通用技术 结构与设计

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阅读案例：魁北克大桥a 的坍塌
这座大桥本该是美国著名 设计师特奥多罗.库帕的一个真 正有价值的不朽杰作。库帕曾 称他的设计是“最佳、最省 的”。库帕自我陶醉于他的设计， 而忘乎所以地把大桥的长度由 原来的500米加到600米，以成 为当时世界上最长的桥。
正当投资修建这座大桥的人士开始考虑如何为大桥剪彩时， 人们忽然听到一阵震耳欲聋的巨响--大桥的整个金属结构垮了： 19000吨钢材和86名建桥工人落入水中，只有11人生还。
世界建成和在建跨度600米以上的斜拉桥21座， 中国占17座。
“中国桥梁”已经成了中国的一张亮丽名片和21
三.结构的类型
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根据物体的结构形态分为：
实体结构 框架结构 壳体结构
此外根据需要还有其它的分类方法。
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实体结构
通常是指结构体本身是实心的结构。它的 受力特结构的稳定性与什么因素有关？
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有什么办法可以让它变得更加 稳定？
让底座变得更重 增加底座的大小
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结论一:
重心高低影响结构的稳定性。 重心越低，稳定性越好 重心越高，稳定性越差
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利用降低重心增加稳定性的有：
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重心点的垂 线位置，落 在结构底面 的范围内
对于一个结构而言，如果重心所在点的垂线落 在结构地面的范围内，就是稳定的，不会出现 倾倒。
压力
拉力 梁的示意图
跳板材料
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这两款板凳，哪一 款更结实？
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这种收纳木板是否 结实，有没有改进
的方法？
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1.2 稳固结构的探析
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在日常生活中，我们时a 常看见撞翻在地的物体。
这是因为 物体受到 外力作用 出现不稳 定的现象。
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一、结构与稳定性
结构的稳定性(Stability)是指结构在负载 的作用下维持其原有平衡状态的能力。它 是结构的重要性质之一。 研究结构稳定性的目的：是为了在技术 领域中设计出更加稳定的结构
施工，直到竣工。
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结论二:
底座大小（结构与地面所形 成的支撑面）影响结构的稳定性。
支撑面越大，稳定性越好 支撑面越小，稳定性越差
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为什么童车 后面会有两 个小轮子？
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结论三:
结构或构件的形状影响结构的 稳定性。
三角形结构使支架更容易稳定
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小结：影响结构稳定性的主要因素
由于库帕的过份自信而忽略了对桥梁重量的精确计算，导致 了一场悲剧。
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重建
a 新建
新建与重建的魁北克大桥
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二.结构与力
从力学角度来说, 结构是指可承受一定力的 架构形态, 它可以抵抗能引起形状和大小改 变的力。
当一个结构受到外力作用时,内部各质点之 间的相互作用会发生改变, 产生一种抵抗的 力 , 称为内力。
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一个火腿肠，如何从中间截为两段？
用工具：（1）刀切开 （2）剪刀剪开
空手： （3）掰弯 （4）扭断 （5）拉断
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物体的受力形式分为受拉、a受压、受 剪切、受弯曲、受扭转这五种基本 形式
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根据构件的受力和变形的形式， 我们可以将构件分为受拉、受 压、受剪切、受弯曲、受扭转 这五种基本形式。
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1.1
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自然界中普遍存在着各种各样的结a 构
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a 3
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一.无处不在的结构
结构（structure)： 是指事物的各个组 成部分之间的有序 搭配和排列。
世界上任何事物都 存在结构,结构多种 多样且决定着事物 存在的性质。
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而这些形形色色的结构给了人们无限的创造 灵感和启示.
苍耳 子与 尼龙 搭扣
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框架结构 a
通常是指结构体由细长的构件组成的结构， 其特点是，支撑空间而不充满空间.
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壳体结构 a
通常是指层状的结构。它的受力特点是， 外力作用在结构体的表面上。
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视频：蛋壳的承重能力
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组合结构 a
大多数现代建筑的结构是由若干 种基本结构类型组合而成的，往往整 体是框架结构，地基、柱等是实体结 构，有的建筑的屋顶则是壳体结构。
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一般的物体都受到多种力的同时作用
提问:梁只是由混凝土材料构成的吗?
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知识扩展
在世界桥梁业有着这样一句话：世界桥梁建设 20世纪70年代以前看欧美，90年代看日本，21 世纪看中国。
目前世界建成跨度1000米以上的悬索桥28座， 中国占11座；
世界目前在建的主跨1000米以上悬索桥13座， 中国占9座；
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鹰眼 与导弹跟踪系统
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蜂
窝
玻璃钢蜂窝复合材料
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大自然是最完美的设计a 师
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技术领域也存在各种结构
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为什么要研究结构？
结构影响着它们的性质和功能，结构方面存在的一个 小问题也许就会导致重大事故的发生。因此，合理的 结构是事物存在的基础，卓越的结构是设计者和制造 者的重要追求。
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有什么方法能在不破坏鸡蛋 的情况下使鸡蛋竖起来？
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日常生活中我们也可以利用不稳定的结构来实现 某些功能。
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二、结构与强度
结构的强度(Strength)是指结构具有抵抗被 外力破坏的能力.
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思考：结构的强度与哪些因素有关？
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影响结构强度的主要因素：
1.结构的 材料
不同材料构成的结构，其强度各不相同。有 抗拉力、压力、剪切力和扭曲力性能的，所 以在不同结构不同要求中，选择不同特性的 材料。
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比萨斜塔(CAMPANILE DI PISA)是世界建筑史上的一大奇迹。由于塔身压力
过重和地质松软，南面的地基比北面约低２米。在施工期间塔身既出现轻
微倾斜，随着工程的进度，倾斜度不断增加。到塔身建到第三层时，可明
显看出倾斜，曾一度停工。一百多年以后，经工程师托马索·皮萨诺精心测
量和计算，证明比萨斜塔虽倾斜，但不会倒塌，使工程继续按原设计继续
影响结构稳定性的因素有多种，主要有： 1、重心位置的高低 2、结构与地面接触所形成的支撑面的大小 (重心垂线与支撑面之间的关系) 3、结构的形状
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观察一下静止状态的单车如何a 保持平衡?
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思考：自行车骑起来时，只有两个支 撑点，为什么不会倒下呢？
自行车运动时其轮子转动时， 使之具备“陀螺效应”从而 给其奠定了不易倾倒的力学 基础，当自行车在某一速度 下前进车子抗干扰的能力是 有限的，骑车人通过对车和