第5章

建筑結構與工程第1節(jié)

建筑結構與功能八上科學

ZJ1.了解建筑結構的一般分類，并能說出它們在生活中的應用實例。2.能夠建立模型分析作用在結構上的力，從而確定結構的穩(wěn)固性與可靠性，發(fā)展科學思維。3.知道建筑結構與功能相適應，并能根據生活實例進行說明。1.結構定義結構是指組成事物的各個部分之間的有序搭配和空間排列性質結構普遍存在于自然界和人類創(chuàng)造的各種事物中，不同的事物往往具有不同的結構，不同的結構具有不同的功能示例___________________________________________________________________________________________________________________蜘蛛網的結構

中華藝術宮的結構類型概念特點應用框架結構框架結構是指以剛性的桿作為梁和柱組成的結構剛性的桿按一定的規(guī)則在空間排布，支撐空間而不充滿空間，共同承受所受的力框架結構的種類很多,廣泛應用于房屋建造、橋梁工程、航空工業(yè)等?？蚣芙Y構使用的材料可以是木材、金屬、塑料等2.建筑結構的分類建筑結構一般可以分為框架結構、殼體結構和實體結構等。具體如下：類型概念特點應用殼體結構殼體結構是指層狀的結構，它是由若干塊薄板組成的，薄板做成具有曲面輪廓的外形，看起來造型輕巧而優(yōu)雅在殼體結構中，其拱形曲面可以把受到的力均勻分散在結構體的各個部分，這種結構能承受較大的力,使結構更加堅固殼體結構廣泛應用于體育場管、展覽館、會議中心、大跨度建筑（如火車站、機場航站樓）、工業(yè)建筑（如大型倉庫、工廠）等類型概念特點應用實體結構實體結構是指結構體本身是實心的結構，利用自身來承受力，承受的力分布在整個實體上結構穩(wěn)定，承載能力強，安全性高，具有耐久性。建筑物的基座通常由石頭、混凝土等材料做成實心的結構，承擔基座上方的建筑物所受的重力實體結構廣泛應用于橋墩、房屋的基座、雕塑的基座、城墻等3.構件：一個較復雜的結構由許多不同的部分組成，這些組成部分通常稱為構件。說明：（1）建筑都有它特定的架構形態(tài)，以體現它的結構特性。（2）建筑是由建筑材料按一定規(guī)則組成的受力結構體系，各個部分（如梁、柱等）相互聯(lián)結成為一個整體，起著承受外力（又稱荷載）的作用，并將其傳遞到基座。典例1

下列建筑結構中，其基本結構分類不正確的是(

)DA.殼體結構：悉尼歌劇院屋頂B.框架結構：鳥巢C.實體結構：水電站壩體D.殼體結構：水立方解析：水立方采用了空間鋼架結構，每一個鋼架框上都有薄膜制成的氣枕作為外墻。1.從受力的角度看，結構是指能夠承受一定力的架構，它能通過形變來抵抗力的作用。每個結構需要承受一定大小的力的作用。用相同材料制作的形狀不同的結構，或不同材料制作的形狀相同的結構，其能夠承受力的大小是不同的。因此，我們需要分析作用在結構上的力，以及這樣的結構能否承受這些力的作用,以確定結構的穩(wěn)定性、可靠性。2.不同結構受力的形變情況結構受力變形圖示橫梁當橫梁中部受到壓力

時，橫梁的兩端會受到支撐物對它的支持力、

的作用，橫梁發(fā)生彎曲，上部被壓縮，下部被拉伸______________________________________________結構受力變形圖示三角形桁架當三角形桁架上部受到力時，力

會通過桿件傳遞給整個桁架,此時，、桿件被壓縮，

桿件被拉伸，虛線為形變后的情況________________________________結構受力變形圖示弧形拱當弧形拱受到向下的壓力

時，拱被壓縮，拱的各部分相互擠壓，壓力

被拱傳遞，對基座產生作用力，基座便產生豎直向上的支持力、

和水平方向的力、

___________________________________

典例2

安全帽之所以能承受很大的壓力，是因為它利用的原理是(

)BA.拱形

B.圓頂形C.三角形

D.以上均不是解析：圓頂形可以看成拱形的組合，它有拱形承載壓力大的優(yōu)點，而且不產生向外的推力。安全帽之所以能承受很大的壓力，是因為它利用了圓頂形承受壓力的特性。1.結構的穩(wěn)定性：結構在外力的作用下，維持其原有的平衡狀態(tài)的能力，叫作結構的穩(wěn)定性。建筑物需要良好的結構穩(wěn)定性。結構的穩(wěn)定性是結構的重要性質之一。2.影響結構穩(wěn)定性的因素（1）建筑結構的重心高低和支撐面的大小對結構的穩(wěn)定性有影響。（2）建筑結構的形狀：四邊形結構在力的作用下，很容易發(fā)生形狀的改變;而三角形結構在力的作用下，其結構保持不變。三角形是所有幾何形狀中最堅固穩(wěn)定的結構,因此在生產和生活中得到廣泛應用。3.結構的強度：結構的強度是指結構抵抗外力作用的能力。結構的強度與結構的形狀、材料、連接方式等有密切的關系。三角形是框架結構中最基本的構造之一。人們在長方形或六邊形等框架中，通常加入支撐桿件，構成多個三角形，這樣可以大大增加結構的強度，使結構能承受更大的荷載。4.影響結構強度的因素（1）相同材料制成的框架構件，采用的截面不同，如工字形、口字形、環(huán)形和圓形等，其承受力的大小也不一樣。（2）相同形狀的不同材料制成的結構構件，其強度也不相同。在生產中，通常會根據用途選擇合適的材料。例如，混凝土具有較好的抗壓性，但抗拉性比較差。在制作混凝土梁的時候，通常在混凝土中加入鋼筋，借助鋼材的抗拉性提升梁的強度。

教材第198頁鋼材的截面如圖所示。（1）結構簡單：角鋼加工方便，適合多種連接方式。（2）剛性強：在兩個互相垂直的方向上都有較好的承載能力。5.建筑結構的功能和表現形式建筑的結構決定了其功能，結構的變化可能會使建筑