通用技术2第一章结构与设计

新的学年已经开始！《技术与设计２》第一章结构与设计本章第一节：常见结构的认识广义地说，结构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着结构，结构多种多样且决定着事物存在的本质。盖里椅自然界中的结构——自然界中的结构——自然界中的结构——自然界中的结构——自然界中的结构——微生物分子结构图自然界中的结构——自然界中的结构——金刚石石墨两个结构的构件相同，但排列方式不同，使性质迥异。由观察推导出观点：在自然界中，结构是普遍存在的。释迦木塔位于应县城内西北佛宫寺内，俗称应县木塔。建于辽清宁二年（公元1056年），金明昌六年（公元1195年）增修完毕。应县木塔的设计，广泛采用斗拱结构，全塔共用斗拱54种，每个斗拱都有一定的组合形式，设计科学严密，构造完美，巧夺天工，是一座既有民族风格、民族特点，又符合宗教要求的建筑。应县木塔巧夺天工——飞檐5层，从楼的纵向看各层排檐与楼名直接有关，形如黄鹤，展翅欲飞。整座楼的雄浑之中又不失精巧，富于变化的韵味和美感。黄鹤楼巧夺天工——巧夺天工——岳阳楼优雅庄重——优美舒适——简单实用——本章第一节：常见结构的认识广义地说，结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。在这一章中，我们所说的结构，是指可以承受一定应力的架构形态，它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。盖里椅任何结构都是由许多部件和零件所组成的，在工程中称这些部件或零件为构件。结构与力：拉力压力扭转力弯曲力剪切力在外力的作用下，结构会发生几何形状的改变，在工程上称之为形变。结构与力：五种基本的力拉力物体所承受的拉拽力起吊重物的钢索、拔河时的绳子压力挤压物体的力千斤顶的活塞、桥墩扭转力反方向向物体两端均匀施力,使物体发生扭转形变的力汽车的方向盘和传动轴、拧干中的衣服弯曲力作用于物体,使它产生弯曲的力起重机的大梁、钓鱼竿、单杠的横杠剪切力两个距离很近,大小相等,方向相反,且作用于同一物体上的平行力铆钉、机械中常用的连接件结构的分类:根据物体的结构形态在受力时承受和传递的方式的差别，一般可将结构分成三种类型：实体结构框架结构壳形结构结构的分类实体结构框架结构壳形结构１、实体结构实体结构：结构体本身是实心。外力分布在整个体积中２、框架结构支撑空间而不充满空间。３、壳体结构外力作用在结构体的表面上。组合结构类型：埃菲尔铁塔底座的实体结构埃菲尔铁塔上部的框架结构组合结构类型：汽车车体是框架结构与壳体结构的结合。结构的类型物体结构实体结构框架结构壳体结构组合结构受力特点栅栏圆形陶瓷装饰品冰山高层建筑的穹顶钢化玻璃锅盖竹排汽车外壳人的头盖骨古罗马斗兽场√支撑空间却不充满空间√结构体的表面√外力分布在整个体积中√结构体的表面结构体的表面√√支撑空间却不充满空间√结构体的表面√结构体的表面√支撑部分空间，分布在部分体积中练习：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？当摩托车手头盔的某一部位受到一个大的撞击力时，由于头盔的壳体结构，使得所受力迅速分布到其表面，形成整个头盔表面均匀受力，而不是某一点受很大的力……本章第二节：探究结构想想看，下面的结构稳固吗？哪个更危险？安全危险！本章第二节：探究结构一、结构的稳定性：结构在荷载的作用下维持原有的平衡形式的能力，就叫做结构的稳定性。思考1：如下两图为同一个拍摄支架，分析哪种结构更稳定？为什么？影响结构稳定性的主要因素一：结论1：结构重心位置的影响。（重心低，结构稳定性更好）思考2：有如下两个纸杯平放在桌上，分析哪个纸杯更稳定？为什么？结构底座的影响。（与地面接触所形成的支撑面越大，结构的稳定性越好）影响结构稳定性的主要因素二：结论２：思考３：有如下三个支架，分析哪种结构更稳定？为什么？图１图２图３影响结构稳定性的主要因素三结构的形状的影响。（相同的构件，相对位置不同，结构的稳定性不同）图１图２图３结论3：影响结构稳定性的三大因素1、结构的重心位置2、结构与地面接触形成的支承面的大小3、结构的形状小结4、其他因素既有一定的稳定性，又可以向一侧倾倒，以保护运动员。既有一定的稳定性，又可以向一侧倾倒，以保护运动员。2012建筑中三角形的稳定性的应用本章第二节：探究结构二、结构的强度结构具有的抵抗被外力破坏的能力，这种能力就称作强度。结构的强度是通过构件和材料来体现的。结构构件在外力作用，内部各质点之间的相互作用力会发生改变。这种作用力的改变称作内力。支柱顶梁构件单位截面面积所受的内力称为——构件的应力。应力与内力、横截面积之间的定量关系：σ=N/A应力=内力/横截面积生活经验：支柱越粗，支撑力越强！增加横截面积扭绞的粗绳、钢缆、钢索，其实都是利用增加结构的横截面积，减少所受的应力，来增强结构的强度。茅草房土坯房钢筋水泥建筑材料影响着结构的强度。二、结构的强度另外，材料本身的形状、材料的横截面的形状也极大的影响着结构的强度。二、结构的强度另外，材料本身的形状、材料的横截面的形状也极大的影响着结构的强度。影响结构强度的因素材料材料的横截面材料的横截面的面积材料的横截面的形状其它因素……结构设计丰富而有趣：◇选题◇创意◇设计◇选材◇……结构的功能、稳定、强度、安全、美观、成本、个性、…………有规可循……本章第三节：简单结构的设计设计的一般过程包括哪些环节？1.明确设计目标及要求2.形成初步设计方案3.模型制作4.检测、优化和改进设计5.评价结构设计功能成本强度稳定性美观……….安全寿命人的个性化需要结构设计应考虑的主要因素有哪些？结构设计作品举例：本章第四节：经典结构的欣赏坐落在河北省赵县洨河上。建于隋代（公元581－618年）大业年间（公元605－618年），由著名匠师李春设计和建造，距今已有约1400年的历史，是当今世界上现存最早、保存最完善的古代敞肩石拱桥。1961年被国务院列为第一批全国重点文物保护单位。因赵州桥是重点文物，通车易造成损坏，所以不允许车辆通行。赏析结构设计作品,可从技术文化两个角度进行。技术的角度主要有:结构的使用功能的实现；结构的稳固耐用；结构造型设计的创意和表现力；材料使用的合理性；工艺制造的精湛程度等。文化的角度主要有：结构的文化寓意与传达公众认可的美学原则反映的时代、民族、习俗方面的特征结构的个性特征等上海世博园中国馆上海世博园中国馆展馆外观中国馆，共分为国家馆和地区馆两部分，国家馆主体造型雄浑有力，犹如华冠高耸，天下粮仓；地区馆平台基座汇聚人流，寓意社泽神州，富庶四方。国家馆和地区馆的整体布局，隐喻天地交泰、万物咸亨。中国馆以大红色为主要元素，充分体现了中国自古以来以红色为主题的理念，更能体现出喜庆的气氛，让游客叹为观止。设计理念东方之冠、鼎盛中华、天下粮仓、富庶百姓。表达了中国文化的精神与气质。主体构思中国馆建筑外观以“东方之冠”的构思主题，表达了中国文化的精神与气质。百度百科节选——中国2010年上海世博会中国国家馆在21世纪的今天，环境和能源问题是城市化进程中的现实问题，中国馆的建造处处透露出环保和节能的信息。外墙材料使用无放射、无污染的绿色产品；所有管线和地铁通风口都巧妙地隐藏在建筑体内；国家馆顶层景观台使用最先进的太阳能板，储藏阳光并转化为电能，可实现中国馆照明全部自给；同时还有雨水收集处理系统，雨水通过净化后用于冲洗卫生间和车辆；地区馆表皮还设计有气候缓冲带，屋顶运用生态农业景观技术，土层覆盖达1.5米，可实现有效隔热，节省能源在10%以上；在地区馆南侧大台阶水景观和南面的园林设计中，引入了小规模人工湿地技术，在不需要大量用地的前提下，为城市局部提供生态化的景观。1、观察学校的篮球架，并思考，篮球架要有较高的稳定性，可采取哪些措施？2、分组设计制作个性化相框。