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第一节认识结构,第一章结构与设计,一、了解结构,自然界的经典结构1蜂窝结构,每个蜂房呈大小相等的六棱柱体。使用最少的材料制作尽可能宽敞的空间。这些蜂巢组成底盘的菱形的所有钝角都是10928，所有的锐角都是7032。用最少的材料制成最大的菱形容器正是这个角度。,自然界的经典结构2蜘蛛网,蜘蛛网呈辐射网状结构。小昆虫撞在蜘蛛网上，拼命的挣扎，会使蜘蛛网发生形变，但它却不能将蜘蛛网撞破，因为蜘蛛网在变形的过程中，可以将运动产生的力分散掉。,自然界的经典结构3鸟骨,空客推出透明客机机舱模仿鸟类骨骼结构,该机舱是一个模仿鸟类骨骼的仿生结构，坚固、重量轻，有助减少燃油消耗。机舱覆盖一层生物高分子膜，不但有效减轻重量，还能控制采光量、湿度和温度。同时，分子膜能按乘客需要变成透明或不透明，让乘客能不受遮拦地放眼蓝天白云或璀璨星空。,自然界的经典结构4贝壳结构,虽然贝壳的主要成分是碳酸钙，但贝分泌的珍珠母，能实现“混凝土砖头”结合一样的功效。而且贝壳的形状，在抵御压力上显著的。,中外建筑结构1赵州桥,建于隋大业(公元605-618)年间，是著名匠师李春建造。桥长50.82米，跨径37.02米，券高7.23米，是当今世界上跨径最大、建造最早的单孔敞肩型石拱桥。因桥两端肩部各有二个小孔，不是实的，故称敞肩型，这是世界造桥史的一个创造（没有小拱的称为满肩或实肩型）。桥上有很多的装饰，类型众多，丰富多彩。,中外建筑结构应县木塔,山西应县佛宫寺木塔是世界上现存古代最高的木质框架结构建筑。它始建于1056年，塔高67米，已经历了近千年的风雨和地震的考验，任完整保存。,中外建筑结构3长城,世界最著名的军事建筑结构之一长城作为防御工程，主要由关隘、城墙、烽火台3部分组成。主要是砖石堆砌成的实体结构特点：坚固、能承受对侧面的冲击力的效果好,我们身边存在着各种各样的结构。,结论：,结构普遍存在于自然界的物体中，也存在于人类创造的各种物体中。,什么是结构？,广义上：结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。,结构的各个组成部分称为构件。,1结构决定了物体的形状和状态。,2结构决定了物体的性质。,结构决定了物体的形态与性质，人类可以通过对结构的分析和探究，可将研究成果更好的服务人类。,苍耳子与尼龙搭扣,鸟与飞机,鹰眼与导弹跟踪系统,二、结构与力,结构要承受力的作用，那么结构与力有什么关系呢？,当一个结构受到外力作用时,内部各质点之间的相互作用会发生改变,产生一种抵抗的力,称为内力。,力学角度:结构是指可承受一定应力的物体形态,它可以抵抗能引起形状和大小改变的力,结构要承受力的作用，那么：,而导致相应变形的有哪些种类的力？,结构受力后的变形效果有多少种？,(1)压力：挤压物体的力。,(2)拉力：拉拽物体的力。,(3)弯曲力：作用于物体，使它产生弯曲的力,(4)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的力,(5)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。,2019/12/15,27,可编辑,作用在结构或者构建上的各种力,拉力压力扭曲力弯曲力剪切力,三、结构的分类,物体结构形态在受力时承受和传递力的方式有差别,实体结构,框架结构,壳形结构,结构,概念连线题,1.拉力A作用于物体，使它产生弯曲的力2.压力B两个距离很近，大小相等，方向相反，且作用于同一物体上的衡力3.剪切力C挤压物体的力4.扭转力D物体所承受的拉拽力5.弯曲力E反方向向物体两端均匀施力，使物体发生扭转形变的力,（1）实体结构,通常是指结构体本身是实心的结构。如墙壁、柱子、实心球等等。,实体结构,大坝坝体,实体结构,埃及法老像,实体结构,实体结构,锤子,砧板,（2）框架结构,通常是指结构体本身由细长的构件组成，支撑空间却不充满空间。如窗户、画框、房子的架构等等。,框架结构,北京鸟巢,埃菲尔铁塔,框架结构,建筑框架,建筑用脚手架,书桌椅,书柜,框架结构,（3）壳形结构,壳形结构通常是指层状的结构。如贝壳、头盔、汽车飞机的外壳等等。,壳形结构,龟壳,壳形结构,中国国家大剧院,拜占庭式建筑圆顶,壳形结构,帐篷,蒙古包,壳形结构,安全帽,灯泡,四、三种结构的受力特点,（1）实体结构的受力特点,实体结构是利用自身来承受荷载，主要承受压力。,（2）框架结构的受力特点,框架结构是通过条状物的连接来承受荷载，可以承受压力和拉力。,（3）壳形结构的受力特点,壳形结构通过壳形来传递力和承受荷载，特别是当顶部受到压力时，它能将力均匀扩散。,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。,自行车：承重部分是框架结构，挡泥板是壳体结构，脚踏与链轮之间是传动结构,飞机的窗户形状,早期飞机飞行高度低，客舱不须加压，同时，机身需要承受的各种应力也比较小，所以，窗户有时设计成方形。但是随着飞机速度的提高，机体在做各种机动动作时承受的应力提高，并且，特别是飞行高度的增加导致客舱需要加压维持较舒适的环境，这对机体的抗压能力提出了较高的要求。通常，结构的开口处是各种应力比较集中的地方，也是结构中最容易因应力的不断变化而崩溃的地方。研究发现，多边形（包括方形）的窗户，在拐角处更易集中应力，最终因为金属的疲劳导