通用技術(shù)結(jié)構(gòu)與設(shè)計PPT課件

第一章結(jié)構(gòu)與設(shè)計 技術(shù)與設(shè)計 白金漢宮 克里姆林宮 故宮 布達(dá)拉宮 長城 趙州橋 埃菲爾鐵塔 盧浮宮 看了以上精妙絕倫的建筑 我們不禁為設(shè)計師們精彩的設(shè)計藝術(shù)而感嘆 大家也注意到這些建筑使用的材料沒什么特殊 卻千姿百態(tài) 風(fēng)格迥異 它們在設(shè)計上有什么不同 主要是結(jié)構(gòu)不同 那么 什么是結(jié)構(gòu)呢 結(jié)構(gòu)與設(shè)計具有什么關(guān)系呢 第一節(jié)初識結(jié)構(gòu)一 結(jié)構(gòu)的涵義 結(jié)構(gòu) 一詞 對同學(xué)們來說可能并不陌生 請同學(xué)們想一想 在學(xué)習(xí)其它課程中 有哪些課程提到過 結(jié)構(gòu) 在生物課中提到過 人體的結(jié)構(gòu) 在政治課里有社會結(jié)構(gòu) 在化學(xué)和物理中 有物質(zhì)結(jié)構(gòu) 分子結(jié)構(gòu) 原子結(jié)構(gòu) 在語文課里接觸過 文章的結(jié)構(gòu) 在地理課中有地質(zhì)結(jié)構(gòu)等 結(jié)構(gòu)是指物體的各組成部分之間的搭配 排列及其相互關(guān)系 結(jié)構(gòu)的各組成部分 通常稱為構(gòu)件 物體的主體框架與構(gòu)造形式 稱為架構(gòu) 同樣的三根棍 首尾相連 就成了武術(shù)器械 三節(jié)棍 如將三根棍的一端連在一起就變成了可用來照相和測量的 三角架 從以上事例 我們看到結(jié)構(gòu)是如何的重要 結(jié)構(gòu)決定了物體的性質(zhì)和形態(tài) 結(jié)構(gòu)不合理 就會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果 結(jié)構(gòu)的本質(zhì) 結(jié)構(gòu)是為了承受力和抵抗變形 貴州一在建大橋坍塌 河北滄州一大橋坍塌造成3人死亡3人傷 在我們這個課里 不去討論廣義的結(jié)構(gòu) 而只限定在 工程結(jié)構(gòu) 的范圍內(nèi) 什么是工程結(jié)構(gòu) 工程結(jié)構(gòu)是指能承受和傳遞外加荷載的承力系統(tǒng) 包括桿 板 殼等構(gòu)件及其組合體 也就是說 工程結(jié)構(gòu)可以是單個的構(gòu)件 如一根桿 一塊板 一條繩 也可以是一個由不同構(gòu)件組合起來的組合體 如一座橋 一張桌子 一架飛機(jī)等 它們都可以叫做工程結(jié)構(gòu) 常常簡稱為結(jié)構(gòu) 工程結(jié)構(gòu)的主要功能就是承受和傳遞各種形式的外載 保證結(jié)構(gòu)的可靠工作 如 秋千的吊索 主要承受拉力 橋梁的橋墩 主要承受壓力 連接齒輪和軸的鍵 主要承受剪力 汽車方向盤的軸 主要承受扭力 單杠的杠體 上面的橫杠 主要承受彎力 為了保證結(jié)構(gòu)的正常工作 這些構(gòu)件必須有對于主要載荷的足夠的承載能力 這是結(jié)構(gòu)設(shè)計中必須考慮的重要問題 二常見結(jié)構(gòu)的類型1 根據(jù)力學(xué)的架構(gòu)與形態(tài)的不同 分為 1 實心結(jié)構(gòu) 這類結(jié)構(gòu)的特征是幾何外形簡單 通常有桿 柱 板 體等之分 特點 能承受較大的壓力 實例 房屋的墻體 水庫的大壩 古代的城墻等 城墻 三峽大壩 金字塔 2 框架結(jié)構(gòu) 其特征是幾何外形較為復(fù)雜 能承受垂直和水平荷載 依據(jù)功能和使用條件的不同 可以設(shè)置成不同框架的組合 框架結(jié)構(gòu)通常由桿件組成 也有用板件組成的 這里的桿或板 可以是實心的 也可以用管材 特點 制作方便 節(jié)省用料 實例 門 窗 塑料大棚的棚體 自行車車體 輸電鐵塔 轉(zhuǎn)臺等 框架結(jié)構(gòu)廠房 框架結(jié)構(gòu) 南京長江大橋 簡易衣櫥 3 殼體結(jié)構(gòu)特征 殼體內(nèi)空 受力合理 形態(tài)穩(wěn)定 殼的幾何形狀有折線形的 圓弧形的和拱形的等 實例 儲油罐 水壺 水杯 火箭 飛船 裝甲車等 儲油罐 水杯 飛船 梟龍戰(zhàn)機(jī) 宋級常規(guī)潛艇 思考 1 摩托車頭盔 常見的都是圓弧形結(jié)構(gòu) 為什么這樣做呢 當(dāng)這種頭盔受到外力沖擊時 外力將由弧面整體分擔(dān)承受 抵抗變形 如果將頭盔做成長方形體或多面形體時 外力將主要由接觸點所在的小平面承受 易使殼體變形 2 聯(lián)系生活 還有那些圓弧形 多面體形殼體結(jié)構(gòu)的實例 自然界中的椰子 桂圓 西瓜 貝類 蛋 龜?shù)?都屬于殼體結(jié)構(gòu) 它們以較薄的外殼 獲得了較大的承受外力的卓越性能 第二節(jié)典型結(jié)構(gòu)案例分析一 單杠結(jié)構(gòu)分析1 單杠的結(jié)構(gòu) 杠體 立柱 拉桿 2 杠體的受力與變形3 立柱 拉桿的受力與變形 二 棚室屋架結(jié)構(gòu)分析1 棚室的荷載恒載 永久性荷載 指作用在結(jié)構(gòu)上長期不變的荷載 如結(jié)構(gòu)自重等 活載 可變性荷載 指作用在結(jié)構(gòu)上可變的荷載 如風(fēng)載 雪載等 偶然荷載 指出現(xiàn)概率很小 一旦出現(xiàn)量值很大且持續(xù)時間很短的荷載 如爆炸力 龍卷風(fēng)等 2 立柱的受力 3 梁的受力4 拱結(jié)構(gòu)的應(yīng)用 第三節(jié)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與穩(wěn)定性一 簡易技術(shù)試驗內(nèi)力如何抵抗外力圖示 彎曲力 內(nèi)力抵抗彎曲力 外力使構(gòu)件發(fā)生變形的同時 構(gòu)件內(nèi)部分子之間隨之產(chǎn)生一種抵抗變形的抵抗力 稱為內(nèi)力 內(nèi)力 就是用來抵抗外力與變形 并力圖使變形部分復(fù)原的力 二 應(yīng)力與強(qiáng)度應(yīng)力 作用在單位面積上的內(nèi)力 應(yīng)力有一個最大值 稱為容許應(yīng)力 對應(yīng)最大內(nèi)力 當(dāng)外力大于內(nèi)力的最大值 或者結(jié)構(gòu)受到的應(yīng)力大于容許應(yīng)力時 結(jié)構(gòu)就會被破壞 結(jié)構(gòu)的最大內(nèi)力越大 要破壞它所需的外力也就越大 也可以說 它的強(qiáng)度越大 強(qiáng)度可以通過應(yīng)力來衡量 如何判斷外力能否破壞結(jié)構(gòu)1 假設(shè)內(nèi)力等于外力 計算出應(yīng)力 與容許應(yīng)力比較 如果大于容許應(yīng)力 結(jié)構(gòu)會被破壞 2 由容許應(yīng)力計算出最大內(nèi)力 如果外力比最大內(nèi)力還要大 則結(jié)構(gòu)會被破壞 一根筷子和一把筷子的故事 古代有幾兄弟經(jīng)常打架 父親就給他們現(xiàn)身說法 一根筷子容易被人折斷 兩根筷子還是容易折斷 三根筷子有點難 十根筷子就折不斷了 從此 幾兄弟便團(tuán)結(jié)起來 試解釋 為何一根筷子容易斷 多根筷子不易斷 答 一根筷子的截面積小 所受應(yīng)力就大 多根筷子一起 截面積變大了 所受應(yīng)力就小了 三 影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素1 形狀 構(gòu)成的形狀略有改變 強(qiáng)度就會改變 2 材料 不同的材料有承受不同應(yīng)力極限的能力 3 材料的連接方式 不同的連接方式 受力傳遞方式和效果不一樣 四 穩(wěn)定性的概念1 擺的平衡與穩(wěn)定穩(wěn)定指的不是狀態(tài)的絕對不變 而是指受擾后 允許狀態(tài)有所波動 但當(dāng)擾動消失后 能重新返回到原平衡狀態(tài) 則為穩(wěn)定 不能回到原有平衡狀態(tài) 為不穩(wěn)定 2 結(jié)構(gòu)穩(wěn)定的含義結(jié)構(gòu)具有阻礙翻到或移動的特性就是結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性 不倒翁 五 影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素1 影響因素 1 結(jié)構(gòu)的形狀 2 重心的位置 2 怎樣增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性盡可能地增大結(jié)構(gòu)的底面積 盡可能地降低結(jié)構(gòu)的整體重心位置 1 減小長細(xì)比 2 利用三角形框架及其組合結(jié)構(gòu) 可以有效地增加結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性 第四節(jié)學(xué)做結(jié)構(gòu)設(shè)計一 壁掛式簡易衣帽架原型制作1 衣帽架的構(gòu)成2 確定設(shè)計方案3 完成設(shè)計制作 銀翼衣帽架 洛佳衣帽架 提拉克衣帽架 帶衣筐的衣帽架 門廳圖片衣帽架 胡桃阿美族衣帽架 二 秋千模型結(jié)構(gòu)設(shè)計1 評價一個參考設(shè)計方案2 秋千結(jié)構(gòu)設(shè)計 輪胎秋