1、第一章 結(jié)構(gòu)與設(shè)計(jì),考試標(biāo)準(zhǔn),一、常見(jiàn)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí) 1.結(jié)構(gòu)的概念 (1)結(jié)構(gòu)是指事物的各個(gè)組成部分之間的有序搭配和排列。 從力學(xué)角度來(lái)說(shuō)，結(jié)構(gòu)是指可承受一定力的架構(gòu)形態(tài)，它可以抵抗能引起形狀和大小改變的力。 (2)構(gòu)件：一個(gè)較復(fù)雜的結(jié)構(gòu)由許多不同的部分組成，這些組成部分通常稱(chēng)為構(gòu)件。,2.結(jié)構(gòu)的受力 (1)構(gòu)件的基本受力形式：拉力、壓力、剪切力、扭轉(zhuǎn)力、彎曲力。,(2)結(jié)構(gòu)的類(lèi)型 從力學(xué)架構(gòu)與形態(tài)方面考慮，通常將結(jié)構(gòu)分為實(shí)體結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)和殼體結(jié)構(gòu)等基本類(lèi)型。,二、穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的探析 1.結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性 結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性是指結(jié)構(gòu)在外力的作用下維持其原有平衡狀態(tài)的能力，它是結(jié)構(gòu)的重要性質(zhì)之一。 2.影響結(jié)

2、構(gòu)穩(wěn)定性的主要因素 影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素主要有：重心位置的高低、結(jié)構(gòu)與地面接觸所形成的支撐面大小、結(jié)構(gòu)的形狀。如果結(jié)構(gòu)重心所在點(diǎn)的垂線落在支撐面范圍內(nèi)，則結(jié)構(gòu)處于穩(wěn)定狀態(tài)。,3.影響結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的主要因素 (1)結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度是指結(jié)構(gòu)具有抵抗被外力破壞的能力。結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度與結(jié)構(gòu)的形狀、使用的材料、構(gòu)件之間的連接方式等因素有密切的關(guān)系。三角形是框架結(jié)構(gòu)中最基本的形狀之一，它結(jié)實(shí)、穩(wěn)定，所用材料最少。在長(zhǎng)方形或六邊形的框架中間，加上三角形的支撐構(gòu)件，可大大增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。 (2)構(gòu)件的連接方式通常有兩種：剛連接和鉸連接。榫接、膠接、焊接都屬于剛連接。,4.結(jié)構(gòu)與功能的關(guān)系 結(jié)構(gòu)不僅是事物存在的一種形式，而且可

3、以影響事物的功能和作用。結(jié)構(gòu)的改變可以導(dǎo)致事物功能的變化。 三、簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 1.結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要因素 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)考慮的主要因素：符合使用者對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象的穩(wěn)定性和強(qiáng)度要求，安全因素，公眾和使用者的審美需求，使用者的個(gè)性化需要，對(duì)設(shè)計(jì)對(duì)象的成本控制要求和一定的使用壽命。,2.簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì) 根據(jù)問(wèn)題確定具體的設(shè)計(jì)項(xiàng)目；明確設(shè)計(jì)目標(biāo)及要求；進(jìn)行設(shè)計(jì)分析；形成初步設(shè)計(jì)方案；模型或者原型制作；檢測(cè)、優(yōu)化和改進(jìn)設(shè)計(jì)；設(shè)計(jì)評(píng)價(jià)。 四、經(jīng)典結(jié)構(gòu)的欣賞 優(yōu)秀的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不僅表現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的實(shí)用功能上，也表現(xiàn)在形式上，特別是功能與形式的統(tǒng)一上。我們?cè)谫p析和分析這些經(jīng)典的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)作品時(shí)，可以從兩個(gè)角度來(lái)進(jìn)行： 1.技術(shù)角

4、度：側(cè)重結(jié)構(gòu)的功能，結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固性和耐用程度，造型設(shè)計(jì)的創(chuàng)意和表現(xiàn)力，材料，使用的合理性，工藝制造的精湛程度等等。 2.文化角度：側(cè)重文化寓意與傳達(dá)，公眾認(rèn)可的美學(xué)原則，反映的時(shí)代、民族、習(xí)俗方面的特征，結(jié)構(gòu)的個(gè)性特征等等。,【例1】 (201610月浙江選考)如圖所示為鋼筋混凝土橫梁的受力變形示意圖。由于混凝土擅長(zhǎng)抗壓力，而鋼筋擅長(zhǎng)抗拉力，為了合理利用鋼筋，下列對(duì)橫梁的分析正確的是( ),A.上部彎曲的程度比下部大，應(yīng)在上部布置粗鋼筋，下部布置細(xì)鋼筋 B.上下部都彎曲，應(yīng)在上部和下部布置相同的鋼筋 C.上部受壓，下部受拉，應(yīng)在上部布置細(xì)鋼筋，下部布置粗鋼筋 D.上部受拉，下部受壓，應(yīng)在上部布置

5、粗鋼筋，下部布置細(xì)鋼筋 答案 C,變式1 (20174月紹興一模)如圖是腳踏式垃圾桶內(nèi)部杠桿示意圖，腳踩在踏桿A點(diǎn)通過(guò)中間的支點(diǎn)作用，使得C點(diǎn)向上運(yùn)動(dòng)，從而使連桿BC打開(kāi)垃圾桶蓋。在打開(kāi)垃圾桶蓋時(shí)，下列對(duì)桿件主要受力形式分析中正確的是( ),A.踏桿AC受彎曲，連桿BC受拉 B.踏桿AC受壓，連桿BC受彎曲 C.踏桿AC受彎曲，連桿BC受壓 D.踏桿AC受壓，連桿BC受拉 答案 C,【例2】 (201811月浙江選考)小明構(gòu)思了下列插接式小凳子方案，其中結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定性最好的是( ),答案 A,變式2 (20174月衢麗湖舟聯(lián)考)如圖所示為我國(guó)傳統(tǒng)木工工藝中的一種榫接結(jié)構(gòu)。已知構(gòu)件的橫截面尺寸

6、均為100 mm100 mm，以下關(guān)于構(gòu)件2的結(jié)構(gòu)方案中合理的是( ),答案 B,【例3】 (201811月浙江選考)如圖所示是一種壓緊機(jī)構(gòu)。在力F的作用下，推桿1通過(guò)連桿1、擺桿、連桿2推動(dòng)推桿2，將物體壓緊。下列受力形式分析中正確的是( ),A.連桿1受彎曲、擺桿受拉、推桿2受壓與受彎曲 B.連桿1受壓、連桿2受壓、推桿2受壓與受彎曲 C.連桿1受壓、擺桿受拉、推桿2受壓 D.連桿1受壓、連桿2受壓、推桿2受壓 答案 B,變式3 (20174月浙江選考)如圖所示是一種手動(dòng)沖壓機(jī)，扳動(dòng)手柄，通過(guò)連桿帶動(dòng)壓桿運(yùn)動(dòng)。下列關(guān)于該沖壓機(jī)的分析中，正確的是( ),A.壓桿只能上下移動(dòng)，不能轉(zhuǎn)動(dòng)，壓桿與

7、機(jī)座之間的連接屬于剛連接 B.沖壓時(shí)連桿受壓 C.沖壓機(jī)重心的垂線偏離支撐面中心，提高了沖壓時(shí)的穩(wěn)定性 D.手柄上施加力F時(shí)，壓桿向上運(yùn)動(dòng) 答案 C,【例4】 (201510月浙江選考) 如圖所示是一款木制衣帽架。為了提高其穩(wěn)定性，下列措施中不合理的是( ) A.增大底座的支撐面積 B.縮小立柱的截面積 C.降低衣帽架的高度 D.縮短衣帽鉤伸出的長(zhǎng)度,解析 本題考查了影響結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性的因素。A選項(xiàng)增大支持面積，能提高結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性；B選項(xiàng)縮小立柱的截面積，對(duì)穩(wěn)定性沒(méi)有影響；C選項(xiàng)降低衣帽架的高度，可降低重心，提高穩(wěn)定性；D選項(xiàng)縮短衣帽鉤的長(zhǎng)度，使重心的垂線落在支撐面的范圍內(nèi)，可提高穩(wěn)定性。 答案

8、B,變式4 如圖所示為一款折疊式文具架，利用四邊形的幾何可變體系調(diào)節(jié)高度，為了提高其穩(wěn)定性，以下措施中不正確的是( ) A.降低文具架的高度 B.增大底部支撐面積 C.采用較重的底座 D.將其中的連接方式由鉸連接改為剛連接,解析 根據(jù)本題意，D項(xiàng)改變連接方式后，折疊式文具架因?yàn)閯傂赃B接而形體不可改變，違背了題意，D項(xiàng)錯(cuò)誤，A、B、C三項(xiàng)都是增加其穩(wěn)定性的措施。 答案 D,【例5】 孫麗對(duì)如圖所示的戶(hù)外垃圾桶結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)。以下措施中不合理的是( ),解析 A項(xiàng)、C項(xiàng)通過(guò)鉸連接增大了垃圾桶的實(shí)用性，可行性比較好；B項(xiàng)改變底座的形狀，提高了垃圾桶的穩(wěn)定性，措施可行；D項(xiàng)降低外桶固定點(diǎn)，重心高于固定點(diǎn)

9、連線，桶易翻倒，穩(wěn)定性差，符合題意，故選D。 答案 D,變式5 小劉家的長(zhǎng)木凳凳腳與凳板間的連接處出現(xiàn)了松動(dòng)，以下加固方法中，既美觀又有效的是( ),解析 本題考查簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。選項(xiàng)A、D在凳子側(cè)面用鐵釘固定木條的方法欠缺美觀，而B(niǎo)、C相對(duì)較好；另外凳腳與凳板間松動(dòng)用一根鐵釘加固強(qiáng)度不夠，連接處容易轉(zhuǎn)動(dòng)，效果不好。選項(xiàng)C的榫接效果較好。 答案 C,【例6】 (201711月浙江選考)如圖是一種手動(dòng)壓力。在力F的作用下，手柄通過(guò)連桿1、搖桿、連桿2帶動(dòng)壓桿向下運(yùn)動(dòng)，將工件壓緊。連桿1、搖桿、連桿2的主要受力形式是( ),A.連桿1受拉、搖桿受彎曲、連桿2受壓 B.連桿1受壓、搖桿受扭轉(zhuǎn)、連桿2

10、受拉 C.連桿1受拉、搖桿受彎曲、連桿2受拉 D.連桿1受壓、搖桿受扭轉(zhuǎn)、連桿2受壓 答案 A,變式6 如圖所示為兩把相同的木條凳。在木條凳上面分別放一個(gè)方鐵塊(圖一、圖二所示)，則凳面的主要受力形式是( ),A.圖一凳面受壓、圖二凳面受壓 B.圖一凳面受壓、圖二凳面受彎曲 C.圖一凳面受彎曲、圖二凳面受壓 D.圖一凳面受彎曲、圖二凳面受彎曲 解析 圖一、二中凳面都要向下彎曲。故選D。 答案 D,【例7】 (20184月浙江選考)如圖所示，施工人員轉(zhuǎn)動(dòng)卷?yè)P(yáng)機(jī)，卷?yè)P(yáng)機(jī)通過(guò)鋼絲繩向上拉電線桿。圖示狀態(tài)，電線桿一端被拉起，力F 作用在手柄上，搖臂與電線桿主要受力和變形的形式是( ),A.搖臂受壓、受

11、彎，電線桿受彎 B.搖臂受彎、受扭轉(zhuǎn)，電線桿受拉 C.搖臂受壓、受扭轉(zhuǎn)，電線桿受拉 D.搖臂受彎、受扭轉(zhuǎn)，電線桿受彎 解析 搖臂轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，受扭轉(zhuǎn)和彎曲；電線桿在重力和鋼絲繩的作用下受彎曲。 答案 D,變式7 如圖所示用螺絲刀往下旋緊螺絲釘?shù)倪^(guò)程中，螺絲刀的主要受力形式是( ),A.受拉、受壓 B.受壓、受剪切 C.受剪切、受扭轉(zhuǎn) D.受壓、受扭轉(zhuǎn) 解析 受力分析可知，螺絲刀的主要受力形式是受壓、受扭轉(zhuǎn)。故選D。 答案 D,【易混易錯(cuò)】 構(gòu)件的五種受力形式 (1)受拉與受壓：由大小相等、方向相反、作用線與桿件軸線重合的一對(duì)力所引起。拉伸，是構(gòu)件沿外力的作用方向伸長(zhǎng)，截面變細(xì)。壓縮，是構(gòu)件沿外力的作用方向縮短，截面變粗。 (2)受剪切：由大小相等、方向相反、相互平行且非?？拷囊粚?duì)力所引起，表現(xiàn)為構(gòu)件的相鄰兩截面沿外力的作用方向產(chǎn)生錯(cuò)位。如連接件中的螺栓受力后的變形。,(3)受扭轉(zhuǎn)：由大小相等、轉(zhuǎn)向相反、作用面都垂直于桿軸的一對(duì)力偶所引起，表現(xiàn)為桿件的任意兩