資源簡介

(共24張PPT)
第5章 建筑結構與工程
第1節 建筑結構與功能
八上科學 ZJ
1.了解建筑結構的一般分類，并能說出它們在生活中的應用實例。
2.能夠建立模型分析作用在結構上的力，從而確定結構的穩固性與
可靠性，發展科學思維。
3.知道建筑結構與功能相適應，并能根據生活實例進行說明。
1.結構
定義 結構是指組成事物的各個部分之間的有序搭配和空間排列
性質 結構普遍存在于自然界和人類創造的各種事物中，不同的
事物往往具有不同的結構，不同的結構具有不同的功能
示例 ___________________________________________________________________________________________________________________
蜘蛛網的結構
的分子結構
中華藝術宮的結構
類型 概念 特點 應用
框架 結構 框架結構是指以剛性的桿作為梁和柱組成的結構 剛性的桿按一定的 規則在空間排布， 支撐空間而不充滿 空間，共同承受所 受的力 框架結構的種類很多,廣泛應用于房屋建造、橋梁工程、航空工業等。框架結構使用的材料可以是木
材、金屬、塑料等
2.建筑結構的分類
建筑結構一般可以分為框架結構、殼體結構和實體結構等。具體如下：
類型 概念 特點 應用
殼體 結構 殼體結構是指層 狀的結構，它是 由若干塊薄板組 成的，薄板做成 具有曲面輪廓的 外形，看起來造 型輕巧而優雅 在殼體結構中，其 拱形曲面可以把受 到的力均勻分散在 結構體的各個部 分，這種結構能承 受較大的力,使結構 更加堅固 殼體結構廣泛應用于
體育場管、展覽館、
會議中心、大跨度建
筑（如火車站、機場
航站樓）、工業建筑
（如大型倉庫、工
廠）等
類型 概念 特點 應用
實體結 構 實體結構是指結 構體本身是實心 的結構，利用自 身來承受力，承 受的力分布在整 個實體上 結構穩定，承載能力強， 安全性高，具有耐久性。 建筑物的基座通常由石 頭、混凝土等材料做成實 心的結構，承擔基座上方 的建筑物所受的重力 實體結構廣
泛應用于橋
墩、房屋的
基座、雕塑
的基座、城
墻等
3.構件：一個較復雜的結構由許多不同的部分組成，這些組成部分
通常稱為構件。
說明：（1）建筑都有它特定的架構形態，以體現它的結構特性。
（2）建筑是由建筑材料按一定規則組成的受力結構體系，各個部
分（如梁、柱等）相互聯結成為一個整體，起著承受外力（又稱
荷載）的作用，并將其傳遞到基座。
典例1 下列建筑結構中，其基本結構分類不正確的是( )
D
A.殼體結構：悉尼
歌劇院屋頂
B.框架結構：鳥巢
C.實體結構：水電
站壩體
D.殼體結構：水
立方
解析：水立方采用了空間鋼架結構，每一個鋼架框上都有薄膜制成
的氣枕作為外墻。
1.從受力的角度看，結構是指能夠承受一定力的架構，它能通過形
變來抵抗力的作用。每個結構需要承受一定大小的力的作用。用相
同材料制作的形狀不同的結構，或不同材料制作的形狀相同的結構，
其能夠承受力的大小是不同的。因此，我們需要分析作用在結構上
的力，以及這樣的結構能否承受這些力的作用,以確定結構的穩定
性、可靠性。
2.不同結構受力的形變情況
結構 受力變形 圖示
橫梁 當橫梁中部受到壓力 時，橫梁的兩 端會受到支撐物對它的支持力、 的作用，橫梁發生彎曲，上部被壓 縮，下部被拉伸 ______________________________________________
結構 受力變形 圖示
三角 形桁 架 當三角形桁架上部受到力時，力 會通過桿件傳遞給整個桁架,此時， 、桿件被壓縮， 桿件被拉伸，虛 線為形變后的情況 ________________________________
結構 受力變形 圖示
弧形 拱 當弧形拱受到向下的壓力 時，拱被 壓縮，拱的各部分相互擠壓，壓力 被拱傳遞，對基座產生作用力，基座 便產生豎直向上的支持力、 和水 平方向的力、 ___________________________________
教材第196頁
運動員站的一端受到壓力,固定的一端受到支持力 ，跳板會發
生彎曲，上部被拉伸，下部被壓縮。
教材第197頁
處石塊主要受兩側石塊的水平推力、豎直約束力和自身重力,處于
平衡狀態;、 處石塊受相鄰石塊的反作用力,形成力的傳遞,水平
分力抵消,豎直分力與重力平衡;
處石塊受地基的豎直支持力和水平約束力,同時傳遞上方石塊的壓力。
典例2 安全帽之所以能承受很大的壓力，
是因為它利用的原理是( )
B
A.拱形 B.圓頂形
C.三角形 D.以上均不是
解析：圓頂形可以看成拱形的組合，它有
拱形承載壓力大的優點，而且不產生向外的推力。安全帽之所以能
承受很大的壓力，是因為它利用了圓頂形承受壓力的特性。
1.結構的穩定性：結構在外力的作用下，維持其原有的平衡狀態的
能力，叫作結構的穩定性。建筑物需要良好的結構穩定性。結構的
穩定性是結構的重要性質之一。
2.影響結構穩定性的因素
（1）建筑結構的重心高低和支撐面的大小對結構的穩定性有影響。
（2）建筑結構的形狀：四邊形結構在力的作用下，很容易發生形
狀的改變;而三角形結構在力的作用下，其結構保持不變。三角形
是所有幾何形狀中最堅固穩定的結構,因此在生產和生活中得到廣
泛應用。
3.結構的強度：結構的強度是指結構抵抗外力作用的能力。結構的
強度與結構的形狀、材料、連接方式等有密切的關系。
三角形是框架結構中最基本的構造之一。人們在長方形或六邊形等
框架中，通常加入支撐桿件，構成多個三角形，這樣可以大大增加
結構的強度，使結構能承受更大的荷載。
4.影響結構強度的因素
（1）相同材料制成的框架構件，采用的截面不同，如工字形、口
字形、環形和圓形等，其承受力的大小也不一樣。
（2）相同形狀的不同材料制成的結構構件，其強度也不相同。在
生產中，通常會根據用途選擇合適的材料。例如，混凝土具有較好
的抗壓性，但抗拉性比較差。在制作混凝土梁的時候，通常在混凝
土中加入鋼筋，借助鋼材的抗拉性提升梁的強度。
教材第198頁
鋼材的截面如圖所示。
（1）結構簡單：角鋼加工方便，適合多種連接方式。
（2）剛性強：在兩個互相垂直的方向上都有較好的
承載能力。
5.建筑結構的功能和表現形式
建筑的結構決定了其功能，結構的變化可能會使建筑的功能得以增
強，更好地應用于不同的環境。功能的實現需要相應的結構來保障。
良好的結構設計不僅表現在其功能上，還需要表現在其形式上，如
展現美，反映時代特征、文化內涵等。
典例3 在臺風頻發的沿海地區建造高層住宅時，以下結構類型最適
合的是( )
C
A.磚木結構（木框架 磚墻填充）
B.磚混結構（磚墻承重 鋼筋混凝土樓板）
C.鋼混結構（鋼筋混凝土框架 剪力墻）
D.純鋼結構（鋼框架 輕質墻體）
解析：對于房屋建造的牢固性來說，選址要合適、地基要穩固、承
重結構要穩定。在臺風頻發的沿海地區建造高層住宅時，選擇結構
類型需要綜合考慮抗震性、抗風性能和空間靈活性，鋼混結構（鋼
筋混凝土框架 剪力墻）類型最適合。

展開更多......

收起↑