结构与设计玄振兴.ppt

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1、结构与构与设计温馨提示请准备好你的课本、请准备好你的课本、导学案导学案、双色笔、双色笔 及及学习的激情学习的激情!观看看视频，请分析分析桥梁坍塌的原因有梁坍塌的原因有哪哪些？些？桥梁坍塌的原因梁坍塌的原因 原因分析：包括自然环境气候，、施工、超载等人为因素，同时桥梁自身材料的性能也会随时间不断退化。结构设计我国越来越多的桥梁坍塌事故已经严重威胁到了人我国越来越多的桥梁坍塌事故已经严重威胁到了人们的生命安全们的生命安全 并且造成了巨大的财产损失，并且造成了巨大的财产损失，请分析请分析桥梁坍塌的原因有哪些？桥梁坍塌的原因有哪些？v熟练掌握结构的概念熟练掌握结构的概念及受力形式及受力形式，提高，提高

2、区分常区分常见结构见结构的能力；的能力；v通过案例分析、合作探究，掌握通过案例分析、合作探究，掌握影响结构稳定影响结构稳定性和强度的因素性和强度的因素；v学会学会观察身察身边事物，解事物，解释生活中常生活中常见的的结构构现象象。学习目标：知识梳理知识梳理结构的概念结构的概念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的分类结构的分类压力、拉力、剪切力压力、拉力、剪切力扭转力、弯曲力扭转力、弯曲力结构的受力结构的受力认识结构认识结构含义含义结构的强度结构的强度影响因素影响因素结构的形状结构的形状使用的材料使用的材料连接方式连接方式含义含义影响因素影响因素重心的位置重心的位置支撑面大小支撑

3、面大小结构的形状结构的形状结构的稳定性结构的稳定性探究结构探究结构结结构构与与设设计计简单结构的设计简单结构的设计结构欣赏结构欣赏文化角度文化角度技术角度技术角度一、讨论重点一、讨论重点1.自主学习中未解决的疑问自主学习中未解决的疑问2.探究探究1-探究探究4二二.要求和目标：要求和目标：（1）小组长首先安排任务，先一对一分层讨论，）小组长首先安排任务，先一对一分层讨论，再小组内集中讨论，再小组内集中讨论，AA力争拓展提升，力争拓展提升，BB、CC解决好全部展示问题。解决好全部展示问题。（2）讨论时，）讨论时，手不离笔手不离笔、随时记录随时记录，争取在讨，争取在讨论时就能将错题解决，论时就能将

4、错题解决，（3）未解决的问题，新生成的问题，组长记录）未解决的问题，新生成的问题，组长记录好，准备好，准备展示质疑展示质疑。【展示点评展示点评】showshow出我风采出我风采展示要求：展示要求：完全脱稿完全脱稿；认真规范认真规范 注重小结；注重小结；双色笔双色笔双色笔双色笔展示时未讨论完的同学继续讨论，讨论完的展示时未讨论完的同学继续讨论，讨论完的同学由小组长组织背诵整理同学由小组长组织背诵整理展示问题展示问题展示小展示小组组展示方展示方式式展示地点展示地点点评小组点评小组探究探究12 板书板书后黑板南后黑板南1探究探究13板书板书后黑板南后黑板南2探究探究24板书板书后黑板南后黑板南3探究

5、探究35板书板书后黑板南后黑板南4探究探究48板书板书后黑板南后黑板南5【展示点评展示点评】showshow出我风采出我风采点评要求：点评要求：注意仪态；注意仪态；言简意赅言简意赅 拓展提升；拓展提升；引导互动引导互动引导互动引导互动其他同学：其他同学：认真思考；认真思考；做好笔记做好笔记 注意倾听；注意倾听；补充质疑补充质疑补充质疑补充质疑展示问题展示问题展示小展示小组组展示方展示方式式展示地点展示地点点评小组点评小组探究探究12 板书板书后黑板南后黑板南16组组探究探究13板书板书后黑板南后黑板南2探究探究24板书板书后黑板南后黑板南3探究探究35板书板书后黑板南后黑板南47组组探究探究4

6、8板书板书后黑板南后黑板南51组组 1 1、秋千的吊索，主要承受、秋千的吊索，主要承受 ；2 2、桥梁的桥墩，主要承受、桥梁的桥墩，主要承受 ；3 3、汽车方向盘的轴，主要承受、汽车方向盘的轴，主要承受 4 4、单杠的杠体（上面的横杠），主要受、单杠的杠体（上面的横杠），主要受 ；5 5、吊扇旋转，吊杆主要受、吊扇旋转，吊杆主要受；拉力拉力压力压力扭转力扭转力；弯曲力弯曲力扭转力和拉力扭转力和拉力探究一：分析下列构件的受力形式探究一：分析下列构件的受力形式拉力拉力扭转力扭转力压力压力弯曲力弯曲力剪切力剪切力结构的受力（结构的受力（从力的作用效果去分析从力的作用效果去分析）1、栅栏、栅栏 、圆形

7、陶瓷装饰品、圆形陶瓷装饰品 、冰山、冰山、高层建筑的穹顶、钢化玻璃锅盖、高层建筑的穹顶、钢化玻璃锅盖 、竹排、竹排7、人的头盖骨、人的头盖骨 8、头盔、头盔 9、大坝大坝 371654892 实体结构：实体结构：框架结构：框架结构：壳体结构：壳体结构：探究二：探究二：总结：通过受力特点区分结构类型1 1）实体结构：是指结构体本身是实心的结构。）实体结构：是指结构体本身是实心的结构。受力特点：外力分布在整个体积中。受力特点：外力分布在整个体积中。2 2）框架结构：是指结构体由细长的构件组成的结构。）框架结构：是指结构体由细长的构件组成的结构。受力特点：支撑空间而不充满空间，受力特点：支撑空间而不

8、充满空间，由梁和柱由梁和柱组成框架成框架共同抵抗使用共同抵抗使用过程中出程中出现的水平荷的水平荷载和垂直荷和垂直荷载 3 3）壳体结构：通常是指层状的结构。）壳体结构：通常是指层状的结构。受力特点：外力作用在结构体的表面上，由弧面整体分担承受，抵抗变形。受力特点：外力作用在结构体的表面上，由弧面整体分担承受，抵抗变形。4 4）组合结构组合结构：在日常生活中我们常见的结构大部分都是组合结构，如：现代建筑整：在日常生活中我们常见的结构大部分都是组合结构，如：现代建筑整体是框架结构，地基、柱子为实体结构。体是框架结构，地基、柱子为实体结构。有的建筑屋顶为壳体结构如美国白宫有的建筑屋顶为壳体结构如美国

9、白宫美国白宫美国白宫书籍组合的背景墙书籍组合的背景墙变形后的独立变形后的独立“书籍书籍2009年年4月月25日，第十九届全国图书交易博览日，第十九届全国图书交易博览会在山东举行。开幕式上由会在山东举行。开幕式上由10部巨型部巨型“书书”拼拼接而成的背景墙给人留下了深刻的印象。接而成的背景墙给人留下了深刻的印象。图图1“书籍组合的背景墙书籍组合的背景墙”思考：思考：这这些些书书籍造型最宜采用籍造型最宜采用 （框架框架壳体壳体 实实体或体或实实心）心）结结构构高考连线图图2变形后的独立变形后的独立“书籍书籍”点点拨提升提升v只有做好受力分析和结构类型的分析。才能在进行结构设计时选择正确的材料，选择

10、正确的结构类型，从而更好的实现结构的功能。探究三探究三v 比萨斜塔比萨斜塔(CAMPANILE DI PISA)(CAMPANILE DI PISA)是世界建筑史上的一大奇迹。由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，在于塔身压力过重和地质松软，在施工期间塔身既出现轻微倾斜，施工期间塔身既出现轻微倾斜，随着工程的进度，倾斜度不断增随着工程的进度，倾斜度不断增加。曾一度停工。一百多年以后，加。曾一度停工。一百多年以后，经工程师托马索经工程师托马索皮萨诺精心测皮萨诺精心测量和计算，证明比萨斜塔量和计算，证明比萨斜塔虽倾斜，虽倾斜，但不会倒塌，但不会倒塌，使工程继续直到竣使工程继续直到

11、竣工工。（1）试从从影影响响结构构稳定性定性的因素分析工程的因素分析工程师马索索皮皮萨诺的的证明依据。明依据。v（2 2）如果）如果你你是工程是工程师，你你应该如何增加塔的如何增加塔的稳定性？定性？（1 1）原因：其重心的所在的点垂）原因：其重心的所在的点垂线落在落在结构构底面范底面范围内内（2 2）改）改进措施措施 增加塔身反增加塔身反倾斜方向的重量，使重心反方向偏移；斜方向的重量，使重心反方向偏移；夯夯实塔身塔身倾斜方向的地基（不易斜方向的地基（不易实现）从从塔身反塔身反倾斜地基的下方斜地基的下方挖挖走部分沙土，使重心反方走部分沙土，使重心反方向偏移向偏移 增加支撑架，增加支撑架，扩大支撑

12、面大支撑面积，利用三角形，利用三角形结构构的的稳定定性性 辽宁瑞州古塔辽宁瑞州古塔，现，现存塔身高存塔身高10米，塔身米，塔身向东北方向倾斜向东北方向倾斜12度，度，塔尖水平位移塔尖水平位移1.7米。米。该塔建成之后虽几经地该塔建成之后虽几经地震与洪水破坏，却始终震与洪水破坏，却始终斜而不倒，堪称奇迹。斜而不倒，堪称奇迹。苏州的虎丘塔苏州的虎丘塔虎丘塔高虎丘塔高47.747.7米，比米，比意大利比萨斜塔矮意大利比萨斜塔矮6 6米；塔尖偏离中心米；塔尖偏离中心2.342.34米，是比萨塔的米，是比萨塔的一半；虎丘塔建于一半；虎丘塔建于961961年，年，比比萨塔早比比萨塔早完工完工390390年

13、。年。因为地因为地基不牢，重基不牢，重60006000吨的吨的塔便倾向土堆的一边。塔便倾向土堆的一边。中中央央电电视视台台新新楼楼“全全球球第第一一斜斜塔塔”阿阿联联酋酋高高楼楼稳定性稳定性支撑面积支撑面积支撑面积支撑面积几何形状几何形状几何形状几何形状重心位置重心位置重心位置重心位置 支撑面积越支撑面积越支撑面积越支撑面积越大，稳定性大，稳定性大，稳定性大，稳定性越好。越好。越好。越好。结构的整体几何结构的整体几何结构的整体几何结构的整体几何结构必须科学合结构必须科学合结构必须科学合结构必须科学合理理理理 重心越低，重心越低，重心越低，重心越低，其稳定性越其稳定性越其稳定性越其稳定性越好好好

14、好影响结构稳定性的因素影响结构稳定性的因素前提条件：前提条件：重心所在点重心所在点的垂线落在的垂线落在底面范围内底面范围内思考：许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？思考：许多课桌椅的支撑脚要做成往外倾斜？这是为了进一步增大与地面接触所这是为了进一步增大与地面接触所形成的支撑面积，增加稳定性。形成的支撑面积，增加稳定性。临时摆放的屏风为什么摆成字型，而不摆成一字型？临时摆放的屏风为什么摆成字型，而不摆成一字型？临时摆放的屏风为什么摆成字型，而不摆成一字型？临时摆放的屏风为什么摆成字型，而不摆成一字型？在受到外力作用时，有多个接触面，增大了与地面的支撑面积，可将力进行分散，并且三角形的结构比较稳定探

15、究四：v（1）我）我们经常看到常看到马路旁路旁边的广告牌后面的支撑架是三角的广告牌后面的支撑架是三角结构构。v（2）我）我们常用的常用的A形梯不直接采用形梯不直接采用铝合金片，而用合金片，而用长方形截面的方形截面的铝合金合金构构件，件，v（3）分）分别在一根竹杆和一根同在一根竹杆和一根同样尺寸的脆性塑料杆上不尺寸的脆性塑料杆上不断断加挂相同加挂相同质量的重物，竹杆比脆性塑料杆能挂更多重物而不量的重物，竹杆比脆性塑料杆能挂更多重物而不会断会断裂裂v（4）中）中国国古建筑木古建筑木结构构和和传统木家具制作主要采用木家具制作主要采用榫榫接的接的连接方式，接方式，不但可以承受不但可以承受较大的荷大的荷

16、载，而且允，而且允许产生一定的生一定的变形。形。v以上几以上几种种现象中我象中我们看出以下看出以下哪个哪个因素影因素影响响了了结构构的强度？的强度？强度强度材料材料材料材料连接方式连接方式连接方式连接方式形状形状形状形状综合考虑各种因素。综合考虑各种因素。结构的外部结构的外部结构的外部结构的外部形状形状形状形状构件的截面构件的截面构件的截面构件的截面形状形状形状形状刚连接刚连接刚连接刚连接铰连接铰连接铰连接铰连接总结：总结：影响结构强度的因素影响结构强度的因素轮子轮子轴承轴承合页合页为什么大坝的横截面总是建成如图所示的梯形为什么大坝的横截面总是建成如图所示的梯形1.增加结构与地面的支撑面积，提

17、高结构的稳定性增加结构与地面的支撑面积，提高结构的稳定性2.可以减小水对大坝的冲击力，提高结构的强度可以减小水对大坝的冲击力，提高结构的强度拓展提升拓展提升v如如图，路灯立柱，路灯立柱与与底底盘接接头才用才用了了哪种哪种连接方式（接方式（刚连接，接，铰连接）？，接）？，试分析三角分析三角状状筋板的作筋板的作用用 电线杆与底盘采用电线杆与底盘采用刚连接刚连接，由于连接面积小，重心位置由于连接面积小，重心位置高，受力大，连接处容易断高，受力大，连接处容易断裂。裂。加三角状筋板，主要是加三角状筋板，主要是提高连接处的强度提高连接处的强度，更好地，更好地抵抗外力。抵抗外力。学以致用学以致用小华喜欢做家

18、务，他发现传统长臂式晾衣架不方便小华喜欢做家务，他发现传统长臂式晾衣架不方便撑挂圆领衣物，于是尝试对衣架进行改造并制作出撑挂圆领衣物，于是尝试对衣架进行改造并制作出木制可变形衣架（右图）。木制可变形衣架（右图）。改造后他发现衣架出现了结构不稳定的问题。为此改造后他发现衣架出现了结构不稳定的问题。为此他设计了他设计了4种改进方案，其中最稳定的是种改进方案，其中最稳定的是拓展：拓展：稳固的结构对我们的生产生活是非常重稳固的结构对我们的生产生活是非常重要的，那么凡是不稳定的结构设计都应要的，那么凡是不稳定的结构设计都应该放弃吗？请举例说明该放弃吗？请举例说明 学完了本节课的知识，请思考如果你是桥梁设

19、计的工程师，为了减少桥梁坍塌带来的巨大损失，你应该如何提高我国桥梁的强度？1.桥墩主要受压力，因此应选择实体结构，采用桥墩主要受压力，因此应选择实体结构，采用抗压能力强的钢筋混凝土，石材等材料抗压能力强的钢筋混凝土，石材等材料2.桥梁从受力和减轻桥身重量的角度考虑，主要桥梁从受力和减轻桥身重量的角度考虑，主要采用框架结构，并选择抵抗变形能力强的材料采用框架结构，并选择抵抗变形能力强的材料3.提高施工的技术质量，采用先进材料、技术。提高施工的技术质量，采用先进材料、技术。当堂检测要求：要求：3 3分钟独立、高效完成分钟独立、高效完成15 B B C B B15 B B C B B6 B6 B利用

20、倒置的酒瓶利用倒置的酒瓶的不的不稳定性定性预报地震地震不稳定结构的利用不稳定结构的利用跨跨栏栏地震地震仪不稳定结构的利用圆珠笔的圆珠不不稳定定结构构的利用的利用跷跷板不稳定结构的利用灯泡为何能承受如此大的力灯泡为何能承受如此大的力?如何踩扥跑才不容易破裂如何踩扥跑才不容易破裂踩的时候，尽量穿比较软的鞋子，踩的时候，尽量穿比较软的鞋子，增大脚掌与灯泡的接触面。人站上增大脚掌与灯泡的接触面。人站上去以后要尽可能掌握平衡，使灯泡去以后要尽可能掌握平衡，使灯泡均匀受力，人的晃动不能太厉害。均匀受力，人的晃动不能太厉害。然后踩上去的时候要慢一点，起到然后踩上去的时候要慢一点，起到对力的缓冲作用对力的缓冲作用