结构与设计 省赛获奖

《技术与设计2》结构与设计1流程与设计2系统与设计3控制与设计4第一单元结构与设计人们每天都在与各种各样的结构打交道。一、常见结构的认识

内容二、稳固结构的探析

三、简单结构的设计

四、经典结构的欣赏

重点重点一、常见结构的认识1、无处不在的结构2、结构与力3、结构的类型

学习目标：1、了解结构的含义2、从力学的角度理解结构的概念和一般分类3、结合1-2种简单的结构案例，分析结构是如何受力的蜂巢一、无处不在的结构人体骨骼科罗拉多大峡谷

希腊帕特农神庙（又称雅典娜神庙）

社会领域也普遍存在结构学校企业文章

世界上任何事物都存在结构,结构多种多样并且决定着事物存在的性质。任何一件事物都有自己的结构，因为一件事物只要它存在，那它就一定会有自己结构。可以说结构无处不在。那结构指得是什么?结构：是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。案例分析苍耳子与尼龙搭扣鸟与飞机鹰眼与导弹跟踪系统思考:生产生活中还有哪些产品的结构是受到自然界事物结构的启发而产生的？合理的结构是事物存在的基础,那结构不合理,又会产生什么后果？

P4魁北克大桥的坍塌。[思考]：大桥坍塌的原因是什么？马上行动P4二、结构与力

从力学角度来说,结构是指可承受一定力的架构形态,它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。

一个设计合理的结构应该能承受外界的各种作用力，抵抗各种变形。例如:桥梁桥面的受力自身重力、压力、大风的作用力、桥墩对桥面的支撑力等二、结构与力2、构件的受力形式受拉物体所承受的拉拽力受压构件承受使之被挤压的力受剪切两个距离很近,大小相等,方向相反,且作用于同一物体上的平行力受扭转反方向向物体两端均匀施力,使物体发生扭转形变的力受弯曲构件承受使之产生弯曲的力马上行动：P5马上行动：P6探究:P7

构件的受力的实质:结构受力后内部质点发生改变从而使结构产生变形三、结构的类型依据结构力学的分类：

实体结构、框架结构、壳体结构。实体结构：结构体本身是实心受力特点：外力分布在整个体积中框架结构：由细长的构件组成（支撑空间而不充满空间）受力特点：既能承受竖向重力载荷，也能承受水平方向的载荷壳体结构：层状的结构受力特点：外力近似均匀作用在结构体的表面上从力学角度分析化工生产中常用的高压气罐为什么多采用球体或近似球体？埃菲尔铁塔上部的框架结构埃菲尔铁塔底座的实体结构在实际生活中,很多结构是组合结构:三、结构的类型小试验（2）——壳体结构的受力情况马上行动：P10作业：Ｐ101、2、3二稳固结构的探析1、结构与稳定性2、结构与强度3、结构与功能学习目标：1、能通过技术试验分析影响结构稳定性和强度的因素，并写出试验报告2、理解结构与功能的关系超高的车辆容易翻倒1、结构与稳定性什么是结构的稳定性？——结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力丧失稳定性：翻倒（倒塌）。

影响结构稳定性的主要因素?P13案例分析摄影棚的摄像机为什么采用三角架支撑?A字形结构桁架结构（三角形桁架：几何不变体系）三角形是框架结构中最基本的形状，稳定结实，所用材料最少。武汉天兴洲长江大桥结构的稳定性与结构的几何形状有关结论1:

不倒翁结构的稳定性与支撑面积大小(结构的底座)有关:面积大,稳定性好。

结论2:落地灯

比萨斜塔重心所在点的垂线落在支撑面内,就是稳定.结构的稳定性与重心位置有关（重心落在支撑面内，越低越稳定）结论3:P13案例分析\马上行动6b1、结构的形状2、结构与地面接触所形成的支撑面积的大小3、重心位置影响结构稳定性的主要因素：P11马上行动结构的稳定性在日常生活中有广泛的应用，不稳定的结构也可以实现某些功能

例如：不稳定结构的利用跨栏地震预报仪\躺椅请同学列举生活中利用不稳定的结构来实现一定功能的例子：2、结构与强度运沙船撞上325国道广东佛山九江大桥的桥墩，造成大桥南岸200米桥面坍塌应力——构件的单位截面上所产生的内力σ＝F/S应力是构件强度的基本指标；当应力达到某一限值时,结构就会遭到破坏.构件——组成一个较复杂结构的不同部分内力——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，产生的一种抵抗力那结构的强度指什么?:是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力.P17马上行动

影响结构强度的主要因素有哪些？

（1）结构的形状①结构的外部形状结构不同的三面墙，哪一面墙的强度最好？A、三角形框架结构：工程中最基本的形状之一，结实、稳定、材料最少。在四边形、六边形构件中，加上三角形支撑件，就可大大增加构件的牢固程度。

Ｂ、钻石与正四面体结构

Ｃ、恐龙与拱形结构②结构的构件截面形状工字钢：矩形截面梁竖放强度好于横放（2）结构的材料阅读：梁结构的材料与强度混泥土擅长抗压力，而钢筋擅长抗拉力钢筋不同的材料有不同的连接方式。连接方式不同，结构的强度也不同，结构构件的连接方式有：1）铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可相对转动，具体有合页连接、松螺栓、松铆等。

（3）结构的连接方式2）刚连接：被连接的构件在连接处既不能相对移动，也不能相对转动，具体有榫接、胶接、焊接等。1．对一个用4根小木条钉成的相片框,使它更牢固的做法是什么?2．在自行车各部件之间的连接中,三角架属于

连接；

刹车连杆之间属于

连接；

辐条与钢圈之间属于

连接。

马上行动：P20（1）（2）（3）3、比较下图中同一结构的几种连接方式,请预言哪种连接方式的强度更好。影响结构强度的主要因素:

1、结构的形状

2、结构的材料

3、构件之间的连接方式图示为某公司简易不锈钢晒衣架广告，两个人挂在衣架上进行技术试验，问： 1.如果该晒衣架强度不够，可能损坏的部位有哪些?2.如果该晒衣架稳定性不够，请提出改进措施。综合练习：3、结构与功能结构不仅是事物存在的一种形式，而且结构对事物的功能和作用产生着直接影响，结构的改变可能导致功能的变化理解结构与功能的关系P21马上行动

例举生活中因结构改变改变导致功能改变的事例P23练习1、2、3课后调查作业

收集一些建筑倒塌的案例，从结构稳定性的角度分析倒塌的原因，试着谈谈你的改进意见。第三节简单结构的设计1、结构设计应考虑的主要因素2、简单结构的设计案例学习目标：1、熟悉设计一个简单结构应考虑的主要因素。2、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。1）、结构设计的重要性1、结构设计应考虑的主要因素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。结构设计：结构设计：结构设计：

建筑外形就像是一只被扭曲的正方形油炸圈；两座竖立的塔楼向内倾斜，倾角很大；塔楼之间被横向的结构连接起来，总体形成一个闭合的环。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。2）、结构设计的目标及要求结构设计应以一种或几种功能的实现为基本目标,满足使用者的基本需要,应满足设计规范。例如：儿童自行车的结构设计,首先应以代步、锻炼儿童的手脚协调能力为设计目标,同时要满足童车结构设计的国家标准和规范要求,如自行车的链轮、链条、车把、车闸有一定的要求，否则设计应视为不合格。

马上行动：

列出你所知道或听说过的关于结构设计类的国家标准或规范。生活中:

工农业生产中：食品的安全标准药品的名称阅读：商业建筑设计规范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结构设计考虑的主要因素：案例分析：户外广告牌结构设计中的抗风问题马上行动P26思考：下列机构设计考虑的主要因素是什么？居室装修窗户防盗网汽车外型设计2、简单结构的设计案例设计项目：鸡蛋保护器1、装置从二楼高掉下不摔坏

2、鸡蛋不碎

3、落下的地点正确

设计要求：设计分析：？设计准备：1）、制作材料和连接材料：？2）、必备工具：？设计方案：

作业：P29练习2

要求（1）画出草图；（2）例出使用的材料和工具；（3）简述结构特点。四经典结构的欣赏

学习目标：1、学会观察结构的实用性和美2、能从技术和文化的角度欣赏并评价典型结构设计的案例

优秀的结构设计不仅表现在结构的实用功能上,也表现在形式上,特别是功能与形式的统一上。古今中外许多能工巧匠把结构的功能与形式恰当地结合起来,形成了一些经典的结构。

如何赏析结构设计作品？赏析结构设计作品,可从技术与文化两个角度进行。（1）技术的角度主要有：结构功能、稳固耐用、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。（2）文化的角度主要有：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。阅读：课本30页案例分析赵州桥

赵州桥又名安济桥，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，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）。赵州桥距今已1400年，经历了10次水灾，8次战乱和多次地震，特别是1966年邢台发生的7.6级地震，邢台距这里只有40多公里，这里也有四点几级地震，赵州桥都没有被破坏。

著名桥梁专家茅以升说，先不管桥的内部结构，仅就它能够存在1300多年就说明了一切。1963年的水灾大水淹到桥拱的龙嘴处，据当地的老人说，站在桥上都能感觉桥身很大的晃动，但安然无事。据记载，赵州桥自建成至今共修缮8次。在主拱券的上边两端又各加设了二个小拱，一是可节省材料，二是减少桥身自重（减少自重15%），而且能增加桥下河水的泄流量。

饕餮,最贪吃,能吃能喝,常饰于鼎的盖子上。因它能喝水,几乎在古代桥梁外侧正中都能见到,防止大水将桥淹没。

赵州桥栏板上的饕餮(仿隋朝栏板）

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”，并在桥北端东侧建造了“国际土木工程历史古迹”铜牌纪念碑。案例分析：飞檐、斗拱（课本31页）岳阳楼

飞檐5层，从楼的纵向看各层排檐与楼名直接有关，形如黄鹤，展翅欲飞。整座楼的雄浑之中又不失精巧，富于变化的韵味和美感。

黄鹤楼斗拱

斗拱是中国木构架建筑特有的结构构件，在结构上挑出承重，并将屋顶的大面积荷载经斗拱传递到柱上。它有一定的装饰作用，又是屋顶和屋身的过渡。此外，它还是封建社会森严的等级制度的象征和重要的建筑尺度衡量标准。斗拱一般使用在高级的官式建筑中，称为大式建筑。因为斗拱的重要性，历代建筑对它十分重视，使它成为判断建筑时代的重要标志之一。

释迦木塔位于应县城内西北佛宫寺内，俗称应县木塔。建于辽清宁二年（公元1056年），金明昌六年（公元1195年）增修完毕。是我国现存最高最古的一座木构塔式建筑。为全国重点文物保护单位。应县木塔的设计，广泛采用斗拱结构，全塔共用斗拱54种，每个斗拱都有一定的组合形式，设计科学严密，构造完美，巧夺天工，是一座既有民族风格、民族特点，又符合宗教要求的建筑，在我国古代建筑艺术中可以说达到了最高水平，即使现在也有较高的研究价值。应县木塔

中国古建筑以木材、砖瓦为主要建筑材料，以木质框架结构为主要的结构方式。此结构方式，由立柱、横梁、顺檩等主要构件建造而成，各个构件之间的结点以榫卯相吻合，构成富有弹性的框架。木构架结构有很多优点。首先，承重与围护结构分工明确，屋顶重力由木构架来承担，外墙起遮挡阳光、隔热防寒的作用，内墙起分割室内空间的作用。由于墙壁不承重，这种结构赋予建筑物以极大的灵活性。其次，有利于防震、抗震。木构架结构很类似今天的框架结构，由于木材具有的特性，且构架的结构所用斗拱和榫卯又都有若干伸缩余地，因此在一定限度内可减少由地震对这种构架所引起的危害。“墙倒屋不塌”形象地表达了这种结构的特点。中国古代建筑的特点中国古典家具榫卯结构欣赏

古代的木工技艺一直是中国古典家具中令人神往的一面，木工运用巧妙的构思创造出传奇般的榫卯结构。中国榫卯的起源可能比汉字还要早。早在7000年前的河姆渡文化中，榫卯技术已经出现在原始先民们居住的木结构的房子中。榫卯是中国建筑中最早具有科学设计意义的语言，在我们民族文明发展史上，如同汉字的发明源远流长、自成体系。家具发展规律是传承了传统建筑木结构原理。传统建筑的精华是以无与伦比、错综复杂的榫卯斗拱设计而赋予它生命的。经典的家具如同建筑的浓缩，让我们更容易体会先民们的智慧。

中国传统家具的榫卯结构到明代达到高峰。海外性坚质细的硬木因郑和下西洋而不断进入中国。使匠师们对于硬木操作积累了丰富的经验，把复杂而巧妙的榫卯结构按照他们的意图制造出来。构件之间，完全不用金属钉子。全凭榫卯就可以做到上下、左右、粗细斜直连接合理，面面俱到。其工艺之精确，扣合之严密，使人有天衣无缝之感。硬质材料对榫卯要求特别高，这是硬质材料本身的特点所致，它不像其他软木那样有耐受性。硬质木材顾名思义就是一个“硬”字，大凡硬木都坚而脆，无伸缩性。

榫卯必须做得松紧得宜、科学合理，如果榫大眼小，装榫时用力过大则易开裂，榫小眼大则易脱落。而软木榫眼，一般榫大眼小，用力装榫，打入眼中，眼不裂而榫则压缩变小不会损坏。标准要求是：硬木榫用锤子轻轻敲打可以装入眼中，即不裂开，也不脱落。明式家具制造工艺技术之精湛，结构之合理可以说是史无前例的，在使家具达到所需要的力学强度的同时，又实现了功能与形式的完美统一。

实践活动:

搜集本地的古建筑图片，从功能、结构、材料、和审美等角度进行分析。阅读：案例分析蛋形椅（课本32页）