教育专题：11常见结构的认识(力的分类).ppt

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1、蜂巢 蜂巢由工蜂筑造蜂巢由工蜂筑造蜂巢的结构用材最少蜂巢的结构用材最少,容积最大容积最大 蜂房是六角形的，蜂房是六角形的，0.0730.073毫米的巢壁，蜂房微微毫米的巢壁，蜂房微微向内倾斜，排列成行，但彼此嵌合得天衣无缝，构成向内倾斜，排列成行，但彼此嵌合得天衣无缝，构成一个整体，牢固无比。重一个整体，牢固无比。重4040克的蜂房，却能容纳克的蜂房，却能容纳20002000克蜜蜂。克蜜蜂。蜂巢的结构精巧又美观蜂巢的结构精巧又美观蜘蛛网结构蜘蛛网结构_蜘蛛是如何结网的蜘蛛是如何结网的蜘蛛属节肢动物，种类繁多，在全世界有4万多种。它们胸部长有8条腿，腹部长着3对构造复杂的丝管的丝囊。它们吐出的丝

2、能够呈现出不同的颜色。同时，蜘蛛又是编织能手，它们能织出各式各样的网，有网巢、陷阱、育儿袋，甚至还能织出线路图来，特别神奇。夏天，在墙角或是某个角落里，人们总是能看到蜘蛛结的网，它们形状各异，这些蜘蛛网究竟是怎样形成的呢在蜘蛛捕食过程中又起到怎样的作用呢蜘蛛的繁殖方式很奇特。大多数的人都认为蜘蛛属于智能动物。从蜘蛛织出的丝网的形状、颜色和大小就可以看出它是个名副其实的化学家;从蛛网的角度和它编织的卵袋可以看出来它是个数学家;而从小蜘蛛乘降落伞飞散各地又可以看出它是个自动控制专家。实际上，这只是蜘蛛在长期生存斗争中形成的一种习性。蜘蛛结网如同人们盖房子一样，必须先打地基。它们在结网前，一般都事先

3、架一条“天索”。据科学家观察，蜘蛛架天索一般有两种办法。第一种方法是蜘蛛先找一个固定点，然后将丝与其连结上，并拉到地面，然后爬到对面的高处。蜘蛛在爬的过程中，不断地放丝，到达终点时，用脚把丝收到适中的长度，再找一个新的固定点把丝固定下来，这样，天索就架成了。第二种方法是蜘蛛从自己所站的高处，拉出许多根丝，这些丝的长度都足以到达对面。这些丝随风飘荡，蜘蛛不时地去触碰蛛丝，直到其中一根丝再也拉不动了，天索也就架成了。其原因在于在风中丝的另一端吹到了对面，薪在了高处，从而形成了新的固定点。人们发现，大蜘蛛习惯于傍晚结网，而小蜘蛛却总是在白天结网。它们先抽一些丝固定在高处，然后，吐出一根丝横穿过来，接

4、着，它又拉着一根丝向中心走，拉得很紧，其余的丝聚到网的中心去，这样反复进行。走一段，加上一条辐线。加上的辐线在整个蛛网上是比较平均的。辐线的数目存在一定的规律，一般说来，角蛛的网共有21条辐线，有带的蜘蛛有32条，而丝蛛有42条。蜘蛛所拉的辐线把蜘蛛网分成夹角基本相等的若干份。等到一切都准备就绪之后，蜘蛛就开始盘旋转开。首先，它在网的半径上做一条辅助线。然后，蜘蛛就开始从网的外围慢慢地向半径移动，还不时地做螺旋线。它每到达一个地方的辅助线，就会把丝都聚成小球，然后放到半径的位置上去。这些螺旋线越靠近中心，每个圈的间距就会越小，而且会越绕越密，到最后都分不清圈的间距。比萨斜塔毫无疑问是建筑史上的

5、一座重要建筑。在发生严重的倾斜之前，它大胆的圆形建筑设计已经向世人展现了它的独创性。虽然在更早年代的意大利钟楼中，采用圆形地基的设计并不少见，类似的例子可以在拉文纳、托斯卡纳和翁布里亚找到，但是，比萨钟楼被认为是独立于这些原型，在更大程度上，它是在借鉴前人建筑经验的基础上，独立设计并对圆形建筑加以了发展，形成了独特的比萨风格。比如，钟楼的圆形设计被认为是为了同一旁的大教堂建筑形成反射而相对应，因此有意地模仿教堂半圆形后殿的曲线设计。更重要的是，钟楼与广场上对圆形结构的强调是相一致的，尤其是在宏伟的、同样是圆形的洗礼堂奠基以后，整个广场更像是有意设计成耶路撒冷复活教堂（Anastasis）的现代

6、版本。这种的设计正来源于经典的古代建筑。钟楼的装饰格调继承了大教堂和洗礼堂的经典之作，墙面用大理石或石灰石砌成深浅两种白色带，半露方柱的拱门、拱廊中的雕刻大门、长菱形的花格平顶、拱廊上方的墙面对阳光的照射形成光亮面和遮荫面的强烈反差，给人以钟楼内的圆柱相当沉重的假象。大教堂、洗礼堂和钟楼之间形成了视觉上的连续性。比萨斜塔比萨斜塔吉隆坡双塔大楼国家石油公司双塔大楼位于吉隆坡市中心美芝律，高层，是当今世界著名的超级建筑。巍峨壮观，气势雄壮，是马来西亚的骄傲。国家石油公司双塔大楼曾以米的高度打破了美国芝加哥西尔斯大厦保持了年的最高纪录。这个工程于年月日动工，年月日正式封顶，年建成使用。登上双塔大楼，

7、整个吉隆坡市秀丽风光尽收眼底，夜间城内万灯齐放，景色尤为壮美。建筑师：A.高迪米拉公寓米拉公寓于19061910年在西班牙巴塞罗那建成。设计米拉公寓的西班牙著名建筑师A.高迪（AtonioGaudi，18521926年）是在建筑艺术探新中勇于开辟另一条道路的人，他以浪漫主义的幻想极力使塑性艺术渗透到三度空间的建筑中去，在米拉公寓设计中，把重点放在造型的艺术表现方面。他发挥想象力，建筑形象奇特，怪诞不经。同时吸收了伊斯兰建筑的风格，与哥特式建筑的结构特点相结合，采取自然的形式，精心去探索他独创的塑性建筑楷模。林肯纪念堂，美国华盛顿（19191922年）林肯纪念堂由美国建筑师亨利培根设计，坐落在摩

8、尔林荫大道末端的一处人造高地上，面积为2200平方米，对面是华盛顿纪念碑。纪念堂吸取了古希腊神庙的传统手法，四周有36根大理石的多立克式柱子围绕，象征林肯时期美国的36个州。虽然平面似古希腊神庙，但没有通常希腊神庙的山花，而是一个团进去的屋顶层，放在古典柱式的顶部。纪念堂内部用排列柱将平面划分为一个主厅和两个侧厅，侧厅内墙壁上绘制了表现林肯一生中最显著成就和重要事件的壁画。整个纪念堂的高潮是正对入口位于主厅中央的林肯雕像。在从入口到雕像这一纵向序列的引导下，人们会感受到气氛的庄严。尔后人们会渐渐看清这尊在散射入室的阳光照射下表情严肃的林肯雕像，林肯雕像的布置和纵横方向巧妙的序列引导形成了庄严肃

9、穆的气氛，这是这座纪念建筑设计上的杰出手笔。纽约帝国州大厦，美国（1931年）在纽约繁华的曼哈顿岛上，30年代初在短短一年多时间里，建造了当时世界上最高的楼房帝国州大厦，高度达381米。它保持高度冠军称号达42年之久。直到今天，它的高度仍排在世界前面。帝国州大厦1930年3月1日开始设计，设计人为席瑞夫、兰姆、哈蒙。4月7日开始树起第一根钢柱，9月22日钢结构就安装完毕，1931年5月1日全部竣工交付使用，前后只花去一年零一个月时间。钢骨架平均一天半完成一层，直至70年代，在施工速度上它一直保持最优秀的记录。这座大厦的施工之所以能如此高速，是和它的钢构件制作精确、施工组织严谨分不开的。世界上任

10、何事物都存在结构世界上任何事物都存在结构,结构结构多种多样且决定着事物存在的性多种多样且决定着事物存在的性质。质。结构（结构（structure)：是指事物的各是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排个组成部分之间的有序搭配和排列。列。形形色色的结构给了人们无限形形色色的结构给了人们无限的创造灵感和启示的创造灵感和启示.通过对自然界通过对自然界中结构的分析和研究中结构的分析和研究,人们将其人们将其成果应用到技术领域成果应用到技术领域,更好地更好地服务人类服务人类.苍耳子与尼龙搭扣苍耳子与尼龙搭扣鸟与飞机鸟与飞机鹰眼与导弹跟踪系统鹰眼与导弹跟踪系统苍耳子苍耳子植物形态一年生草本，三角状卵形，先端

11、锐尖，基部心形。边缘有缺刻或35浅裂，有不规则粗锯齿，两面有粗毛；头状花序顶生或腋生，雌雄同株，雄花序在上，球形，花冠筒状，5齿裂；雌花序在下，卵圆形，外面有钩刺和短毛。外面有钩刺和短毛。花期710月，果期811月。生于荒地、山坡等干燥向阳处。分布于全国各地。应用应用.用于不闻香臭、时流浊涕，鼻渊头痛，外感风寒，恶寒无汗，风寒头痛。本品温和疏达，味辛散风，苦燥湿浊，通窍止痛，常配伍辛夷、白芷、薄荷同用，即苍耳子散。案例案例1与尼龙搭扣与尼龙搭扣案例2人类飞翔的梦想源于展翅高飞的鸟，人类飞翔的梦想源于展翅高飞的鸟，鸟因为有它自由流畅的体形和翅膀结鸟因为有它自由流畅的体形和翅膀结构，飞机原型源于飞

12、鸟形体结构的仿构，飞机原型源于飞鸟形体结构的仿生。生。中国的大飞机在研制中中国的大飞机在研制中鹰眼鹰眼与导弹跟踪系统与导弹跟踪系统鹰眼的敏锐,由其特殊的结构得以保证。它独特的视觉系统可将物体放大数倍。其原理如同望远镜一样。与人的视网膜不同,鹰眼有两个中央凹:正中央凹和侧中央凹,它们分别集中在眼睛的不同区域。前者能敏锐地发现前侧视野里的物体;后者则接收鹰头前面的物体像。在鹰头的前方有最敏锐的双眼视觉区,是由两个侧中央凹的视野交盖而成,这样,鹰眼的视野便近似于球形,所以鹰能看到非常宽广的地域。鹰眼的瞳孔也很大,在一定范围内,瞳孔越大,分辨率越高,从这一点来说鹰眼也要比人眼灵敏。同时鹰也和别的鸟一样

13、,眼内有梳状突起,它是从视神经进入点突入眼后室的特殊折叠结构。其功能能减弱眼内的散射光,使视像清晰。结构如：1、自然界中物体的结构自然界中物体的结构：鸟巢、蜂窝、蜘蛛网、大树、动物的身体与器官等；2、生活中的飞机、汽车、楼房、桥梁等3、抽象的结构如语文科的小说、诗词等，人员结构、计算机方面的数据结构等人类创造物体的结构人类创造物体的结构社会领域中的结构社会领域中的结构云层结构世界奇观阅读案例：魁北克大桥的坍塌。分析大桥坍塌的原因是什么？设计师擅自改变桥的结构。为什么改变桥的结构会造成塌陷呢？因为，不合理的结构会使结构或材料所受到的外力超过其承受的极限。阿什塔比拉河桥的垮塌过去，美国桥梁设计界一

14、直采用可靠的豪威木制珩架结构。1863年，克里夫兰的铁路巨头斯托恩骄傲的宣称，他们在桥梁设计技术上取得了一项重大进步，即桥梁的建筑材料全部采用铁质材料。然而，斯托恩对这种新的材料过于信任，未经技术试验就投入了使用。事实上，全部使用铁质材料建造桥梁存在实质性的缺陷：这种铁质桥梁是靠压力将各部分装配在一起的，如果有一个接合处发生移动，则整个结构都会发生移动。果然，在1876年12月29日，当一列旅客列车经过阿什塔比拉河桥时，一个内部隐藏气泡的铁架发生断裂，整个桥梁随之倒塌，100多名旅客在事故中丧生。阿什塔比拉河桥垮塌成为美国历史上最为严重的桥梁垮塌事故。思考原因是什么？结构与力结构与力从力学角度

15、来说从力学角度来说,结构结构是指可承受一定是指可承受一定力的力的架构形态架构形态,它可以抵抗能引起形状它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。和大小改变的力。每个物体都有它的特定的每个物体都有它的特定的架构形态架构形态，这，这种架构形态体现着它的结构。种架构形态体现着它的结构。技术试验：小镜子，并适当加载负荷。技术试验：小镜子，并适当加载负荷。一个较复杂的结构由许多不同的部分一个较复杂的结构由许多不同的部分组成，这些组成部分通常成为组成，这些组成部分通常成为构件构件。（例如：自行车的车轮有辐条、轮胎、（例如：自行车的车轮有辐条、轮胎、车圈、气门等构件组成。）车圈、气门等构件组成。）活动：扳手腕活动

16、：扳手腕那么这个结构有哪些部分组成呢2.2基本受力形式基本受力形式工程中，构件的受力情况是比较复杂的，为工程中，构件的受力情况是比较复杂的，为了便于设计和计算，一般将构件的受力形式了便于设计和计算，一般将构件的受力形式简化成以下五种：简化成以下五种：拉力、压力、剪切力、弯曲力、扭转力。拉力、压力、剪切力、弯曲力、扭转力。拉力受力特点：物体所承受受力特点：物体所承受拉拽力拉拽力压力受力特点：受力特点：挤压物体的力挤压物体的力剪切力受力特点：受力特点：两个距离很近两个距离很近,大小相等大小相等,方方向相反向相反,且作用于同一物体上的平行力且作用于同一物体上的平行力弯曲力弯曲力受力特点：受力特点：作

17、用于物体作用于物体,使它产生使它产生弯曲弯曲的力的力扭转力受力特点：受力特点：反方向向物体两端均匀施力反方向向物体两端均匀施力,使物体发生使物体发生扭转形变扭转形变的力的力拉拉 力力 物体所承受的拉拽力物体所承受的拉拽力 压压 力力 挤压物体的力挤压物体的力 剪切力剪切力 两个距离很近两个距离很近,大小相等大小相等,方向相反方向相反,且作用且作用于同一物体上的平行力于同一物体上的平行力 扭转力扭转力 反方向向物体两端均匀施力反方向向物体两端均匀施力,使物体发生使物体发生扭转形变的力扭转形变的力 弯曲力弯曲力 作用于物体作用于物体,使它产生弯曲的力使它产生弯曲的力 1、分析受力的形式分析受力的形

18、式支撑力支撑力拉力拉力压力压力側压力側压力吊兰的支撑架吊兰的支撑架桥墩桥墩大坝大坝两端被托起的梁两端被托起的梁观察右下图观察右下图,说明石磨的推杆为什么要用一根绳说明石磨的推杆为什么要用一根绳子吊起来。石磨在推动过程中，绳子在空间的子吊起来。石磨在推动过程中，绳子在空间的轨迹是一个什么图形？轨迹是一个什么图形？一：保持人在推磨时推杆一：保持人在推磨时推杆始终在始终在平行平行于地面的平面于地面的平面上运动，改变了人推磨时上运动，改变了人推磨时的用力方向，只需前推与的用力方向，只需前推与后拉，使推磨更轻松。后拉，使推磨更轻松。二：防止推杆弯曲变形，二：防止推杆弯曲变形，可以承受一些推杆的重力。可以

19、承受一些推杆的重力。三、结构的类型三、结构的类型实体结构：结构体本身是实心受力特点：外力分布在整个体积中（实心墙、受力特点：外力分布在整个体积中（实心墙、大坝）大坝）框架结构：框架结构：细长的构件细长的构件受力特点：支撑空间而不充满受力特点：支撑空间而不充满空间空间框架结构是由杆件或板件连接框架结构是由杆件或板件连接而成的，构件可以是空心，也可以而成的，构件可以是空心，也可以是实心；可以是平面框架，也可以是实心；可以是平面框架，也可以是空间框架。由于这种结构用料少，是空间框架。由于这种结构用料少，可以承受多种载荷，因此用得很广可以承受多种载荷，因此用得很广泛。泛。案例分析案例分析：大连电视塔大

20、连电视塔返回受力情况：受力情况：空间框架空间框架体。如体。如铁塔架，脚手铁塔架，脚手架，建筑框架体。架，建筑框架体。大大连连电电视视塔塔（框框架架结结构构）壳体结构：壳体结构：层状结构层状结构受力特点：外力作用在结构体受力特点：外力作用在结构体的表面上的表面上壳体结构是用薄壁壳状构件来壳体结构是用薄壁壳状构件来替代空间框架而形成的一种空间结替代空间框架而形成的一种空间结构。由于它可以将作用在其上的集构。由于它可以将作用在其上的集中横向载荷分散为沿壳体的压力。中横向载荷分散为沿壳体的压力。因此在场馆建设中用得很多。因此在场馆建设中用得很多。案例分析：头盔，汽车外壳等案例分析：头盔，汽车外壳等返回

21、悉尼歌剧院（壳体结构）悉尼歌剧院（壳体结构）P9小实验（了解壳体结构的受力情况）小实验（了解壳体结构的受力情况）思考：为什么鸡蛋能够承受如此大的压力？思考：为什么鸡蛋能够承受如此大的压力？因为鸡蛋独特的椭圆形造型，所以只要有重量压在因为鸡蛋独特的椭圆形造型，所以只要有重量压在鸡蛋上面，鸡蛋所承受的重力便会向四周均匀散鸡蛋上面，鸡蛋所承受的重力便会向四周均匀散开，让每个部位承受同样的重力。壳体结构具有十开，让每个部位承受同样的重力。壳体结构具有十分良好的承载性能，能以很小的厚度承受相当大的分良好的承载性能，能以很小的厚度承受相当大的荷载。外力作用于壳体结构时，外力分布在整个表荷载。外力作用于壳体

22、结构时，外力分布在整个表面，并利用壳体结构几何形状（曲面）的合理性，面，并利用壳体结构几何形状（曲面）的合理性，以材料直接受压来代替弯曲内力，大大减小了弯以材料直接受压来代替弯曲内力，大大减小了弯矩，从而充分发挥材料的潜力。当石板的重力通过矩，从而充分发挥材料的潜力。当石板的重力通过木板、瓶盖传递到鸡蛋上时，被均匀地分散到了蛋木板、瓶盖传递到鸡蛋上时，被均匀地分散到了蛋壳的表面上，所以鸡蛋可以承受较大的压力。壳的表面上，所以鸡蛋可以承受较大的压力。乌龟的外壳属于壳体结构，它能承受较大的压力，乌龟的外壳属于壳体结构，它能承受较大的压力，保护身体不受损害。保护身体不受损害。P10案例分析案例分析埃

23、菲尔铁塔是现代巴黎的标志埃菲尔铁塔是现代巴黎的标志,是是一座于一座于1889年建成位于法国巴黎年建成位于法国巴黎战神广场上的露空结构铁塔，高战神广场上的露空结构铁塔，高320米。埃菲尔铁塔得名于它的设米。埃菲尔铁塔得名于它的设计师桥梁工程师居斯塔夫埃菲尔。计师桥梁工程师居斯塔夫埃菲尔。铁塔设计离奇独特，是世界建筑铁塔设计离奇独特，是世界建筑史上的技术杰作，因而成为法国史上的技术杰作，因而成为法国和巴黎的一个重要景点和突出标和巴黎的一个重要景点和突出标志。埃菲尔铁塔分为三层，从塔志。埃菲尔铁塔分为三层，从塔座到塔顶共有座到塔顶共有1711级阶梯，分别级阶梯，分别在离地面在离地面57米、米、115

24、米和米和276米处米处建有平台建有平台整体是框架结构；地基、柱整体是框架结构；地基、柱子等是实体结构子等是实体结构承重部分是框架结构、挡泥板是壳体结构、脚踏承重部分是框架结构、挡泥板是壳体结构、脚踏板与链轮之间是传动结构板与链轮之间是传动结构自行自行车由车由哪些哪些基本基本结构结构类型类型组成组成三、结构的类型结构的类型类型特点受力特点实例实体结构实体结构框架结构框架结构壳体结构壳体结构结构体是实心结构体是实心 外力分布在整个体积中外力分布在整个体积中主要承受压力主要承受压力实心墙实心墙大坝大坝结构体由细长的结构体由细长的构件组成构件组成 支撑空间而不充满空间支撑空间而不充满空间即可以承受压力

25、，又可以即可以承受压力，又可以承受拉力承受拉力铁架铁架结构体是层状结构体是层状外力作用在结构体表面上外力作用在结构体表面上当壳顶部受到压力时，能当壳顶部受到压力时，能将力均匀分散将力均匀分散头盔头盔贝壳贝壳练习：当出现交通事故时，摩托车手的头盔是如何避免外当出现交通事故时，摩托车手的头盔是如何避免外力对头骨的撞击的？力对头骨的撞击的？当出现交通意外时，摩托车手头盔的某一部位受到当出现交通意外时，摩托车手头盔的某一部位受到一个大的撞击力，由于头盔是壳体结构，在受撞击一个大的撞击力，由于头盔是壳体结构，在受撞击时外力沿壳体分布出去，使得所受力迅速分布到头时外力沿壳体分布出去，使得所受力迅速分布到头

26、盔表面，形成整个头盔表面均匀受力。另外头盔内盔表面，形成整个头盔表面均匀受力。另外头盔内部还有一柔性减震结构，它可以减弱头盔壳体上的部还有一柔性减震结构，它可以减弱头盔壳体上的力向人脑壳的传递，这样就起了保护摩托车手安全力向人脑壳的传递，这样就起了保护摩托车手安全的使用。的使用。汽车的安全汽囊又是如何保护驾驶员的？汽车的安全汽囊又是如何保护驾驶员的？汽车的安全气囊是现代汽车上的高科技装置。汽车的安全气囊是现代汽车上的高科技装置。当汽车前端发生强烈的碰撞时，安全气囊就当汽车前端发生强烈的碰撞时，安全气囊就会瞬间从汽车方向盘内弹出来，垫在方向盘会瞬间从汽车方向盘内弹出来，垫在方向盘与驾驶人之间，防止驾驶人的头部和胸部撞与驾驶人之间，防止驾驶人的头部和胸部撞击到方向盘或仪表板等硬物上。除了驾驶人击到方向盘或仪表板等硬物上。除了驾驶人前的方向盘有安全囊外，有些汽车的前排也前的方向盘有安全囊外，有些汽车的前排也安装了乘客用的安全气囊，另外有些汽车还安装了乘客用的安全气囊，另外有些汽车还在座位侧面靠门一侧安装了侧面安全气囊。在座位侧面靠门一侧安装了侧面安全气囊。