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1、第一章 结构与设计 第一节 初识结构,技术与设计,学习目标,1.知道结构的含义 2.掌握结构的分类,故宫,白金汉宫,克里姆林宫,布达拉宫,长城,卢浮宫,埃菲尔铁塔,赵州桥,看了以上精妙绝伦的建筑,我们不禁为设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特殊,却千姿百态,风格迥异,它们在设计上有什么不同? 主要是结构不同。 那么,什么是结构呢?结构与设计具有什么关系呢?,一、结构的涵义 “结构”一词,对同学们来说可能并不陌生。请同学们想一想,在学习其它课程中,有哪些课程提到过“结构”? 在生物课中提到过:人体的结构;在政治课里有社会结构;在化学和物理中,有物质结构、分子结构
2、、原子结构;在语文课里接触过:文章的结构;在地理课中有地质结构 等,结构是指物体的各组成部分之间的搭配、排列及其相互关系。结构的各组成部分,通常称为构件。 物体的主体框架与构造形式,称为架构。,同样的三根棍,首尾相连,就成了武术器械“三节棍”,如将三根棍的一端连在一起就变成了可用来照相和测量的“三角架”。 从以上事例,我们看到结构是如何的重要,结构决定了物体的性质和形态,结构不合理,就会产生严重的后果。 结构的本质:结构是为了承受力和抵抗变形。,贵州一在建大桥坍塌,河北沧州一大桥坍塌造成3人死亡3人伤,课本结构实例展示,例1,板凳由哪些部分组成?形状有哪些特点?,塔吊为什么有如此大的力气? 为
3、什么使用钢缆而不是用钢筋?,例2,例3 为什么要用这种材料? 是否易弯曲?弹性?撤去外力?,提问:板凳、吊绳和蛇皮管灯问什么要制成那样呢?,物体的结构是由物体的功能和需要决定的,总结: 物体的功能和需要结构物体的性质和形态,为了保证结构的正常工作,这些构件必须有对于主要载荷的足够的承载能力。这是结构设计中必须考虑的重要问题。 二 常见结构的类型 1、根据力学的架构与形态的不同,分为: (1)实心结构:这类结构的特征是几何外形简单,通常有杆(柱)、板、体等之分。 特点:能承受较大的压力。 实例:房屋的墙体、水库的大坝、古代的城墙等。,城墙,三峡大坝,金字塔,(2)框架结构:其特征是几何外形较为复
4、杂,能承受垂直和水平荷载,依据功能和使用条件的不同,可以设置成不同框架的组合。框架结构通常由杆件组成,也有用板件组成的。这里的杆或板,可以是实心的,也可以用管材。 特点:制作方便,节省用料。 实例:门、窗、塑料大棚的棚体、自行车车体、输电铁塔、转台等。,框架结构厂房,框架结构,南京长江大桥,简易衣橱,(3)壳体结构 特征:壳体内空,受力合理,形态稳定。壳的几何形状有折线形的、圆弧形的和拱形的等。 实例:储油罐,水壶、水杯、火箭、飞船、装甲车等。,储油罐,水杯,飞船,枭龙战机,宋级常规潜艇,思考: 1、摩托车头盔,常见的都是圆弧形结构,为什么这样做呢? 当这种头盔受到外力冲击时,外力将由弧面整体分担承受,抵抗变形。如果将头盔做成长方形体或多面形体时,外力将主要由接触点所在的小平面承受,易使壳体变形。 2、联系生活,还有那些圆弧形、多面体形壳体结构的实例? 自然界中的椰子、桂圆、西瓜、贝类、蛋、龟等,都属于壳体结构。它们以较薄的外壳,获得了较大的承受外力的卓越性能。,思考以下都是什么结构类型?,拱坝,2、从结构的几何形态来分(p10) (1)缆索结构 如:帆船、吊车的吊绳、一些桥梁等。,胜利大桥,帆船,(2)桁架结构 (3)空间桁架结构 (4)球形空间桁架结构,国家体育场“鸟巢”模型图,天坛,埃菲尔铁塔,南京长江大桥,2008主会场国家体育场钢结构主桁架梁,