資源簡介

(共66張PPT)
專題五、結構與設計
常山一中 饒正海
結構與設
計
探析穩固的結構
認識結構
結構與強度
結構與穩定性
設計簡單的結構
---結構設計案例評價
結構的受力
結構的含義
結構的類型
欣賞經典的結構
結構與功能
結構設計案例（相框）
結構模型或原型制作（P26-29）
1 無處不在的結構
結構(Structure)是指事物的各個組成部分之間的有序搭配和排例。世界上任何事物都存在著結構，結構多種多樣決定著事物存在的性質。
一 常見結構的認識 2
蜂巢
蜘蛛網
恐龍骨骼
人體骨骼
樹
樹
上海松江有個100米深石場，還有一個小湖。 Atkins設計公司就在這里設計了一個22世紀風格的五星級的松江大酒店。建筑宏偉壯觀，有一組瀑布狀的玻璃幕墻，非常漂亮。這還是一座極為環保的建筑，整個酒店的屋頂種滿綠草，石場為酒店提供了良好的溫度控制。酒店總共能住1000位客人，他們可以享受酒店里的餐廳、咖啡廳、健身房、宴會廳、水下水族館、會議廳、泳池、攀巖......
利用自然地形結構 水坑里竟然設計出這樣一座大酒店
松江大酒店
蒼耳子 　植物形態　一年生草本，三角狀卵形，先端銳尖，基部心形。邊緣有缺刻或3～5淺裂，有不規則粗鋸齒，兩面有粗毛；頭狀花序頂生或腋生，雌雄同株，雄花序在上，球形，花冠筒狀，5齒裂；雌花序在下，卵圓形，外面有鉤刺和短毛。花期7～10月，果期8～11月。 生于荒地、山坡等干燥向陽處。分布于全國各地。
應用　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　.用于不聞香臭、時流濁涕，鼻淵頭痛，外感風寒，惡寒無汗，風寒頭痛。本品溫和疏達，味辛散風，苦燥濕濁，通竅止痛，常配伍辛夷、白芷、薄荷同用，即蒼耳子散。
案例1
與尼龍搭扣
案例2
人類飛翔的夢想源于展翅高飛的鳥，鳥因為有它自由流暢的體形和翅膀結構，飛機原型源于飛鳥形體結構的仿生。
中國的大飛機在研制中
鷹眼
與導彈跟蹤系統
2 結構與力
從力學的角度來說，結構是指可承受一定力的架構形態，它可以抵抗能引起形態和大小改變的力。
每個物體都有它特定的架構形態,這種架構形態體現著它的結構，一個復雜的結構由許多不同的部分組成,這些組成部分通常稱構件。
自行車輪的結構
F
S
F是內力，Ｓ是受力面積， σ 是應力，應力是結構的單位橫截面上產生的內力，當內力達到某一極限時，結構就會遭到破壞。
σ ＝
拉力 作用于物體 ,使它產生彎曲的力
壓 力 兩個距離很近 ,大小相等,方向相反,且作用于同一物體上的平行力
剪切力 擠壓物體的力
扭轉力 物體所承受的拉拽力
彎曲力 反方向向物體兩端均勻施力 ,使物體發生扭轉形變的力
觀察 圖,說明石磨的推桿為什么要用一根繩子吊起來。
探究：
美國明尼蘇達州一座跨越密西西比河的公路橋07．8．１傍晚發生坍塌
3 結構的類型
（1） 實體機構
受力情況：力承受在物體的整個體積上，如大壩、實心墻、實體物
（2） 框架結構
受力情況：空間框架體。如鐵塔架，腳手架，建筑框架體。
（3） 殼體結構
國家大劇院在建設中
受力特點：外力作用在結構體的表面上，如建筑，汽車外殼，貝殼。
1 結構與穩定性
結構的穩定性(Stability)是指結構在負載的作用下維持其原有平衡狀態的能力。它是結構的重要性質之一。
臺風過后的災害
打破原有的平衡狀態出現了不穩定現象
04年5月23日，巴黎戴高樂機場2Ｅ候機廳頂棚發生坍塌事故，事故原因：金屬構件本來也負擔著頂棚的重量，但弧度結構上的裂痕使這個構件逐漸穿過了頂棚，不再支撐數十噸重的頂棚，最終導致拱形頂棚發生坍塌。
馬上行動
影響結構穩定性的主要因素
影響結構穩定性的因素有多種，主要有：
重心位置的高低
結構與地面接觸所形成的支撐面的大小
結構的形狀等
木雕圓桌、圓凳 受地面積大 擺放穩定
衛星電視接收天線 支撐桿有螺絲固定在大框架上
攝影棚的攝象機、射燈均為三角架支撐
比薩斜塔(CAMPANILE DI PISA)是世界建筑史上的一大奇跡。由于塔身壓力過重和地質松軟，南面的地基比北面約低２米。在施工期間塔身既出現輕微傾斜，隨著工程的進度，傾斜度不斷增加。到塔身建到第三層時，可明顯看出傾斜，曾一度停工。一百多年以后，經工程師托馬索·皮薩諾精心測量和計算，證明比薩斜塔雖傾斜，但不會倒塌，使工程繼續按原設計繼續施工，直到竣工。
重心點的垂線位置，落在結構底面的范圍內
雙腳支撐輕騎車
單腳支撐自行車
履帶式小轎車
想一想
分析不同壘法的墻，當施加同樣的力時，哪種壘法的墻不容易推倒？穩定性最強，你認為最好的壘法是什么？
2 結構與強度
結構的強度(Strength)是指結構具有抵抗被外力破壞的能力.
海嘯
大壩
普洱地震
唐山地震
影響結構強度的主要因素
交綽搭建增加結構強度
1、結構的形狀
2、結構使用的材料
3、構件之間的連接方式
4、構件的截面形狀等因素有密切的關系。
鋁合金A字形梯
結構形狀
各種形狀的橫截面構件，所承受力的程度是不一樣的。
三角形是框架結構最基本的形狀之一，結實、穩定、材料最少。在四邊形、六邊形構件中，加上三角形支撐件，就可大大增加構件的牢固程度。
結構的 材料
不同材料構成的結構，其強度各不相同。有抗拉力、壓力、剪切力和扭曲力性能的，所以在不同結構不同要求中，選擇不同特性的材料。
梁的示意圖
壓力
拉力
跳板材料
結構構件的連接
鉸連接：被連接的構件在連接處不能相對
移動，但能相對轉動。
剛連接：被連接的構件在連接處既不能相 對移動，也不能相對轉動，具體有榫接、膠接、焊接等。
榫接
膠接
焊接
3 結構與功能
結構不僅是事物存在的一種形式，而且對事物的功能和作用產生著直接影響。結構的變化可能導致功能的變化。反過來，為了使結構產生新的功能往往通過改變結構來實現。
設計的一般原則
創新
實用
經濟
美觀
道德
技術規范
可持續發展
……
結構設計須考慮的主要因素
人們設計結構是為了完成某種任務或滿足特定的需要。在進行結構設計時，必須明確設計的目標和要求，必須抓住主要因素而展開工作。
結構設計應以一種或幾種功能的實現為基本目標，應滿足設計規范，滿足使用者的基本需要。
如何賞析結構設計作品？
賞析結構設計作品,可從技術與文化兩個角度進行。
（1）技術的角度主要有：結構功能、穩固耐用、造型設計的創意和表現力、材料使用的合理性，工藝制造的精湛程度等。
（2）文化的角度主要有：文化寓意與傳達，公眾認可的美學原則，反映的時代、民族、習俗方面的特征、結構的個性特征等。
世界首座弧形鋼塔
斜拉橋南京建成通車
07年5月13日，法國馬拉松賽參賽者在世界最高斜拉橋上飛奔。
該橋橫跨法國南部城鎮密佑附近的塔恩河上的山谷,高343米，甚至高過了埃菲爾鐵塔而且僅僅比帝國大廈低38米，堪稱世界最壯觀的公路橋。密佑高架橋長2460米，整個結構耗費鋼材36000噸，占大橋重量的四分之一，其他部分是用混凝土建造的。
杭州灣大橋
杭州錢江大橋結構
經典結構的欣賞
如何賞析結構設計作品？
可從技術 文化兩個角度
結構使用功能的實現
結構的穩固耐用
結構造型設計的創意和表現力
材料使用的合理性
工藝制造的精湛程度
結構的文化寓意與傳達
公眾認可的美學原則
時代、民族、習俗方面的特征
結構的個性特征
文化角度
技術角度
案例分析
趙州橋
饕餮,最貪吃,能吃能喝,常飾于鼎的蓋子上。因它能喝水,幾乎在古代橋梁外側正中都能見到,防止大水將橋淹沒。 趙州橋欄板上的饕餮(仿隋朝欄板）
1991年9月，趙州橋被美國土木工程師學會選定取為第十二個“國際土木工程里程碑”，并在橋北端東側建造了“國際土木工程歷史古跡”銅牌紀念碑。
案例分析：
飛檐、斗拱
（課本31頁）
岳陽樓
斗拱
斗拱是中國木構架建筑特有的結構構件，在結構上挑出承重，并將屋頂的大面積荷載經斗拱傳遞到柱上。它有一定的裝飾作用，又是屋頂和屋身的過渡。此外，它還是封建社會森嚴的等級制度的象征和重要的建筑尺度衡量標準。斗拱一般使用在高級的官式建筑中，稱為大式建筑。因為斗拱的重要性，歷代建筑對它十分重視，使它成為判斷建筑時代的重要標志之一。
本單元小結：
結構與設計
認識結構
結構的概念
結構的分類
探析結構
承受應力
穩定性、強度、功能
設計結構
確定結構設計方案
繪制結構設計草圖
制作模型或原型
欣賞結構
技術角度欣賞
文化角度欣賞

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