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第三节结构设计 第一单元结构与设计 1 教学目标 1 知识与技能 通过实例了解设计的方法及过程 介绍头脑风暴法 2 过程与方法 通过分析实例 知道怎样设计 3 情感 态度和价值观 发明并不神秘 发明就在我们身边 任何发明创造都要付出汗水 必须勤动脑 勤思考才能做到 2 创意设计欣赏 3 创意设计欣赏 4 复习设计的一般过程1 设计框图 2 设计流程图 P25 5 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 1 结构的受力情况 稳定性 强度 连接方式和材料的选用等 2 要会对结构设计进行基本的描述 例如 图纸形式3 还要从功能 使用 安全 经济 美观和人性化等角度综合考虑 例如 结构设计必须考虑哪些方面的因素呢 6 自制纸质垃圾盒 7 防滑楼梯 8 安全 9 美观 10 结构设计的重要性 结构设计对于我们的日常生活 对于各种各样的生产活动都非常重要 日常生活中 没有丰富的结构设计 产品将会造型单一 功能单调 那些大型建筑物 交通运输工具等更是无法产生 生产活动中 产品制造技术 结构安全性及耐久性评估 维修加固技术等 都离不开结构的设计和研究 11 下面以桥梁模型设计为例子 分析总结结构设计的一般步骤 明确设计目标及要求形成初步的设计方案模型制作检测 优化和改进设计评价 12 一 结构设计的目标及要求 1 设计目标及要求 用木条制作桥梁模型 结构设计合理 造型美观 跨度不小于30cm 长度不限 桥孔高度不低于15cm 桥面宽度不小于8cm 承载物的质量不小于500g 承重时间15s以上 荷载的质量与桥自身重量的比例越大越好 2 材料与连接方式 材料以木条为主 粗绳 细绳为辅 连接方式不限 P26 13 二 形成初步设计方案 1 收集和整理信息 对有关桥梁信息进行整理和分析 2 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 3 桥梁结构类型的选择 P26 14 各种桥梁结构 15 三 模型制作 16 四 检测 优化和改进设计 1 试验检测 2 优化和改进设计 五 评价 设计与实践 17 世界首座弧形钢塔斜拉桥南京建成通车 18 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 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 19 美国旧金山金门大桥最著名的悬索桥 20 英国伦敦塔桥 TowerBridge 21 布达佩斯大桥 22 上海杨浦大桥 23 世界最大斜拉桥 苏通长江公路大桥 24 杭州湾跨海大桥 杭州湾跨海大桥北起嘉兴市海盐郑家埭 跨越宽阔的杭州湾海域后止于宁波市慈溪水路湾 全长36公里 是目前世界上已建或在建的最长的跨海大桥 25 大连星海广场马栏河桥 26 日本设计师设计的纸桥 27 日本著名建筑师坂茂27日为自己在法国南部一条河流上设计建造的桥梁揭开神秘面纱 与坂茂秉承的环保 轻质建筑理念相一致 这座桥梁的建筑原材料几乎全部是可循环利用的纸 坂茂说 建造一座 纸桥 是自己长期以来的梦想之一 这座桥梁建在加尔东河一段宽度约10米的河段上 桥呈弧形 类似石拱桥 两端分别固定在略高于水面的沙石堆中 周身呈原木颜色 由类似扶杆的纸筒相互连接而成 法新社27日报道说 建造这座桥共耗费了281个纸筒 每个纸筒直径约11 5厘米 厚度为1 19厘米 此外 桥梁的台阶由纸和塑料材料做成 固定桥梁的桥基则是装满沙子的木盒子 整座桥梁总量约7 5吨 虽然主材料是纸 可桥的质量却不是 纸糊的 坂茂说 这一纸筒结构桥梁比较坚固 可以允许20个人同时在桥上走动 坂茂的助手马克 费朗介绍说 桥梁完工后 他们还用装满1 5吨水的气球测试 纸桥 的坚固程度 建 一座 纸 桥是我的梦想之一 坂茂说 他感谢自己的20名法国建筑学生和3名日本学生和他一起历时1个月将这一梦想化为现实 法新社说 坂茂在建筑设计领域始终倡导环保理念 力求采用轻质原材料 而可循环利用的纸正好满足了上述两个要素 成为坂茂的灵感来源 有意思的是 这座 纸桥 的选址也颇为特殊 距离它不足1公里处 就是世界文化遗产之一 法国著名的古罗马水道加尔桥 这是一个非常有意思的对比 古罗马石桥和纸桥 坂茂说 纸其实也可以变得永久 坚韧和耐用 我们应该抛弃掉那些偏见 根据计划 这座 纸桥 将从30日起开始对公众展示 展期为6周 不过 纸桥 和石桥比起来还是有一个缺点 那就是难以在雨季保持原来的坚固程度 在法国当地9月进入雨季后 坂茂准备将这一