技术与设计2--结构与设计ppt课件

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1、蜂巢蜂巢 蜂巢的结构精巧又美观蜂巢的结构精巧又美观 蜂巢的结构用材最少，容积最大蜂巢的结构用材最少，容积最大 蜂房是六角形的，蜂房是六角形的，0.073毫米的巢毫米的巢壁，蜂房微微向内倾斜，排列成壁，蜂房微微向内倾斜，排列成行，但彼此嵌合得天衣无缝，构行，但彼此嵌合得天衣无缝，构成一个整体，牢固无比。重成一个整体，牢固无比。重40克克的蜂房，却能容纳的蜂房，却能容纳2000克蜜蜂。克蜜蜂。科罗拉多大峡谷 1.1.无处不在的结构无处不在的结构吉隆坡双子大厦吉隆坡双子大厦白金汉宫 克里姆林宫 故宫 布达拉宫 长城赵州桥 埃菲尔铁塔卢浮宫 看了以上精妙绝伦的建筑，我们不禁为设看了以上精妙绝伦的建筑，

2、我们不禁为设计师们精彩的设计艺术而感叹！计师们精彩的设计艺术而感叹！大家也注意到这些建筑使用的材料没什么大家也注意到这些建筑使用的材料没什么特殊，却千姿百态，风格迥异，它们在设特殊，却千姿百态，风格迥异，它们在设计上有什么不同？计上有什么不同？主要是结构不同。主要是结构不同。那么，什么是结构呢？那么，什么是结构呢？结构（结构（structure)：是指事是指事物的各个组成部分之间的物的各个组成部分之间的有有序序搭配和排列。搭配和排列。世界上任何事物都存在结构世界上任何事物都存在结构,结构多种多样且决定着事物结构多种多样且决定着事物存在的性质。存在的性质。石墨与金刚石金刚石石墨苍耳子苍耳子 植物

3、形态一年生草本，三角状卵形，先端锐尖，基部心形。边缘有缺刻或35浅裂，有不规则粗锯齿，两面有粗毛；头状花序顶生或腋生，雌雄同株，雄花序在上，球形，花冠筒状，5齿裂；雌花序在下，卵圆形，外面有钩刺和短毛。外面有钩刺和短毛。花期710月，果期811月。生于荒地、山坡等干燥向阳处。分布于全国各地。案例案例1与尼龙搭扣与尼龙搭扣案例2人类飞翔的梦想源于展翅高飞的鸟，人类飞翔的梦想源于展翅高飞的鸟，鸟因为有它自由流畅的体形和翅膀结鸟因为有它自由流畅的体形和翅膀结构，飞机原型源于飞鸟形体结构的仿构，飞机原型源于飞鸟形体结构的仿生。生。鹰眼鹰眼与导弹跟踪系统与导弹跟踪系统马上行动马上行动在生产生活中那些产品

4、的结构是受到自然物在生产生活中那些产品的结构是受到自然物体的结构的启发而产生的体的结构的启发而产生的?请阅读P4魁斗克大桥的坍塌魁斗克大桥的坍塌 结构与力结构与力 从力学角度来说，从力学角度来说，结构结构是指可承受一定力的是指可承受一定力的架构形态，架构形态，它可以抵抗能引起形状和大小改它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。变的力。每个物体都有它的特定的每个物体都有它的特定的架构形态架构形态，这种架，这种架构形态体现着它的结构。构形态体现着它的结构。一个较复杂的结构由许多不同的部分组成，一个较复杂的结构由许多不同的部分组成，这些组成部分通常称为这些组成部分通常称为构件构件。如自行车的车轮，它是由

5、辐条、轮胎、车圈、如自行车的车轮，它是由辐条、轮胎、车圈、气门等气门等构件构件组成的。组成的。2.构件的受力形式构件的受力形式受拉受拉受剪切受剪切受弯曲受弯曲受扭转受扭转受压受压1.受拉受拉2.受压受压3.受剪切受剪切4.受扭转受扭转5.受弯曲受弯曲3.请连线，把左右对应的项目连接起来：请连线，把左右对应的项目连接起来：A.构件承受使之产生弯曲的力构件承受使之产生弯曲的力B.构件承受两个矩离很近、大构件承受两个矩离很近、大小相等、方向相反的平行力小相等、方向相反的平行力C.构件承受使之被挤压的力构件承受使之被挤压的力D.构件承受拉拽力构件承受拉拽力E.构件两端承受方向相反的均构件两端承受方向相

6、反的均匀的力，使它发生扭转形变匀的力，使它发生扭转形变马上行动 结构的类型结构的类型实体结构实体结构框架结构框架结构壳体结构壳体结构结构的类型结构的类型组合结构组合结构 实体结构实体结构结构体是结构体是实心实心的。的。受力情况：外力分布在受力情况：外力分布在整个体积整个体积中。中。举例：实心墙、实心柱、举例：实心墙、实心柱、实心球、大坝。实心球、大坝。框架结构：由细长的构体组成框架结构：由细长的构体组成。支撑空间而不充满空间。支撑空间而不充满空间。受力情况：受力情况：空间框架空间框架体。如体。如铁塔架，脚手铁塔架，脚手架，建筑框架体。架，建筑框架体。壳体结构壳体结构受力特点：外力作用在受力特点

7、：外力作用在结构体的结构体的表面表面上。上。特别特别是当顶部受到压力时，是当顶部受到压力时，它能将力均匀扩散。它能将力均匀扩散。经典壳体建筑欣赏。悉悉尼尼歌歌剧剧院院 壳体结构：经典壳体建筑欣赏。广州新体育馆广州新体育馆国家大剧院国家大剧院练习：当出现交通事故时，摩托车手的头盔是如何避免外力对头骨的撞击的？动动脑找一找动动脑找一找1、栅栏、栅栏 、圆形陶瓷装饰品、圆形陶瓷装饰品 、冰山、冰山、高层建筑的穹顶、钢化玻璃锅盖、高层建筑的穹顶、钢化玻璃锅盖 、竹排、竹排、汽车外壳、汽车外壳 、人的头盖骨、人的头盖骨 、埃菲尔铁塔、埃菲尔铁塔0、头盔、头盔 11、大坝大坝3111675481092 实

8、体结构：实体结构：框架结构：框架结构：壳体结构：壳体结构：组合结构：组合结构：翻倒的自行车翻倒的自行车风中摇坠的行人风中摇坠的行人二、稳固结构的探析二、稳固结构的探析1、结构与稳定性、结构与稳定性2、结构与强度、结构与强度3、结构与功能、结构与功能 思考：同样在台风的破坏下，为什么有一些树、房子或广告牌等被刮思考：同样在台风的破坏下，为什么有一些树、房子或广告牌等被刮倒，而其它的却稳如泰山一点都不受台风影响呢？倒，而其它的却稳如泰山一点都不受台风影响呢？结构的稳定性：是指结构在荷载的作用下，维持原有平衡状态的能力。这是结构的重要性质之一。1.什么叫做结构的稳定性？什么叫做结构的稳定性？在建筑中

9、必须考虑到结构的稳定性。在日常生活设计产品时也要考虑到结构的稳定性。2.影响结构稳定性的主要因素影响结构稳定性的主要因素比萨斜塔“斜而不倒”影响结构稳定性的主要因素影响结构稳定性的主要因素 结论结论1：结构的稳定性结构的稳定性与重心的位置与重心的位置的高低有关。的高低有关。问题：问题：你是如何理解你是如何理解支撑面支撑面和和接接触面触面的呢？请你说说图的呢？请你说说图13中那个椅中那个椅子最稳定？对支撑面而言，说说在图子最稳定？对支撑面而言，说说在图13中哪个最大哪个最小？中哪个最大哪个最小？图图1图图2图图3 结论结论2：结构的稳定性与结构与地面接触所结构的稳定性与结构与地面接触所形成的形成

10、的支撑面支撑面的大小有关。的大小有关。结论结论2：结构的重心落在支撑面内。：结构的重心落在支撑面内。静态自行车静态自行车 结论结论3：结构的稳定性与结构的形状有关。：结构的稳定性与结构的形状有关。问题问题：三角形和四边形那个结构最稳定？：三角形和四边形那个结构最稳定？你能说出生活中应用三角型稳定性的事例吗？你能说出生活中应用三角型稳定性的事例吗？相机支撑架相机支撑架 结论结论3：结构的稳定性与结构的形状有关。：结构的稳定性与结构的形状有关。桁架桁架3.结构稳定性的应用结构稳定性的应用 例如在地震多发地区，人们将酒瓶之类的物体倒置在地上，利用这一不稳定的结构实现感知地震的功能。一方面一方面人们利

11、用稳定的结构抵抗外力、承受负载。另一方另一方面人们又利用不稳定的结构实现某些功能。2 2 结构与强度结构与强度 结构的强度是指结构具有抵抗被外力破坏的能力。结构的强度是指结构具有抵抗被外力破坏的能力。海啸大坝拔河：绳子的强度拔河：绳子的强度影响结构强度的主要因素影响结构强度的主要因素一、结构的形状一、结构的形状 三角形是框架结三角形是框架结构最基本的形状之一，构最基本的形状之一，结实、稳定、材料最结实、稳定、材料最少。在四边形、六边少。在四边形、六边形构件中，加上三角形构件中，加上三角形支撑件，就可大大形支撑件，就可大大增加构件的牢固程度。增加构件的牢固程度。1、结构的外部形状、结构的外部形状

12、去掉这根铁棒行吗？影响结构强度的主要因素影响结构强度的主要因素 一、结构的形状一、结构的形状2、结构的构件横截面形状、结构的构件横截面形状不同横截面形状的构件所能承受力的程度是不一样的。不同横截面形状的构件所能承受力的程度是不一样的。金刚石分子为四面体，每个四面体有四个角、四个面，金刚石分子为四面体，每个四面体有四个角、四个面，且每个面为三角形。且每个面为三角形。二、使用的材料二、使用的材料结构的强度与材料有关结构的强度与材料有关纸杯钢杯塑料杯三、构件之间的连接方式三、构件之间的连接方式 铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但能相对转动。能相对

13、转动。铰连接铰连接刚连接刚连接 刚连接：被连接的构件在连接处既不能相对移动，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。也不能相对转动，具体有榫接、胶接、焊接等。榫接榫接胶接胶接焊接焊接影响结构强度的主要因素影响结构强度的主要因素 结构的强度与结构的强度与结构的形状结构的形状、使用的材料使用的材料、构件之构件之间的连接方式间的连接方式等因素有密切的关系。等因素有密切的关系。结构不仅是事物存在的一种形式，而且结构不仅是事物存在的一种形式，而且对事物的功能和作用产生着直接影响，对事物的功能和作用产生着直接影响，结构的改变结构的改变可能导致可能导致功能的变化

14、功能的变化。结构与功能结构与功能结构的改变导致功能的结构的改变导致功能的改变改变结构决定着事物的性质，结构决定着事物的性质，也直接影响事物的功能也直接影响事物的功能 结构设计个性化需求个性化需求强度强度功能功能成本成本安全安全寿命寿命稳定性稳定性美观美观其他其他结构设计的目标和主要因素结构设计的目标和主要因素赏析结构设计作品，可从技术与文化两个角度进行。技术角度：使用功能、稳固耐用、造型设计的创意和表现力、材料合理性、工艺精湛程度等。文化角度：文化寓意与传达，美学原则，反映时代、民族、习俗方面特征，个性特征等。课堂小结三、结构强度：三、结构强度：结构具有的抵抗被外力破坏的能力。影响结构强度的因

15、素：影响结构强度的因素：1.材料材料 2.形状形状 3.连接方式连接方式铰连接铰连接刚连接刚连接实体结构实体结构壳体结构壳体结构框架结构框架结构二、结构稳定性：二、结构稳定性：是指结构在荷载的作用下，维持原有平衡状态的能力。影响结构稳定性的因素：影响结构稳定性的因素：1.重心的位置的高低重心的位置的高低 2.结构与地面接触所形成的支撑面的大小。结构重心落在支撑面内。结构与地面接触所形成的支撑面的大小。结构重心落在支撑面内。3.结构的形状结构的形状小试身手 1、吊兰支撑架使用三角形支架结构，而不、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，这说明以下哪用由一根直杆挑起的结构，这说明

16、以下哪个因素（个因素（）影响着结构强度）影响着结构强度？A材料材料 B形状形状 C构件构件 D连接方式连接方式B 2、分别在一根竹竿和一根同样尺寸的脆性分别在一根竹竿和一根同样尺寸的脆性塑料杆上不断加挂相同质量的重物，竹竿塑料杆上不断加挂相同质量的重物，竹竿比脆性塑料杆能挂更多重物而不会断裂，比脆性塑料杆能挂更多重物而不会断裂，说明在这个试验中影响结构的强度主要是说明在这个试验中影响结构的强度主要是：（：（）A材料材料 B结构的形状结构的形状 C构件横截面形状构件横截面形状 D构件的连接方式构件的连接方式A 3、某些支撑阳台的梁做成如下图所示形状、某些支撑阳台的梁做成如下图所示形状，这主要是出

17、于对（，这主要是出于对（）的考虑。）的考虑。A美观美观 B强度强度 C安装安装 D稳定稳定性性墙体台面挑梁B 4、使用、使用A字形（人字）梯，往往在梯子中字形（人字）梯，往往在梯子中间用一根拉杆或绳子固定，其主要目的是间用一根拉杆或绳子固定，其主要目的是（）A增加梯子强度增加梯子强度 B减小人对梯子的压力减小人对梯子的压力 C增加梯子的稳定性增加梯子的稳定性 D促使梯子美观促使梯子美观C如图所示，某村庄旁边的小河上原有一座限重如图所示，某村庄旁边的小河上原有一座限重1.51.5吨的简易梁式桥。吨的简易梁式桥。桥下的河水较浅，不能通航。现在由于经济的发展运输量有了极桥下的河水较浅，不能通航。现在

18、由于经济的发展运输量有了极大的增加必须使桥梁的承重能力加以提高。但是又不能把桥拆掉大的增加必须使桥梁的承重能力加以提高。但是又不能把桥拆掉后重新再建因为这是该村唯一的公路桥。那么我们应该如何进行后重新再建因为这是该村唯一的公路桥。那么我们应该如何进行改进，设计出符合要求的桥梁结构呢改进，设计出符合要求的桥梁结构呢?请同学们设计出请同学们设计出3 3种以上的改种以上的改良方案。良方案。选择合适的材料制作斜拉索，并在桥选择合适的材料制作斜拉索，并在桥两侧安装足够强度的立柱。两侧安装足够强度的立柱。由于小河不能通航，所以可以增加由于小河不能通航，所以可以增加一个或几个桥墩来加大承重。一个或几个桥墩来加大承重。在桥面下增加拱形结构，在不影响在桥面下增加拱形结构，在不影响桥面通行的情况下，可以增加桥梁桥面通行的情况下，可以增加桥梁的承重。的承重。在桥的两侧增加钢制的三角形桁架结在桥的两侧增加钢制的三角形桁架结构。构。