm的儿童自行车，不论是否装有固定传动的驱动装置，都应装有两个独立的制动系统，一个制动前轮，一个制动后轮。
每换一部新手机就不得不换一个充电器，家中的手机充电器、手机电池、多得已经能开小型家电配件厂。这样就造成资源极大的浪费。现在有《移动通信手机充电器及其接口的技术要求和测试方法》的标准通过了信息产业部的审定会，要统一手机充电器的统一标准，这就以意味着以后不同的手机可以用相同的充电器。既节约了社会资源，降低了消费成本又大大方便了我们使用手机。最重要的是减少电池对环境的污染。
举例说明：本栏目共列出国家标准设计图集401种，按建筑、结构、给排水、电气、暖通、动力、人防、城市道路等顺序排列。
可以带领学生阅读有关书上P24商业建筑设计规范
（2）结构设计应考虑的主要因素
再回到对儿童自行车的设计中来在对一个结构进行设计时除了要考虑到结构设计的目标及要求，你还要考虑到哪些因素呢？
不同的结构设计, 应考虑的因素各有侧重。
在工程的结构设计中, 应考虑结构的安全性、适用性和耐久性。
如果是服装的设计可以侧重考虑美观、人的个性化需求民俗文化、地域特点等。
3、简单结构的设计案例（桥梁结构的设计）
索拉桥作为一种拉索体系，比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。
斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱，材料有钢和混凝土的。斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面等。
原理：桥承受的主要荷载并非它上面的汽车或者火车，而是其自重，主要是我们脚下的主梁。现在我们就分析这个：
我们以一个索塔来分析。索塔两侧是对称的斜拉索，通过斜拉索将索塔主梁连接在一起。现在假设索塔两侧只有两根斜拉索，左右对称各一条，
分析主梁的受力情况
这两根斜拉索对主梁产生两个对称的沿着斜拉索方向的拉力，根据受力分析，左边的力可以分解为水平向向右的一个力和竖直向上的一个力；同样的右边的力可以分解为水平向左的一个力和竖直向上的一个力；由于这两个力是对称的，所以水平向左和水平向右的两个力互相抵消了。梁海受到桥墩的支持力和自身的重力。
斜拉索数量再多，道理也是一样的。之所以要很多条，那是为了分散主梁给斜拉索的力而已
举例各种桥梁
（1）世界首座弧形钢塔斜拉桥南京建成通车 （A）
（2）07年5月13日，法国马拉松赛参赛者在世界最高斜拉桥上飞奔(独柱)
该桥横跨法国南部城镇密佑附近的塔恩河上的山谷,高343米，甚至高过了埃菲尔铁塔而且仅仅比帝国大厦低38米，堪称世界最壮观的公路桥。密佑高架桥长2460米，整个结构耗费钢材36000吨，占大桥重量的四分之一，其他部分是用混凝土建造的。
（3）维拉札诺桥位于美国纽约，是跨越维拉札诺海峡的双层公路悬索桥。双面悬索，每面均为双索。（H）
（4）在古代是没有现在的造桥材料和技术，但是也有很多经典桥梁结构首当其冲的就是赵州桥。 heng
（5）福斯湾悬臂钢桁架桥(框架结构)位于英国苏格兰东海岸，为19世纪末期世界上最大的双线铁路、悬臂刚桁架桥。
举例生活中的索拉桥：温州大桥、2009年12月25日正式通车耗资130多亿舟山跨海大桥。
4、学生活动（小组为单位）
人们的生活少不了桥梁同时广告也充斥着我们的生活，广告牌是随处可见。广告牌的功能是让某产品抓住人们的眼球记住它但是广告牌也容易发生意外。春、夏的雷雨大风天气非常强，有时甚至达到9级、10级，而且由于城市高楼林立产生的“狭管效应”使户外广告牌屡屡发生惨剧。“狭管效应”就是由于城市高层建筑间距极小，大风迎面吹来后无法顺畅通过，只能聚集在很小的空间内。气象部门的测试显示，在城市刮起6、7级大风时，由于“狭管效应”在作怪，通过高楼之间的瞬间风力能够达到十二三级，为“台风级”。遭遇这样威力的大风，“身子骨”再硬的物体也承受不了，更何况身单体薄的广告牌和一些岌岌可危的院墙。
现在就以考虑主要因素强度与稳定性来设计户外广告牌展开小组讨论并设计。
学生讲解
举例生活中广告牌的设计
5、简易相片架的设计（学生自行阅读）
一张照片就是一个故事，给我们带来很多美好的回忆。为了保存这些美好的瞬间来设计一个相片加。（引起学生制作相框的欲望）
阅读书本P26-27
展示几个创意相框
九、教后感
斜拉锁
主梁
索塔
斜拉锁
主梁
索塔
第八周 第9次课 班级：高二（5-6）班 执教日期：2012/03/28 累计教案：9个
一、教学内容分析：
教材的地位和作用
这一节内容是在学生明晰了结构设计应考虑的主要因素的前提下，以简易相片架结构的多方案设计为案例，通过分析使学生进一步熟悉结构设计中应考虑的主要因素，让学生学习如何进行结构设计，并能运用所学的有关结构的基本知识进行多方案的结构设计，加强学生对结构设计方法的体验。使学生认识从理论到实践，再上升到理论的一个认识结构设计的反复过程。
二、学生对象分析：
虽然结构无处不在，但结果设计往往涉及较复杂的数学，科学的知识和原理，而且学生初次接触结构设计，有一定的难度；同时由于结构设计应考虑的主要因素具有多元性，而且这些因素都不可缺少，因此在一个具体的结构设计过程中，如何在全面考虑的基础上确定侧重哪些主要因素，成为教学中的一个难点。
三、教学目标：
1.知识与技能：熟悉设计一个简单结构应考虑的主要因素；能确定一个简单对象进行结构设计，并绘制设计图纸，做出模型或原型。
2.过程与方法：通过小组讨论与合作制定出设计方案并做出模型或原型。
3.情感态度价值观：体验结构设计的乐趣，发现结构的创意所在，形成合作学习的习惯
四、教学重点、难点
重点：熟悉和理解结构设计应考虑的主要因素
难点：运用所学的知识分析结构设计的可行性方案
五、课时安排：
1课时
六、教学用具：
多媒体课件、各类牙膏盖、相片架若干
七、教学方法：
多媒体课件、学生合作学习（四人一组进行讨论并设计）
八、教学过程：
1、引入
复习稳固结构的探析：
结构的稳定性的影响因素：（1）重心位置的高低（2）结构与地面接触所形成支撑面的大小
（3）结构的形状
结构强度的影响因素：（1）结构的形状（包括整体形状及截面形状）（2）材料（3）构件间的连接方式
下载资料“气囊门”事件
2006年2月28日傍晚，陈先生开着私家车丰田佳美轿车回家乡福建。路上，该车行驶的车速为100-120公里/小时（按规定：该处路段的限速是80公里/小时）。当行驶到福鼎到宁德之间的同三线某段时，车上的人突然感到车身猛然一甩，车头随即撞到了护栏上，随后车尾上又飞速撞上了另一边的护栏。据车主口述：气囊未弹出，才导致人员受伤。
那么这是谁的错呢？是气囊的设计师吗？一个简单结构的设计应考虑到哪些主要因素？这就是我们今天要学习的内容。——简单结构的设计。
2、结构设计应考虑的主要因素
就汽车设计而言设计师在设计的时候要主要考虑什么因素？
引导学生考虑汽车驾驶的速度及安全
结构设计的目标及要求
设计结构的目的是为了什么及是否要遵循相关的国家标准和规范要求。
案例分析：儿童自行车的目标及要求
首先我们要非常清醒地认识到设计儿童自行车的目标是什么？
目标主要是锻炼儿童的手脚协调能力。针对这个目标再考虑一系列的要求，那么国家对童车的结构设计有特定的标准和规范要求：例如，自行车的链轮和链条不能裸露在外，要完全包在链条盒内；车把、车闸的内侧距离不得超过6cm,外侧距离不得超过8cm；最大鞍座高度等于或大于560mm的儿童自行车，不论是否装有固定传动的驱动装置，都应装有两个独立的制动系统，一个制动前轮，一个制动后轮。
每换一部新手机就不得不换一个充电器，家中的手机充电器、手机电池、多得已经能开小型家电配件厂。这样就造成资源极大的浪费。现在有《移动通信手机充电器及其接口的技术要求和测试方法》的标准通过了信息产业部的审定会，要统一手机充电器的统一标准，这就以意味着以后不同的手机可以用相同的充电器。既节约了社会资源，降低了消费成本又大大方便了我们使用手机。最重要的是减少电池对环境的污染。
举例说明：本栏目共列出国家标准设计图集401种，按建筑、结构、给排水、电气、暖通、动力、人防、城市道路等顺序排列。
可以带领学生阅读有关书上P24商业建筑设计规范
（2）结构设计应考虑的主要因素
再回到对儿童自行车的设计中来在对一个结构进行设计时除了要考虑到结构设计的目标及要求，你还要考虑到哪些因素呢？
不同的结构设计, 应考虑的因素各有侧重。
在工程的结构设计中, 应考虑结构的安全性、适用性和耐久性。
如果是服装的设计可以侧重考虑美观、人的个性化需求民俗文化、地域特点等。
3、简单结构的设计案例（桥梁结构的设计）
索拉桥作为一种拉索体系，比梁式桥的跨越能力更大，是大跨度桥梁的最主要桥型。
斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。索塔型式有A型、倒Y型、H型、独柱，材料有钢和混凝土的。斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜索面等。
原理：桥承受的主要荷载并非它上面的汽车或者火车，而是其自重，主要是我们脚下的主梁。现在我们就分析这个：
我们以一个索塔来分析。索塔两侧是对称的斜拉索，通过斜拉索将索塔主梁连接在一起。现在假设索塔两侧只有两根斜拉索，左右对称各一条，
分析主梁的受力情况
这两根斜拉索对主梁产生两个对称的沿着斜拉索方向的拉力，根据受力分析，左边的力可以分解为水平向向右的一个力和竖直向上的一个力；同样的右边的力可以分解为水平向左的一个力和竖直向上的一个力；由于这两个力是对称的，所以水平向左和水平向右的两个力互相抵消了。梁海受到桥墩的支持力和自身的重力。
斜拉索数量再多，道理也是一样的。之所以要很多条，那是为了分散主梁给斜拉索的力而已
举例各种桥梁
（1）世界首座弧形钢塔斜拉桥南京建成通车 （A）
（2）07年5月13日，法国马拉松赛参赛者在世界最高斜拉桥上飞奔(独柱)
该桥横跨法国南部城镇密佑附近的塔恩河上的山谷,高343米，甚至高过了埃菲尔铁塔而且仅仅比帝国大厦低38米，堪称世界最壮观的公路桥。密佑高架桥长2460米，整个结构耗费钢材36000吨，占大桥重量的四分之一，其他部分是用混凝土建造的。
（3）维拉札诺桥位于美国纽约，是跨越维拉札诺海峡的双层公路悬索桥。双面悬索，每面均为双索。（H）
（4）在古代是没有现在的造桥材料和技术，但是也有很多经典桥梁结构首当其冲的就是赵州桥。 heng
（5）福斯湾悬臂钢桁架桥(框架结构)位于英国苏格兰东海岸，为19世纪末期世界上最大的双线铁路、悬臂刚桁架桥。
举例生活中的索拉桥：温州大桥、2009年12月25日正式通车耗资130多亿舟山跨海大桥。
4、学生活动（小组为单位）
人们的生活少不了桥梁同时广告也充斥着我们的生活，广告牌是随处可见。广告牌的功能是让某产品抓住人们的眼球记住它但是广告牌也容易发生意外。春、夏的雷雨大风天气非常强，有时甚至达到9级、10级，而且由于城市高楼林立产生的“狭管效应”使户外广告牌屡屡发生惨剧。“狭管效应”就是由于城市高层建筑间距极小，大风迎面吹来后无法顺畅通过，只能聚集在很小的空间内。气象部门的测试显示，在城市刮起6、7级大风时，由于“狭管效应”在作怪，通过高楼之间的瞬间风力能够达到十二三级，为“台风级”。遭遇这样威力的大风，“身子骨”再硬的物体也承受不了，更何况身单体薄的广告牌和一些岌岌可危的院墙。
现在就以考虑主要因素强度与稳定性来设计户外广告牌展开小组讨论并设计。
学生讲解
举例生活中广告牌的设计
5、简易相片架的设计（学生自行阅读）
一张照片就是一个故事，给我们带来很多美好的回忆。为了保存这些美好的瞬间来设计一个相片加。（引起学生制作相框的欲望）
阅读书本P26-27
展示几个创意相框
九、教后感
斜拉锁
主梁
索塔
斜拉锁
主梁
索塔
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