第一章结构与设计《技术与设计》（Ⅱ）

第一章结构与设计《技术与设计》（Ⅱ）

[知识要点]

一、结构的含义
1.架构
  物体的主体框架与构造形式，一般称为架构。
2.构件
结构的各组成部分，通常称为构件。
3.结构
指物体的各组成部分之间的搭配和排列，确定的搭配和排列决定了物体的性质和形态。
二、结构的功能与分类
1.结构的功能
结构是为了承受力和抵抗变形，这便是结构的本质。
2.结构的分类
从力学的架构与形态考虑，结构可分为：
(1)实心结构
房屋的墙体、水库的大坝、古代城墙等，都属于实心结构。它的特点是能承受较大的压力。这类结构的特征是几何外形简单，通常有杆（柱）、板、体等之分。
(2)框架结构
教室的门、窗，常用木框架、铁框架、塑料框架、塑钢框架。自行车车体是钢管桁架式框架；输电铁塔是铁质桁架式框架等，都是框架结构。它们由梁、柱、杆、管等组成。
框架结构的特征是几何外形较为复杂，能承受垂直和水平荷载。框架结构的制作较为方便，又节省用料，在实际中被广泛采用。
(3)壳体结构
日常使用的各式各样的饮水杯、储水壶、文具盒、储蓄盒、钢板制成的装甲车。用于太空飞行的舱体，工业储油的球形大油罐，运油的圆柱形车载大油罐，航道标识用的浮标等，从架构与形态看，都同属壳体结构。
壳体结构的特征在于壳体内空，受力合理，形态稳定。
三、结构的受力
1.荷载
(1)含义
作用在结构上的外力，称为结构的荷载。
(2)分类
①恒载
不随时间变化而变化的永久性荷载
②活载
随情况变化而变化的可变性荷载。如雪载、
2.梁的受力
荷载作用传到梁上，梁受力变形如图所示：
 
图中，梁的上部，受压力，材料被挤压；下部，受张力，材料被拉伸。防止梁过分弯曲的最简单方法，是在梁的下面增加支撑点。[来源:学。科。网]
3.拱结构
即中间高四周低呈弧形的曲面。荷载压力作用于拱上，圆拱再把力传到其四周的支撑上。在较大的跨度情况下，建筑物多采用拱结构。这样的结构既有利于承载，又美观。
四、结构的性质
1.强度
(1)内力
外力使构件发生变形的同时，构件内部分子之间随之产生一种抵抗变形的抵抗力。内力，是用来抵抗外力与变形，并力图使变形部分复原的力。
(2)应力
作用在单位面积上的内力，称为应力。结构所容许承受的最大应力，叫容许应力。应力可用下式： 表示，式中，n为内力，s为构件截面积。应力的计量单位为n/mm2或 n/cm2。
(3)强度
①含义
物体结构抵抗变形的能力。
②强度与应力的关系
用应力来衡量强度，既科学又确切。结构所受应力就越小，强度就越大。
③影响结构强度的因素
a形状：构成的形状略有改变，强度就会改变。
b材料：不同的材料有承受不同应力极限的能力。形状相同，材料不同，强度就不同。
c材料的连接方式：不同的连接方式，受力传递方式和效果不一样。
④结构构件的连接方式
a铰连接：被连接的构件在连接处不能相对移动，但可相对转动。具体有松栓、松铆等，
b刚连接：被连接的构件在连接处既不能相对移动，也不能相对转动。具体有榫接、胶接、焊接等。
2.稳定性　　　
(1)稳定与不稳定
指的不是状态绝对不变，而是指受扰后，允许状态有所波动，但当扰动消失后，能重新返回到原平衡状。不能回到原有平衡状态，为不稳定。
(2)结构稳定性的含义
结构具有阻碍翻倒或移动的特性，就是结构稳定性。