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第一章《結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)》復(fù)習(xí)課
一、課程標(biāo)準(zhǔn)
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、能結(jié)合1～2種簡(jiǎn)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(qiáng)度和穩(wěn)定性的因素。
4、能確定一個(gè)簡(jiǎn)單對(duì)象進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),并繪制設(shè)計(jì)圖紙,做出模型或原型。
5、學(xué)會(huì)從技術(shù)和文化的角度欣賞和評(píng)價(jià)一些經(jīng)典結(jié)構(gòu)。同時(shí)使自己的設(shè)計(jì)作品中注入更豐富的文化內(nèi)涵。（如 趙州橋、長(zhǎng)城、埃菲爾鐵塔、悉尼歌劇院等經(jīng)典建筑的欣賞。）
二、學(xué)習(xí)指導(dǎo)：該單元的學(xué)習(xí)思路：認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)——探析結(jié)構(gòu)——設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)——欣賞結(jié)構(gòu)。
三、本單元重要概念： 結(jié)構(gòu)、構(gòu)件、實(shí)體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)、殼體結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、重心、連接方式、應(yīng)力。
四、知識(shí)梳理
（一）認(rèn)識(shí)結(jié)構(gòu)
1．結(jié)構(gòu)的涵義： 。
2．結(jié)構(gòu)一般分為以下三種類型：
① 實(shí)體結(jié)構(gòu) ：特征 。受力特點(diǎn) 。例如 。
② 框架結(jié)構(gòu) ：特征 。受力特點(diǎn) 。例如 。
③ 殼體結(jié)構(gòu) ：特征 。受力特點(diǎn) 。例如 。
一般情況下，一個(gè)具體的結(jié)構(gòu)是這三種類型的組合體。第29屆奧運(yùn)會(huì)主會(huì)場(chǎng)——國家體育場(chǎng)“鳥巢”的結(jié)構(gòu)從整體上看為殼體結(jié)構(gòu)，而從其主體看為框架結(jié)構(gòu)。
（二）探析結(jié)構(gòu)
1．結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度：
① 強(qiáng)度：在技術(shù)上用 來衡量結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度。用強(qiáng)度的概念來評(píng)價(jià)、選擇和使用結(jié)構(gòu)。
② 影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度的主要因素： 、 、 等。
③ 結(jié)構(gòu)的受力：構(gòu)件受力的基本形式： 、 、 、
、 和 。
2、受力分析：簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的受力分析是本章的重點(diǎn)之一，分析結(jié)構(gòu)是如何承受應(yīng)力的。
【應(yīng)用舉例】分析以下結(jié)構(gòu)的受力情況（從下面括號(hào)中選）
支柱能抵抗 ；捆綁能抵抗 ； 橋梁，主要承受 ；
汽車方向盤的軸，主要是受 ；秋千的吊索，主要承受 ；
單杠的杠體（上面的橫杠），主要承受 。
（拉力、壓力、剪切力、扭轉(zhuǎn)力、張力和彎曲力。）
【問題思考】技術(shù)學(xué)科對(duì)力的分析與物理學(xué)科受力分析有什么不同？
2．結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性：
① 概念 。
② 影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素： 、 、 等。
③ 巧妙的增加結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的方法： 、 等。
【總結(jié)】 、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須考慮的重要內(nèi)容,二者相互聯(lián)系,相互影響。主要取決于重心位置的高低、結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面的大小和結(jié)構(gòu)的形狀等。 主要取決于結(jié)構(gòu)的組成形式、構(gòu)件的幾何形狀、截面形式、材料以及構(gòu)件的連接方式等。
（三）簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，是《技術(shù)與設(shè)計(jì)1》關(guān)于設(shè)計(jì)的知識(shí)和結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、穩(wěn)定性的綜合運(yùn)用。有關(guān)設(shè)計(jì)方案的制定、設(shè)計(jì)圖的繪制和設(shè)計(jì)方案的評(píng)價(jià)和優(yōu)化在此處得到應(yīng)用。
1. 簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一般步驟：
①_____________________；②_____________________；③____________________________。
2、回答課本P33【問題思考】
①____________________________；②________________________；③_________________；
④_________________________________________________________；
⑤_____________________________________；⑥___________________________；
⑦_(dá)___________________________________。
3、閱讀課本P34設(shè)計(jì)時(shí)考慮的主要因素：
①________________________；②________________________；③____________________；
④________________________；⑤________________________；⑥____________________等。
【總結(jié)】結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的評(píng)價(jià)方法：
______________________________________________________________________。
（四）結(jié)構(gòu)的欣賞
1、經(jīng)典結(jié)構(gòu)的欣賞、賞析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作品,可從___________與___________兩個(gè)角度進(jìn)行。
●技術(shù)的角度主要有：結(jié)構(gòu)功能、穩(wěn)固耐用、造型設(shè)計(jì)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
●文化的角度主要有：文化寓意與傳達(dá)，公眾認(rèn)可的美學(xué)原則，反映的時(shí)代、民族、習(xí)俗方面的特征、結(jié)構(gòu)的個(gè)性特征等。
2、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的___________、___________、___________以及時(shí)尚、個(gè)性、文化等都已成為人們進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)必須綜合考慮的重要因素。結(jié)構(gòu)的牢固、穩(wěn)定、簡(jiǎn)約、和諧、美觀是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不變的追求。
3、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(jì)：
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(jiān)固。
趙州橋最大的科學(xué)貢獻(xiàn)在于它的“敞肩拱”的創(chuàng)造。趙州橋設(shè)計(jì)巧妙絕倫，全橋只有一個(gè)大拱長(zhǎng)達(dá)37.4米，在當(dāng)時(shí)可算是世界上最長(zhǎng)的石拱。橋洞象一張弓，大拱的兩肩上各有兩個(gè)小拱。在大拱的兩肩，砌了4個(gè)并列的小孔，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(qiáng)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(jì)的趙州橋，其結(jié)構(gòu)的強(qiáng)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(dú)立站穩(wěn)，自成一體，既便于施工，又利于單獨(dú)修葺。這樣大跨度的坦拱，對(duì)橋臺(tái)水平推力很大。建造難度高。而橋臺(tái)卻是既淺又小的普通矩形，厚度僅為1．549m，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(tái)，建這樣大跨度的石拱橋，在世界上是罕覓的。
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(dòng)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(dòng)，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(diǎn)綴于橋兩側(cè)。這些雕像，寄寓著大橋不受水害、長(zhǎng)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(duì)我國以后的橋梁建筑有著深遠(yuǎn)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(jì)者的歷史背景、設(shè)計(jì)思想、設(shè)計(jì)風(fēng)格等全面分析。
【相關(guān)資料】建好橋后，中央派人來驗(yàn)收，馬上成了樣板工程，又實(shí)用又美觀，唐代詩人張鷟用“初云出月，長(zhǎng)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(huì)選定取為第十二個(gè)“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(duì)不會(huì)忘記隋朝這個(gè)普通的橋梁技術(shù)員。
【問題思考】
1、趙州橋從技術(shù)角度欣賞側(cè)重于_____________________________________________。
2、趙州橋從文化角度欣賞側(cè)重于_____________________________________________。
3、趙州橋的“敞肩拱”設(shè)計(jì)給我們?cè)鯓拥膯⑹荆€有哪些結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與此相比？
五、熱點(diǎn)問題
北京奧運(yùn)主會(huì)場(chǎng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，各種體育場(chǎng)館的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；三峽工程結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)； 野外輸電線路的設(shè)計(jì)； 現(xiàn)代家具結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)；上海市世博會(huì)中國館、山東館等的設(shè)計(jì)。
六、知識(shí)的深化與拓展
1、結(jié)構(gòu)力學(xué)：結(jié)構(gòu)力學(xué)是固體力學(xué)的一個(gè)分支，它主要研究工程結(jié)構(gòu)受力和傳力的規(guī)律，以及如何進(jìn)行結(jié)構(gòu)優(yōu)化的學(xué)科。所謂工程結(jié)構(gòu)是指能夠承受和傳遞外載荷的系統(tǒng)，包括桿、板、殼以及它們的組合體，如飛機(jī)機(jī)身和機(jī)翼、橋梁、屋架和承力墻等。
結(jié)構(gòu)力學(xué)的任務(wù)是：研究在工程結(jié)構(gòu)在外載荷作用下的應(yīng)力、應(yīng)變和位移等的規(guī)律；分析不同形式和不同材料的工程結(jié)構(gòu)，為工程設(shè)計(jì)提供分析方法和計(jì)算公式；確定工程結(jié)構(gòu)承受和傳遞外力的能力；研究和發(fā)展新型工程結(jié)構(gòu)。
觀察自然界中的天然結(jié)構(gòu)，如植物的根、莖和葉，動(dòng)物的骨骼，蛋類的外殼，可以發(fā)現(xiàn)它們的強(qiáng)度和剛度不僅與材料有關(guān)，而且和它們的造型有密切的關(guān)，很多工程結(jié)構(gòu)就是受到天然結(jié)構(gòu)的啟發(fā)而創(chuàng)制出來的。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅要考慮結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度和剛度，還要做到用料省、重量輕．減輕重量對(duì)某些工程尤為重要，如減輕飛機(jī)的重量就可以使飛機(jī)航程遠(yuǎn)、上升快、速度大、能耗低。
2．我們對(duì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)向其它領(lǐng)域遷移：（自然界、社會(huì)領(lǐng)域、文化領(lǐng)域、藝術(shù)領(lǐng)域 … …）
例如：一篇文章的結(jié)構(gòu)影響文章的表達(dá)與質(zhì)量；一家企業(yè)的人員結(jié)構(gòu)影響企業(yè)的運(yùn)行與效率；自然界中生物身體與器官的特定結(jié)構(gòu)決定著其生活和運(yùn)動(dòng)的方式… …
3．本章體現(xiàn)的技術(shù)與設(shè)計(jì)的思想和方法：不同的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì), 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(jì)中, 安全都是至關(guān)重要的因素。
七、體驗(yàn)基本能力測(cè)試
1、下列結(jié)構(gòu)是受自然界事物結(jié)構(gòu)啟發(fā)而產(chǎn)生的。 （ 　）
　　A、鋼筆； B、潛艇； C、課桌； D、黑板。
2、可以用受力結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性來解釋的事實(shí)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(tái)風(fēng)吹倒 D 耳機(jī)與電腦主機(jī)的插口接觸不良，聽不到音樂
3、狩獵者從灌木叢走過，褲子沾滿了令人討厭的蒼耳子。仔細(xì)觀察蒼耳子，它的表面布滿了許多小刺，每根刺上都有細(xì)細(xì)的倒鉤，碰到纖維的衣物，便粘在上面。瑞士的喬爾吉·朵青斯經(jīng)過8年的研究，根據(jù)蒼耳子的結(jié)構(gòu)發(fā)明了（ ）
A、拉鏈 B、尼龍搭扣 C、魚鉤 D、飛機(jī)
4、日常生活中，使用螺絲刀時(shí)，螺絲刀需要承受什么力（ ）
A、拉力 B、壓力 C、彎曲力 D、扭曲力
5、鉆石有令人難以置信的強(qiáng)度，就是因?yàn)樗姆肿咏Y(jié)構(gòu)為四面體，每個(gè)面都是三角形，這說明了結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與下面那個(gè)因素有關(guān)。（ ）
A、重心位置 B、結(jié)構(gòu)的材料 C、結(jié)構(gòu)的形狀 D、綜合利用以上各因素
6、我們常用的A形梯不采用鉛合金片，而是采用長(zhǎng)方形截面的構(gòu)件，這說明以下哪能個(gè)因素（ ）影響著結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度？ A材料 B形狀 C 構(gòu)件 D連接方式
7. 可以用受力結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性來解釋的事實(shí)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(tái)風(fēng)吹倒 D、耳機(jī)與電腦主機(jī)的插口接觸不良，聽不到音樂
8、　下列結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，宜采用鉸鏈接的是
A 鍵盤與主機(jī)之間 B.課桌的桌面和桌腳之間
C教室門與門框之間 D.銀行紅外線移動(dòng)門與門框之間
9、賞析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作品，可從技術(shù)角度和文化角度進(jìn)行，下面不屬于技術(shù)角度的是（ ）
A、結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固耐用 B、材料的使用 C、工藝的精湛程度 D、公眾認(rèn)可的美學(xué)原則
10、圖為某大橋的模型，該橋的拱形設(shè)計(jì)主要考慮（ ▲ ）
A．達(dá)到美觀效果B．節(jié)省建造大橋欄桿的材料
C．簡(jiǎn)化建造大橋的工藝D．提高大橋強(qiáng)度
11、范仲淹的“先天下之憂而憂，后天下之樂而樂”使岳陽樓聞名天下。它是一座三層的純木結(jié)構(gòu)建筑，斗拱、飛檐的結(jié)構(gòu)復(fù)雜，工藝精美，令人驚嘆。斗拱使屋面凹曲，飛檐使沉重的建筑增添了輕快欲飛的美感。體現(xiàn)了高貴華美的風(fēng)韻，豐富了中國古代建筑文化。 本段文字先從_______的角度，然后又從_________的角度對(duì)岳陽樓進(jìn)行評(píng)價(jià)的賞析的。
12．如果一個(gè)構(gòu)件在5的橫截面積上，受到外力的作用，產(chǎn)生了20N的內(nèi)力，那么該構(gòu)件的應(yīng)力是 。
13．技術(shù)設(shè)計(jì)必須考慮多方面的因素，其中重要的因素之一是解決好技術(shù)產(chǎn)品與人的關(guān)系問題。許多礦泉水瓶上設(shè)計(jì)制作有若干凸起的橫向紋路。請(qǐng)說明礦泉水瓶壁上橫向紋路的作用。
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(yùn)動(dòng)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(duì)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。
第10題圖

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