第一章

结构及其设计

导言[通用技术网]

如果你是一个小小旅行家，喜欢到各地去旅行，那么你不但可以欣赏伟大祖国的名山大川，还可以近距离地观察造型新颖、规模宏大的航站楼和高铁站等建筑。这些形态各异的建筑的结构之美会令你赞叹不已。当你来到工厂参观，功能各异的机器设备会让你感觉新奇不已。你可曾想到，这些建筑的建成、机器的生产首先要有精细的构思，也就是设计。设计是针对某一具体目的或为解决某一具体问题进行的，它以科学理论为依据，同时必须结合实践经验。正确恰当地选择结构方式是产品设计的关键。任何一个有形产品，无论其大小或复杂程度如何，首先要考虑的是产品的有效空间、表现形式及具体功能，而结构及其设计则是表现空间形态和实现其功能的核心内容。本章主要介绍结构的概念、影响结构稳定性与强度的因素、结构设计的实施与制作、结构评价与赏析等内容。希望通过本章的学习，同学们能够将结构稳定性和强度的基础知识迁移到日常生活和以后的工作中去，学会分析和解决实际问题，初步掌握简单结构设计的思路和基本方法。有条件的同学们可以进行技术试验，并注意将产品的结构设计与环境和人文科学结合起来，提高工程技术素养和创新意识。

思维导图

结构及其设计

1．典型结构的认知

①什么是结构

　②结构的作用是什么

③结构有哪些类型

2．结构的稳定性与强度

  ①什么是结构的稳定性

  ②影响结构稳定性的因素有哪些

  ③什么是结构的强度

  ④影响结构强度的因素有哪些

3．简单结构的设计

  ①如何设计一个结构

  ②结构设计需要什么是考虑哪些因素

  ③设计并制作一个桁架桥模型

  ④设计并制作一个手机支架

⑤设计并制作一个创意玩具

4．经典结构赏析

①如何评价结构设计

②尝试对生活中的经典结构进行赏析

通用技术

（河南版）《技术与设计2》课文内容

第一章 结构及其设计

2019年版本

第一节 典型结构的认知

学习目标

1．了解结构的含义，能从力学角度理解结构的概念。

2．能辨识几种简单的结构形式。

在我们日常生活或工作中经常会用到“结构”一词，如关系国计民生的经济结构，涉及人类本身奥秘的人体结构，以及研究物质组成的微观结构等。“结构”一词涉及的领域很广，在本教材中我们主要关注应用于工程技术领域的结构及其设计问题。大家认识图1.1中的这些建筑吗？查查看，它们都是些什么结构。

图1．1我国著名建筑

再看一组我们生活中常见的物品（图1.2），它们又都是些什么结构呢？

图1.2生活中常见的物品

一、什么是结构

古代人类利用土、石、草、竹、木等天然材料的特点，逐步摸索出圆拱、支架等结构形式，以及扎结、夯筑等构筑方式。通过不断实践，并结合当时的建筑艺术，筑成了雄伟壮丽、风格各异的工程建筑，如中国的长城，埃及的金字塔，希腊的神庙，意大利的古罗马竞技场等。[通用技术网]

18世纪工业革命后，建造技术由手工方式转变为半机械化和机械化；工程结构从简单的拱、梁、板、柱元件或框架（桁架）等组成的一般结构，变化为适应于大跨度的折板、薄壳、网架、悬索、筒体及悬吊等空间结构；在高度上由单层、多层、高层发展到超高层，跨度由十几米发展到几百米，长度由几百米发展到几千米。如中国四川凉山雅砻江上坝高305m的锦屏混凝土双曲拱坝，跨度为1176m的中国湘西矮寨特大悬索桥，阿联酋高达828m的钢结构哈利法塔（原名迪拜塔），融合了中国古代营造法和现代设计理念的中华艺术宫等，它们以大、轻、美等特点展现在人们面前（图1.3）。

图1.3现代工程结构

人们常说“结构无处不在”。世界上任何事物都有其结构，所以从广义上讲，结构是指事物各个组成部分之间的有序搭配和排列，结构的多样性决定了事物的性质和形态。

从技术和设计中的力学角度讲，结构是指可承受一定载荷和应力的架构形态，可以抵抗引起形状改变的力。