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第四节 学做结构设计 ﹏﹏﹏﹏ ﹏﹏﹏﹏ ﹏﹏﹏ ﹏﹏﹏ 水 坝体 ( ) 结构的形状会影响其强度和稳定性。下列水库坝体结构抵抗水作用最强的是（ ） ﹏﹏﹏﹏ ﹏﹏﹏﹏ ﹏﹏﹏﹏ ﹏﹏﹏﹏ 坝体 水 水 （A） （B） C （D） 知识回顾： （2010年山东高考基本能力卷） 原因： 1.C水坝横截面积最大，根据应力公式：σ=N/S，C水坝产生的应力最小，强度最大； 2.水坝的底面积（支撑面）最大、重心最低，稳定性最好。 · · · · 学习目标： （1）.通过对壁挂式简易衣帽架和秋千模型结构的分析， 了解设计时既要满足功能上的强度和稳定性需求，又要 从轻便、美观等角度去思考设计方案和选择材料。 （2）.通过这两个例子，熟悉结构设计的一般过程，掌握 简单结构的设计。 图4-1. 常见的立式衣帽架 模型一：壁挂式简易衣帽架原型制作 图4-2. 壁挂式简易衣帽架 问题思考 1.这种衣架属于什么结构类型？ 1.杆件 2.小横桩 3.孔 A. 实心结构 B. 框架结构 C. 壳体结构 2.当小横桩上挂有衣物时，各杆件要承受哪些力？ 拉力;拉力、压力 3.从强度的角度看，它的最薄弱处在哪里？ 杆件的连接处（孔的位置） 4.这种结构稳定吗？为什么？ 不稳定；因为它采用的是矩形框架结构。 5. 杆件的长度、横截面尺寸与结构的什么性能（强度、稳定性）有关？ 强度 （一）、制作前的分析 图4-3. 壁挂式简易衣帽架结构组成 7. 这种衣帽架有些什么缺点？ 载荷量小，稳定性差。 1. 根据使用的需求，确定杆件的数量。 2. 根据荷载的分析，选定制作杆件和小横桩的材料尺寸。 3. 画草图，标明比例尺。 4. 小组讨论，考虑问题7，做必要改进，确定方案。 （二）、确定设计方案 （三）、完成设计制作 1. 绘制正规图纸。 2. 制作原型。 6. 应采用什么形状的杆件？ 方形倒楞杆件（方形，棱边磨圆） 。 1.杆件 2.小横桩 3.孔 模型二：秋千模型结构设计 关于秋千 秋千的起源，可追溯到几十万年前的上古时代。那时，我们的祖先为了谋生，不得不上树采摘野果或猎取野兽。在攀缘和奔跑中，他们往往抓住粗壮的蔓生植物，依靠藤条的摇荡摆动，上树或跨越沟，这是秋千最原始的雏形。 秋千运动不仅是一项精彩的竞赛运动，更能够锻炼人的意志，培养勇敢精神。同时， 它对人体生理机能的健康发展也是十分有益的。 荡秋千是中国古代北方少数民族创造的一种运动。春秋时期（公 元前770～前476年）传入中原地区，因其设备简单，容易学习，故而 深受人们的喜爱，很快在各地流行起来。汉代（公元前206年～220年）以后，秋千逐渐 成为清明、端午等节日进行的民间体育活动并流传至今。 小资料 （一）、评价一个参考设计方案 问题思考 1.秋千的各构件（1横梁、2立柱、3拉杆）主要承受了哪些力？ 横梁受弯曲力；立柱受压力、弯曲力；拉杆受拉力。 2.立柱太高会有什么影响？秋千绳多长（离地面多高）为好？ 影响结构的稳定性。秋千绳离地太高，不容易攀登；太矮，腿脚容易与地面相碰。 3.假如各拉杆与立杆之间的夹角太小或太大会带来哪些影响？ 太小，拉杆受力太小，不易抵抗横梁对立柱产生的弯矩；太大，占地面积大。 4.立柱的埋入地下部分，用什么样的几何形状好？深浅有何考虑？ 可以采用梯形或十字交叉的几何形状；埋得太深浪费材料，太浅不易抵抗立柱产生的弯矩，埋入的深度取决于秋千结构的尺寸及荷载大小。 图4-4. 秋千设计参考图 5.应采用什么样的连接(活动连接还是固定连接)，使秋千的拉杆与地面连接牢固？ 可以采用长钉深入地下或捆在重物上，即采用刚性（固定）连接方式。 6.为了确保荡秋千的安全性，哪些地方应该需要注意？ 整个结构的稳定性、各构件的强度及连接方式等都与安全有关。 （二）、秋千结构设计 在分析讨论的基础上，确定结构设计方案，包括： 结构框架的构成， 各种构 件的材料、尺寸（必要时分别给可出图和截面图）?以及各构件的连接与方式等。 2. 绘制正规设计图纸。 3. 制作模型。 本节总结 通过对壁挂式简易衣帽架模型结构的分析，我们认识到，设计的结构首先要满 足产品功能上的需求，又要考虑到经济性、方便等因素。 通过对秋千参考模型的分析，我们认识到，安全性和稳定性也是设计结构时需 要考虑的重要因素。 同时，我们还认识到，产品的设计需要经历：设计前的分析、设计过程中的优化 分析、图纸的设计、原型（模型）的制作等多个步骤。 试一试 1.我们前面几节课认识了悬臂桥、悬索桥、拱桥以及桁架桥，是否可以设计出 一座结构