第一單元結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì)蜂巢蜂巢的結(jié)構(gòu)精巧又美觀(guān)蜂巢的結(jié)構(gòu)用材最少，容積最大蜂房是六角形的，0.073毫米的巢壁，蜂房微微向內(nèi)傾斜，排列成行，但彼此嵌合得天衣無(wú)縫，構(gòu)成一個(gè)整體，牢固無(wú)比。重40克的蜂房，卻能容納2000克蜜蜂。科羅拉多大峽谷

1.無(wú)處不在的結(jié)構(gòu)吉隆坡雙子大廈白金漢宮克里姆林宮故宮布達(dá)拉宮長(zhǎng)城趙州橋埃菲爾鐵塔盧浮宮看了以上精妙絕倫的建筑，我們不禁為設(shè)計(jì)師們精彩的設(shè)計(jì)藝術(shù)而感嘆！大家也注意到這些建筑使用的材料沒(méi)什么特殊，卻千姿百態(tài)，風(fēng)格迥異，它們?cè)谠O(shè)計(jì)上有什么不同？主要是結(jié)構(gòu)不同。那么，什么是結(jié)構(gòu)呢？結(jié)構(gòu)（structure)：是指事物的各個(gè)組成部分之間的有序搭配和排列。世界上任何事物都存在結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)多種多樣且決定著事物存在的性質(zhì)。石墨與金剛石金剛石石墨蒼耳子

植物形態(tài)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(guī)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?；ㄆ?～10月，果期8～11月。

生于荒地、山坡等干燥向陽(yáng)處。分布于全國(guó)各地。

案例1與尼龍搭扣案例2人類(lèi)飛翔的夢(mèng)想源于展翅高飛的鳥(niǎo)，鳥(niǎo)因?yàn)橛兴杂闪鲿车捏w形和翅膀結(jié)構(gòu)，飛機(jī)原型源于飛鳥(niǎo)形體結(jié)構(gòu)的仿生。鷹眼與導(dǎo)彈跟蹤系統(tǒng)馬上行動(dòng)在生產(chǎn)生活中那些產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)是受到自然物體的結(jié)構(gòu)的啟發(fā)而產(chǎn)生的?塔科馬海峽大橋塔科馬海峽大橋位于美國(guó)華盛頓州的塔科馬海峽。第一座塔科馬海峽大橋，綽號(hào)舞動(dòng)的格蒂，于1940年7月1日通車(chē)，四個(gè)月后戲劇性地被微風(fēng)摧毀，這一幕正好被一支攝影隊(duì)拍攝了下來(lái)，該橋因此聲名大噪。一座雄偉的單跨橋，被風(fēng)吹得像波浪一樣起伏，還帶有一些搖晃。這段年代久遠(yuǎn)的錄像記錄了1940年11月7日，當(dāng)時(shí)享有世界單跨橋之王的塔科馬大橋，被一陣不太強(qiáng)的風(fēng)吹垮，坍塌。結(jié)構(gòu)與力從力學(xué)角度來(lái)說(shuō)，

結(jié)構(gòu)是指可承受一定力的架構(gòu)形態(tài)，

它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。每個(gè)物體都有它的特定的架構(gòu)形態(tài)，這種架構(gòu)形態(tài)體現(xiàn)著它的結(jié)構(gòu)。一個(gè)較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)由許多不同的部分組成，這些組成部分通常稱(chēng)為構(gòu)件。如自行車(chē)的車(chē)輪，它是由輻條、輪胎、車(chē)圈、氣門(mén)等構(gòu)件組成的。2.構(gòu)件的受力形式受拉受剪切受彎曲受扭轉(zhuǎn)受壓1.受拉2.受壓3.受剪切4.受扭轉(zhuǎn)5.受彎曲3.請(qǐng)連線(xiàn)，把左右對(duì)應(yīng)的項(xiàng)目連接起來(lái)：A.構(gòu)件承受使之產(chǎn)生彎曲的力B.構(gòu)件承受兩個(gè)矩離很近、大小相等、方向相反的平行力C.構(gòu)件承受使之被擠壓的力D.構(gòu)件承受拉拽力E.構(gòu)件兩端承受方向相反的均勻的力，使它發(fā)生扭轉(zhuǎn)形變馬上行動(dòng)

結(jié)構(gòu)的類(lèi)型實(shí)體結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)殼體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型

組合結(jié)構(gòu)

實(shí)體結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)體是實(shí)心的。受力情況：外力分布在整個(gè)體積中。舉例：實(shí)心墻、實(shí)心柱、實(shí)心球、大壩。框架結(jié)構(gòu)：由細(xì)長(zhǎng)的構(gòu)體組成。支撐空間而不充滿(mǎn)空間?？梢猿惺軌毫屠κ芰η闆r：空間框架體。如鐵塔架，腳手架，建筑框架體。

殼體結(jié)構(gòu)受力特點(diǎn)：外力作用在結(jié)構(gòu)體的表面上。特別是當(dāng)頂部受到壓力時(shí)，它能將力均勻擴(kuò)散。經(jīng)典殼體建筑欣賞悉尼歌劇院殼體結(jié)構(gòu)：經(jīng)典殼體建筑欣賞廣州新體育館國(guó)家大劇院練習(xí)：當(dāng)出現(xiàn)交通事故時(shí)，摩托車(chē)手的頭盔是如何避免外力對(duì)頭骨的撞擊的？參考：摩托車(chē)手頭盔的某一部位受到一個(gè)大的撞擊力，由于頭盔的殼體結(jié)構(gòu)，使得所受力迅速分布到其表面，形成整個(gè)頭盔表面均勻受力，而不是某一點(diǎn)受很大的力……

動(dòng)動(dòng)腦找一找1、柵欄２、圓形陶瓷裝飾品３、冰山４、高層建筑的穹頂５、鋼化玻璃鍋蓋６、竹排７、汽車(chē)外殼８、人的頭蓋骨９、埃菲爾鐵塔10、頭盔11、大壩3111675481092

實(shí)體結(jié)構(gòu)：框架結(jié)構(gòu)：殼體結(jié)構(gòu)：

組合結(jié)構(gòu)：翻倒的自行車(chē)風(fēng)中搖墜的行人結(jié)構(gòu)二、穩(wěn)固結(jié)構(gòu)的探析1、結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性2、結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度3、結(jié)構(gòu)與功能結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性思考：同樣在臺(tái)風(fēng)的破壞下，為什么有一些樹(shù)、房子或廣告牌等被刮倒，而其它的卻穩(wěn)如泰山一點(diǎn)都不受臺(tái)風(fēng)影響呢？結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性：是指結(jié)構(gòu)在荷載的作用下，維持原有平衡狀態(tài)的能力。這是結(jié)構(gòu)的重要性質(zhì)之一。1.什么叫做結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性？結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性在建筑中必須考慮到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性在日常生活設(shè)計(jì)產(chǎn)品時(shí)也要考慮到結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性。結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性2.影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素比薩斜塔“斜而不倒”結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性

影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素結(jié)論1：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與重心的位置的高低有關(guān)。結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性

問(wèn)題：你是如何理解支撐面和接觸面的呢？請(qǐng)你說(shuō)說(shuō)圖1~3中那個(gè)椅子最穩(wěn)定？對(duì)支撐面而言，說(shuō)說(shuō)在圖1~3中哪個(gè)最大哪個(gè)最??？圖1圖2圖3結(jié)論2：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面的大小有關(guān)。結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性

結(jié)論2：結(jié)構(gòu)的重心落在支撐面內(nèi)。靜態(tài)自行車(chē)結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性結(jié)論3：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)的形狀有關(guān)。問(wèn)題：三角形和四邊形那個(gè)結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定？你能說(shuō)出生活中應(yīng)用三角型穩(wěn)定性的事例嗎？相機(jī)支撐架結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性結(jié)論3：結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性與結(jié)構(gòu)的形狀有關(guān)。桁架結(jié)構(gòu)與穩(wěn)定性3.結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的應(yīng)用

例如在地震多發(fā)地區(qū)，人們將酒瓶之類(lèi)的物體倒置在地上，利用這一不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)感知地震的功能。一方面人們利用穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)抵抗外力、承受負(fù)載。另一方面人們又利用不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)某些功能。2結(jié)構(gòu)與強(qiáng)度結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是指結(jié)構(gòu)具有抵抗被外力破壞的能力。海嘯大壩拔河：繩子的強(qiáng)度結(jié)構(gòu)強(qiáng)度與穩(wěn)定性的區(qū)別穩(wěn)定性：指在外力的作用下不容易翻倒強(qiáng)度：指在外力的作用下結(jié)構(gòu)體本身

不容易遭到破壞影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要因素一、結(jié)構(gòu)的形狀三角形是框架結(jié)構(gòu)最基本的形狀之一，結(jié)實(shí)、穩(wěn)定、材料最少。在四邊形、六邊形構(gòu)件中，加上三角形支撐件，就可大大增加構(gòu)件的牢固程度。1、結(jié)構(gòu)的外部形狀去掉這根鐵棒行嗎？影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要因素一、結(jié)構(gòu)的形狀2、結(jié)構(gòu)的構(gòu)件橫截面形狀不同橫截面形狀的構(gòu)件所能承受力的程度是不一樣的。金剛石分子為四面體，每個(gè)四面體有四個(gè)角、四個(gè)面，且每個(gè)面為三角形。二、使用的材料結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與材料有關(guān)紙杯鋼杯塑料杯三、構(gòu)件之間的連接方式鉸連接：被連接的構(gòu)件在連接處不能相對(duì)移動(dòng)，但能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。鉸連接剛連接剛連接：被連接的構(gòu)件在連接處既不能相對(duì)移動(dòng)，也不能相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，具體有榫接、膠接、焊接等。榫接膠接焊接影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要因素

結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)的形狀、使用的材料、構(gòu)件之間的連接方式等因素有密切的關(guān)系。結(jié)構(gòu)不僅是事物存在的一種形式，而且對(duì)事物的功能和作用產(chǎn)生著直接影響，結(jié)構(gòu)的改變可能導(dǎo)致功能的變化。結(jié)構(gòu)與功能

結(jié)構(gòu)的改變導(dǎo)致功能的改變結(jié)構(gòu)決定著事物的性質(zhì)，也直接影響事物的功能結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)個(gè)性化需求強(qiáng)度功能成本安全壽命穩(wěn)定性美觀(guān)其他結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的目標(biāo)和主要因素經(jīng)典結(jié)構(gòu)的欣賞賞析結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作品，可從技術(shù)與文化兩個(gè)角度進(jìn)行。技術(shù)角度：使用功能、穩(wěn)固耐用、造型設(shè)計(jì)的創(chuàng)意和表現(xiàn)力、材料合理性、工藝精湛程度等。文化角度：文化寓意與傳達(dá)，美學(xué)原則，反映時(shí)代、民族、習(xí)俗方面特征，個(gè)性特征等。課堂小結(jié)一、結(jié)構(gòu)的類(lèi)型三、結(jié)構(gòu)強(qiáng)度：結(jié)構(gòu)具有的抵抗被外力破壞的能力。影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的因素：

1.材料2.形狀3.連接方式鉸連接剛連接實(shí)體結(jié)構(gòu)殼體結(jié)構(gòu)框架結(jié)構(gòu)二、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性：是指結(jié)構(gòu)在荷載的作用下，維持原有平衡狀態(tài)的能力。影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素：

1.重心的位置的高低

2.結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面的大小。結(jié)構(gòu)重心落在支撐面內(nèi)。

3.結(jié)構(gòu)的形狀小試身手1、吊蘭支撐架使用三角形支架結(jié)構(gòu)，而不用由一根直桿挑起的結(jié)構(gòu)，這說(shuō)明以下哪個(gè)因素（）影響著結(jié)構(gòu)強(qiáng)度？

A．材料 B．形狀

C．構(gòu)件 D．連接方式B2、分別在一根竹竿和一根同樣尺寸的脆性塑料桿上不斷加掛相同質(zhì)量的重物，竹竿比脆性塑料桿能掛更多重物而不會(huì)斷裂，說(shuō)明在這個(gè)試驗(yàn)中影響結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度主要是：（）

A．材料

B．結(jié)構(gòu)的形狀

C．構(gòu)件橫截面形狀

D．構(gòu)件的連接方式A3、某些支撐陽(yáng)臺(tái)的梁做成如下圖所示形狀，這主要是出于對(duì)（

）的考慮。

A．美觀(guān)

B．強(qiáng)度

C．安裝

D．穩(wěn)定性墻體臺(tái)面挑梁B4、使用A字形（人字）梯，往往在梯子中間用一根拉桿或繩子固定，其主要目的是（）

A．增加梯子強(qiáng)度

B．減小人對(duì)梯子的壓力

C．增加梯子的穩(wěn)定性

D．促使梯子美觀(guān)C5.小劉家里的長(zhǎng)木凳凳腳與凳板間的連接處出現(xiàn)了松動(dòng)，以下加固方法中，既美觀(guān)又有效的是A.釘一根木條，構(gòu)成三角形結(jié)構(gòu) B.在圖示位置釘入一枚鐵釘C.在榫頭處鑿一縫隙，敲入木楔 D.左右兩凳腳用木條相連C6.下圖所示為某農(nóng)村小型水庫(kù)的大壩的俯視圖，設(shè)計(jì)比較合理的是（）B7．大多數(shù)的下水道截面是圓形的，這主要是因?yàn)椋ǎ〢．地面壓力可以沿外表面擴(kuò)散

B．方便運(yùn)輸C．容易暢通

D．節(jié)省材料A8．F1（世界一級(jí)方程式）賽車(chē)比賽是一項(xiàng)“極速運(yùn)動(dòng)”。比賽時(shí)，賽車(chē)要想跑出很高的速度，同時(shí)要保持運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的穩(wěn)定性，你認(rèn)為賽車(chē)應(yīng)怎樣進(jìn)行設(shè)計(jì)（）A．流線(xiàn)型外型，底盤(pán)高，很重B．流線(xiàn)型外型，底盤(pán)低，很輕C．弧線(xiàn)型外型，底盤(pán)低，有一定自重D．流線(xiàn)型外型，底盤(pán)低，有一定自重D9．在舉辦運(yùn)動(dòng)會(huì)的時(shí)候，體操運(yùn)動(dòng)員在單杠上做大回環(huán)姿勢(shì)時(shí)，會(huì)使杠體產(chǎn)生（）

A．拉伸B．彎曲C．壓縮D．?dāng)嗔?0.懸索橋上的繩索除了承受自身重力外，主要承受是承受（）。A.壓力B.拉力C.剪切力D.扭轉(zhuǎn)力BB11．人站在凳子上會(huì)覺(jué)得穩(wěn)定性變差，下列因素中不能使其穩(wěn)定性加強(qiáng)的是（

A．選支撐面大些的凳子B．只要滿(mǎn)足需要，凳子可選矮一些的C．選重一些的凳子D．選輕一些的凳子D12．下列結(jié)構(gòu)中不屬于利用不穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)某些功能的是（）

A．游樂(lè)設(shè)施的蹺蹺板功能結(jié)構(gòu)B．房間門(mén)口的活頁(yè)功能結(jié)構(gòu)C．學(xué)校運(yùn)動(dòng)場(chǎng)的籃球架結(jié)構(gòu)D．圓珠筆的筆嘴結(jié)構(gòu)C13.吊扇在啟動(dòng)瞬間，吊桿的主要受力形式有（）。①拉力②壓力③剪切力④扭轉(zhuǎn)力A.①④B.①②C.①③D.②③A12．小華喜歡做家務(wù)，他發(fā)現(xiàn)傳統(tǒng)長(zhǎng)臂式晾衣架不方便撐掛圓領(lǐng)衣物，于是嘗試對(duì)衣架進(jìn)行改選并制作出木制可變形衣架（右圖）。（1）改造后他發(fā)現(xiàn)衣架出現(xiàn)了結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定的問(wèn)題。為此他設(shè)計(jì)了4種改進(jìn)方案，其中最穩(wěn)定的是（）（2）制作晾衣架產(chǎn)生的木屑可以變廢為寶用來(lái)制作蚊香，那么，使用下列哪一種工具產(chǎn)生的木屑最適宜直接制作蚊香？（）A．鋸子B．斧子C．鑿子D．刨子CA13．有一個(gè)筷子，這個(gè)筷子的容許應(yīng)力為50N/cm2，此處截面積為4cm2，如果外界給它一個(gè)外力，使它產(chǎn)生180N的內(nèi)力，筷子會(huì)不會(huì)斷，為什么？（15分）內(nèi)力如圖所示，