结构设计导学案

1、第一章结构与设计导学学案菏泽市牡丹区第二中学于祥理 2010年7月22日 17:02第一章结构与设计导学学案一、学习目标1、了解结构的涵义,能从力学的角度理解结构的概念和一般分类。2、简单结构的受力分析是本章的重点之一，能结合12种简单的结构案例,分析结构是如何承受应力的。3、能分析影响结构的强度和稳定性的因素。4、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。5、学会从技术和文化的角度欣赏和评价一些经典结构。同时使自己的设计作品中注入更丰富的文化内涵。二、学习过程（一）结构 结构的含义： 。例：人体结构，分子结构，阶级结构，文章的结构，汽车结构，桌子结构，地球结构，。 结构

2、的本质： 。3对结构的理解： 在自然界，相同的物质，不同的结构，表现出不同特性的现象处处可见。例： 、 、 、 、 、 在社会领域： 。 在技术领域：结构不合理就会产生严重的后果，如桥断、屋塌、（二）常见结构的类型（从力学的架构与形态考虑）实心结构通常是指结构体本身是实心的结构。举例： 、 、 等，都属于实心结构。受力特点： 。框架结构 通常是指结构体由细长的构件组成的结构，支撑空间却不充满空间。 举例：如 、 、 、 、 等。受力特点： 。壳体结构 通常是指层状的结构。壳体内空，受力合理，形态稳定。举例： 、 、 、 、 、 受力特点： 。（三）结构的受力 拉力、压力、剪切力、扭转力、弯曲力

3、。1典型结构分析 单杠结构分析立柱： 。拉杆： 。 棚室屋架结构分析 。 梁的受力： 。防止梁弯曲变形的方法： 等。 拱结构-中间高四周低，呈弧形的曲面。应用： 。这样的结构既有利于承载，又美观。2技术学科对力的分析与物理学科受力分析的区别：物理学科：分析物体受到的外力的作用，力作用下物体的外部形状和运动状态的改变及其所遵循的规律。技术学科：分析物体受到外力作用后，对物体内部结构的影响或要求及其规律。事物结构合理性的基础是能够抵抗来自外界的各种作用力和自身重力的影响。（四）结构的强度与稳定性1结构的强度：物体结构抵抗变形的能力，都以强度表示。而用 来衡量强度， 影响结构强度的因素： ； ； 。

4、结构构件的连接通常有_、_两类。（铰连接、刚连接）2结构的稳定性：结构具有阻碍翻倒或移动的特性，影响稳定性的因素： 3结构与功能： 。（五）简单结构的设计1简单结构的设计的一般步骤：简单结构的设计，是技术与设计1关于设计基本知识和结构强度、稳定性的综合运用。有关设计方案的制定、设计图的绘制和设计方案的评价和优化在此处得到应用。_；_； _。结构设计对于我们的日常生活产生重要的影响，它属于设计范畴，应遵循设计的一般原则。2结构设计的目标和主要因素结构设计以一种或几种功能的实现为基本目标，应满足设计规范，满足使用者的基本需求。主要因素：稳定性、强度、安全因素、审美需求、个性需要、成本、使用寿命等等

5、。3结构设计应考虑的主要因素：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，使用者的个性化需要，对设计对象的成本控制要求和一定的使用寿命等。不同的结构设计，应考虑的因素各有侧重，但无论在哪一类用途的结构设计中，安全都是至关重要的因素。（六）欣赏和评价典型结构设计：可以从技术与文化两个角度进行：技术角度：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：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。欣赏举例：赵州桥赵州桥坐落于河北省赵县，跨汶水，隋大业年间

6、由著名匠师李春修建，是当今世界上年代最久、跨度最大的敞肩型石拱桥。赵州桥结构新奇，造型美观。技术角度： 1功能：它是一座单拱桥，桥洞不是普通半圆形，而像一张弓，桥面平坦宽阔，成为“坦拱”，兼顾了水陆交通，方便了车马通行。2结构设计：赵州桥横跨在洨河上，是世界著名的古代石拱桥，也是造成后一直使用到现在的最古的石桥。历经一千三百多年的风风雨雨，石桥依然保持着原来的风姿，足见它的结构之坚固。赵州桥最大的科学贡献在于它的“敞肩拱”的创造。赵州桥设计巧妙绝伦，全桥只有一个大拱长达37.4米，在当时可算是世界上最长的石拱。桥洞象一张弓，大拱的两肩上各有两个小拱。在大拱的两肩，砌了4个并列的小孔，既增大了流

7、水通道、减小了流水冲力、加速泄洪，又节省了石料，减轻了桥身重力，增强了桥身的稳定性，保证了桥在一千三百多年的历史中，经受住无数次洪水的冲击、8次大地震的摇撼以及无数车辆的重压。李春所设计的赵州桥，其结构的强度和稳定性科学合理。3技术施工： 赵州桥的石拱由28道拱圈纵向并列砌成，每道拱圈可独立站稳，自成一体，既便于施工，又利于单独修葺。这样大跨度的坦拱，对桥台水平推力很大。建造难度高。而桥台却是既浅又小的普通矩形，厚度仅为1549m，由5层排石垒成，其地基是承载力较小的亚黏土。在这样的地基上，用这样小的桥台，建这样大跨度的石拱桥，在世界上是罕觅的。 文化角度：赵州桥形式优美。和四周的景色配合得十

8、分和谐。赵州桥的弧形平拱和敞肩小拱给人以巨身轻灵、跃跃欲飞的动感。桥两边的栏板和望柱上，雕有各种精美图案，刀法苍劲，造型生动，线条刚劲之中见柔和。稳重之中显轻灵，雄伟之中含隽永。主拱顶上有一块雕着龙头的龙门石，八瓣莲花的仰天石点缀于桥两侧。这些雕像，寄寓着大桥不受水害、长存永安的愿望。赵州桥在中外桥梁史上占有十分重要的地位，对我国以后的桥梁建筑有着深远的影响。从技术和文化的角度欣赏结构之外，还应结合经典结构设计者的历史背景、设计思想、设计风格等全面分析。【相关资料】建好桥后，中央派人来验收，马上成了样板工程，又实用又美观，唐代诗人张鷟用“初云出月，长虹饮涧”来赞美，连唐代开元年间的中书令张嘉贞

9、（宰相之一）也写了铭文，1991年9月，赵州桥被美国土木工程师学会选定取为第十二个“国际土木工程里程碑”，可惜的是有关李春的生平史书却没有太多记载，但我们后人绝对不会忘记隋朝这个普通的桥梁技术员。三、结构设计的思想和方法： 。四、热点问题北京奥运主会场结构设计，各种体育场馆的结构设计；三峡工程结构设计； 野外输电线路的设计； 现代家具结构的设计；五、知识能力训练 汽车的引擎盖在结构中属于哪种类型（ ）A实体结构 B框架结构 C壳体结构 D其它 吊兰支撑架使用三角形支架结构，而不用由一根直杆挑起的结构，这说明以下哪个因素（ ）影响着结构强度？A、材料 B、形状 C、构件 D、连接方式 在自行车家

10、族中，有性能各异的不同车型。如装有辅助小轮的童车，双梁载重车，弯梁女式车，双座双蹬的双人车等，这些特殊功能的实现，是因为设计者改变了（ ）。A车的自重 B车的材料 C车的结构 D车的大小 一组积木块能组装成多种建筑模型，这种“积木原理”说明了结构的一个重要特性是（ ）A、稳定性 B、承载性 C、结构对系统性能的决定性 D、强度 建筑工程中广泛应用了三角形，房子、桥梁的桁架结构大多数是由多个三角形构成。这是运用了三角形的什么原理（ ）A三角形的稳定性 B。三角形的结实 C。三角形用料少 D。三角形简单 家用落地风扇的底座一般做得比较重，这是为了（ ）。A.增加风扇的强度 B.增加风扇的稳定性 C

11、.安装电线的需要 D.更加美观 小兰家的茶几的一个铁质脚断裂了，她最好采用那种连接方式进行修补 ( )。A焊接 B榫接 C胶接 D铆接8可以用受力结构的稳定性来解释的事实是 ( )。A 、拔河的绳子断裂 C 、鸡蛋在某种情况下可以承受很大的外力B 、广告牌被台风吹倒 D 、耳机与电脑主机的插口接触不良，听不到音乐9壳体结构是我们常见的结构之一，壳体结构的物体与我们的生活息息相关。（1）下列物体不属于壳体结构的是 ( ) A饮水杯 B油罐 C红砖 D篮球（2） 自然界中壳体结构的物体很多，如： 等。(至少举4个)（3） 壳体结构的特征是 。102004年5月23日。巴黎戴高乐机场一候机厅顶棚发生

12、坍塌事故。造成包括两名中国公民在内的4人死亡，3人受伤。事后法国戴高乐机场2E候机厅坍塌事故专门调查委员会15日公布调查报告认为：由于最初的安全准备不足，顶棚处于“濒临死亡”状态，虽然支撑了一段时间，但抵抗外力的能力却逐渐减弱。一系列结构上的问题使顶棚抗外力强度逐渐受损，最终导致结构坍塌。调查委员会还指出该建筑的一些缺陷：钢筋混凝土骨架强度不够或定位不好、缺乏当某一局部构件出现问题时 向其他区域分散压力的可能性、连接水泥顶棚和下层玻璃 的承梁抗击外力的能力不足等。调查报告分析认为，由于顶棚的抗外力强度不断减弱乃至消失，在某些因素的触发下，顶棚就会发生坍塌。调查委员会认为，事故有两个可能的触发因素。其中一个是气温，事故发生那天早晨的气温是41摄氏度，为当月最低温度。另一个因素是顶棚支柱的卡箍松弛。(1) 从上面的材料可以看出导致法国戴高乐机场一候机厅坍塌的主要原因是( ) A温度低 B顶棚支柱的卡箍松弛 c年久失修 D构件的强度与稳定性差(2)请你从上述案例分析影响结构稳定性的因素有哪些?11技术设计必须考虑多方面的因素，其中重要的因素之一是解决好技术产品与人的关系问题。许多矿泉水瓶上设计制作有若干凸起的横向纹路。请说明矿泉水瓶壁上横向纹路的作用。