結(jié)構(gòu)設(shè)計導(dǎo)學(xué)案

1、第一章結(jié)構(gòu)與設(shè)計導(dǎo)學(xué)學(xué)案菏澤市牡丹區(qū)第二中學(xué)  于祥理   2010年7月22日 17:02第一章結(jié)構(gòu)與設(shè)計導(dǎo)學(xué)學(xué)案一、學(xué)習(xí)目標(biāo)1、了解結(jié)構(gòu)的涵義,能從力學(xué)的角度理解結(jié)構(gòu)的概念和一般分類。2、簡單結(jié)構(gòu)的受力分析是本章的重點之一，能結(jié)合12種簡單的結(jié)構(gòu)案例,分析結(jié)構(gòu)是如何承受應(yīng)力的。3、能分析影響結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定性的因素。4、能確定一個簡單對象進行結(jié)構(gòu)設(shè)計,并繪制設(shè)計圖紙,做出模型或原型。5、學(xué)會從技術(shù)和文化的角度欣賞和評價一些經(jīng)典結(jié)構(gòu)。同時使自己的設(shè)計作品中注入更豐富的文化內(nèi)涵。二、學(xué)習(xí)過程（一）結(jié)構(gòu) 結(jié)構(gòu)的含義：   &#

2、160;                                                  &

3、#160;       。例：人體結(jié)構(gòu)，分子結(jié)構(gòu)，階級結(jié)構(gòu)，文章的結(jié)構(gòu)，汽車結(jié)構(gòu)，桌子結(jié)構(gòu)，地球結(jié)構(gòu)，。 結(jié)構(gòu)的本質(zhì)：                                  &#

4、160;       。3對結(jié)構(gòu)的理解： 在自然界，相同的物質(zhì)，不同的結(jié)構(gòu)，表現(xiàn)出不同特性的現(xiàn)象處處可見。例：         、         、           、         、

5、60;         、            在社會領(lǐng)域：                              

6、0;                         。 在技術(shù)領(lǐng)域：結(jié)構(gòu)不合理就會產(chǎn)生嚴(yán)重的后果，如橋斷、屋塌、（二）常見結(jié)構(gòu)的類型（從力學(xué)的架構(gòu)與形態(tài)考慮）實心結(jié)構(gòu)·通常是指結(jié)構(gòu)體本身是實心的結(jié)構(gòu)。·舉例：           

7、;  、             、             等，都屬于實心結(jié)構(gòu)。·受力特點：                    

8、60;                                ?？蚣芙Y(jié)構(gòu)· 通常是指結(jié)構(gòu)體由細長的構(gòu)件組成的結(jié)構(gòu)，支撐空間卻不充滿空間。· 舉例：如         

9、60;   、            、           、             、             等

10、。·受力特點：                                                 

11、;             。殼體結(jié)構(gòu)· 通常是指層狀的結(jié)構(gòu)。殼體內(nèi)空，受力合理，形態(tài)穩(wěn)定。·舉例：         、         、           、   

12、      、          、           ·受力特點：                       &#

13、160;                                 。（三）結(jié)構(gòu)的受力  拉力、壓力、剪切力、扭轉(zhuǎn)力、彎曲力。1典型結(jié)構(gòu)分析 單杠結(jié)構(gòu)分析立柱：        

14、0;                                                 

15、0;         。拉桿：                                         

16、;                          。 棚室屋架結(jié)構(gòu)分析                       

17、                                                  

18、。 梁的受力：                                                 

19、0;           。防止梁彎曲變形的方法：                                     

20、60;         等。 拱結(jié)構(gòu)-中間高四周低，呈弧形的曲面。應(yīng)用：                                。這樣的結(jié)構(gòu)既有利于承載，又美觀。2技術(shù)學(xué)科對力的分析與物理學(xué)科

21、受力分析的區(qū)別：物理學(xué)科：分析物體受到的外力的作用，力作用下物體的外部形狀和運動狀態(tài)的改變及其所遵循的規(guī)律。技術(shù)學(xué)科：分析物體受到外力作用后，對物體內(nèi)部結(jié)構(gòu)的影響或要求及其規(guī)律。事物結(jié)構(gòu)合理性的基礎(chǔ)是能夠抵抗來自外界的各種作用力和自身重力的影響。（四）結(jié)構(gòu)的強度與穩(wěn)定性1結(jié)構(gòu)的強度：物體結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力，都以強度表示。而用             來衡量強度， 影響結(jié)構(gòu)強度的因素：        

22、0;    ；             ；             。結(jié)構(gòu)構(gòu)件的連接通常有_、_兩類。（鉸連接、剛連接）2結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性：結(jié)構(gòu)具有阻礙翻倒或移動的特性，影響穩(wěn)定性的因素：            &

23、#160;                                        3結(jié)構(gòu)與功能：           &#

24、160;                                                 &#

25、160;         。（五）簡單結(jié)構(gòu)的設(shè)計1簡單結(jié)構(gòu)的設(shè)計的一般步驟：簡單結(jié)構(gòu)的設(shè)計，是技術(shù)與設(shè)計1關(guān)于設(shè)計基本知識和結(jié)構(gòu)強度、穩(wěn)定性的綜合運用。有關(guān)設(shè)計方案的制定、設(shè)計圖的繪制和設(shè)計方案的評價和優(yōu)化在此處得到應(yīng)用。_；_； _。結(jié)構(gòu)設(shè)計對于我們的日常生活產(chǎn)生重要的影響，它屬于設(shè)計范疇，應(yīng)遵循設(shè)計的一般原則。2結(jié)構(gòu)設(shè)計的目標(biāo)和主要因素結(jié)構(gòu)設(shè)計以一種或幾種功能的實現(xiàn)為基本目標(biāo)，應(yīng)滿足設(shè)計規(guī)范，滿足使用者的基本需求。主要因素：穩(wěn)定性、強度、安全因素、審美需求、個性需要、成本、使用壽命等等。3結(jié)構(gòu)設(shè)計應(yīng)考

26、慮的主要因素：符合使用者對設(shè)計對象的穩(wěn)定性和強度要求，安全因素，公眾和使用者的審美需求，使用者的個性化需要，對設(shè)計對象的成本控制要求和一定的使用壽命等。不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計，應(yīng)考慮的因素各有側(cè)重，但無論在哪一類用途的結(jié)構(gòu)設(shè)計中，安全都是至關(guān)重要的因素。（六）欣賞和評價典型結(jié)構(gòu)設(shè)計：可以從技術(shù)與文化兩個角度進行：技術(shù)角度：結(jié)構(gòu)的使用功能的實現(xiàn)；結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固耐用；結(jié)構(gòu)造型設(shè)計的創(chuàng)意和表現(xiàn)力；材料使用的合理性；工藝制造的精湛程度等。文化角度：結(jié)構(gòu)的文化寓意與傳達；公眾認(rèn)可的美學(xué)原則；反映的時代、民族、習(xí)俗方面的特征；結(jié)構(gòu)的個性特征等。欣賞舉例：趙州橋趙州橋坐落于河北省趙縣，跨汶水，隋大業(yè)年間由著名匠師李春修

27、建，是當(dāng)今世界上年代最久、跨度最大的敞肩型石拱橋。趙州橋結(jié)構(gòu)新奇，造型美觀。技術(shù)角度：    1功能：它是一座單拱橋，橋洞不是普通半圓形，而像一張弓，橋面平坦寬闊，成為“坦拱”，兼顧了水陸交通，方便了車馬通行。2結(jié)構(gòu)設(shè)計：趙州橋橫跨在洨河上，是世界著名的古代石拱橋，也是造成后一直使用到現(xiàn)在的最古的石橋。歷經(jīng)一千三百多年的風(fēng)風(fēng)雨雨，石橋依然保持著原來的風(fēng)姿，足見它的結(jié)構(gòu)之堅固。趙州橋最大的科學(xué)貢獻在于它的“敞肩拱”的創(chuàng)造。趙州橋設(shè)計巧妙絕倫，全橋只有一個大拱長達37.4米，在當(dāng)時可算是世界上最長的石拱。橋洞象一張弓，大拱的兩肩上各有兩個小拱。在大拱的兩肩，砌了4個并

28、列的小孔，既增大了流水通道、減小了流水沖力、加速泄洪，又節(jié)省了石料，減輕了橋身重力，增強了橋身的穩(wěn)定性，保證了橋在一千三百多年的歷史中，經(jīng)受住無數(shù)次洪水的沖擊、8次大地震的搖撼以及無數(shù)車輛的重壓。李春所設(shè)計的趙州橋，其結(jié)構(gòu)的強度和穩(wěn)定性科學(xué)合理。3技術(shù)施工：    趙州橋的石拱由28道拱圈縱向并列砌成，每道拱圈可獨立站穩(wěn)，自成一體，既便于施工，又利于單獨修葺。這樣大跨度的坦拱，對橋臺水平推力很大。建造難度高。而橋臺卻是既淺又小的普通矩形，厚度僅為1549m，由5層排石壘成，其地基是承載力較小的亞黏土。在這樣的地基上，用這樣小的橋臺，建這樣大跨度的石拱橋，在世界上是

29、罕覓的。   文化角度：趙州橋形式優(yōu)美。和四周的景色配合得十分和諧。趙州橋的弧形平拱和敞肩小拱給人以巨身輕靈、躍躍欲飛的動感。橋兩邊的欄板和望柱上，雕有各種精美圖案，刀法蒼勁，造型生動，線條剛勁之中見柔和。穩(wěn)重之中顯輕靈，雄偉之中含雋永。主拱頂上有一塊雕著龍頭的龍門石，八瓣蓮花的仰天石點綴于橋兩側(cè)。這些雕像，寄寓著大橋不受水害、長存永安的愿望。趙州橋在中外橋梁史上占有十分重要的地位，對我國以后的橋梁建筑有著深遠的影響。從技術(shù)和文化的角度欣賞結(jié)構(gòu)之外，還應(yīng)結(jié)合經(jīng)典結(jié)構(gòu)設(shè)計者的歷史背景、設(shè)計思想、設(shè)計風(fēng)格等全面分析。【相關(guān)資料】建好橋后，中央派人來驗收，馬上成了樣板工程，又實用

30、又美觀，唐代詩人張鷟用“初云出月，長虹飲澗”來贊美，連唐代開元年間的中書令張嘉貞（宰相之一）也寫了銘文，1991年9月，趙州橋被美國土木工程師學(xué)會選定取為第十二個“國際土木工程里程碑”，可惜的是有關(guān)李春的生平史書卻沒有太多記載，但我們后人絕對不會忘記隋朝這個普通的橋梁技術(shù)員。三、結(jié)構(gòu)設(shè)計的思想和方法：                         

31、0;                                     。四、熱點問題北京奧運主會場結(jié)構(gòu)設(shè)計，各種體育場館的結(jié)構(gòu)設(shè)計；三峽工程結(jié)構(gòu)設(shè)計； 野外輸電線路的設(shè)計； 現(xiàn)代家具結(jié)構(gòu)的設(shè)計；五、知識能力訓(xùn)練 汽車的引擎

32、蓋在結(jié)構(gòu)中屬于哪種類型（    ）A實體結(jié)構(gòu)   B框架結(jié)構(gòu)        C殼體結(jié)構(gòu)    D其它 吊蘭支撐架使用三角形支架結(jié)構(gòu)，而不用由一根直桿挑起的結(jié)構(gòu)，這說明以下哪個因素（    ）影響著結(jié)構(gòu)強度？A、材料   B、形狀   C、構(gòu)件   D、連接方式 在自行車家族中，有性能各異的不同車型。如裝有輔助小輪的童車，雙梁載重車，彎梁女式車，雙座雙蹬的雙人

33、車等，這些特殊功能的實現(xiàn)，是因為設(shè)計者改變了（    ）。A車的自重    B車的材料       C車的結(jié)構(gòu)    D車的大小 一組積木塊能組裝成多種建筑模型，這種“積木原理”說明了結(jié)構(gòu)的一個重要特性是（   ）A、穩(wěn)定性    B、承載性   C、結(jié)構(gòu)對系統(tǒng)性能的決定性   D、強度 建筑工程中廣泛應(yīng)用了三角形，房子、橋梁的桁架結(jié)構(gòu)大多數(shù)是由多個三角形構(gòu)

34、成。這是運用了三角形的什么原理（    ）A三角形的穩(wěn)定性   B。三角形的結(jié)實   C。三角形用料少     D。三角形簡單      家用落地風(fēng)扇的底座一般做得比較重，這是為了（    ）。A.增加風(fēng)扇的強度  B.增加風(fēng)扇的穩(wěn)定性  C.安裝電線的需要  D.更加美觀 小蘭家的茶幾的一個鐵質(zhì)腳斷裂了，她最好采用那種連接方式進行修補 (    

35、 )。A焊接     B榫接     C膠接     D鉚接8可以用受力結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性來解釋的事實是  (     )。A 、拔河的繩子斷裂      C 、雞蛋在某種情況下可以承受很大的外力B 、廣告牌被臺風(fēng)吹倒    D 、耳機與電腦主機的插口接觸不良，聽不到音樂9殼體結(jié)構(gòu)是我們常見的結(jié)構(gòu)之一，殼體結(jié)構(gòu)的物體與我們的生活息息相關(guān)。（1）下列物體不屬于殼體結(jié)構(gòu)的是  (      )    A飲水杯    B油罐    C紅磚    D籃球（2） 自然界中殼體結(jié)構(gòu)的物體很多，如：   &