第5章 建筑结构与工程（复习讲义）科学浙教版2024八年级上册

第五章 建筑结构与工程（复习讲义） 一、基础目标 1.能准确说出建筑结构的主要类型及其对应实例；牢记结构受力的基本形式，以及桥梁的主要分类。 2.理解并能阐述框架结构、壳体结构、实体结构的受力特点；掌握结构稳定性与重心高低、支撑面大小的关系，以及结构强度与材料、形状、连接方式的关系。 3.能独立完成简单的结构受力实验，观察并记录实验现象，根据实验现象得出结构形变与受力形式的关联结论。 4.学会识别不同建筑的结构类型，能根据桥梁结构特点区分梁式桥、拱桥等类型。 5.运用所学知识解释生活中常见的建筑结构现象。 二、进阶目标 1.综合运用建筑结构与受力知识，分析复杂建筑的结构设计原理，解释其如何通过结构优化实现承重、抗风等功能。 2.能够根据给定的设计目标，设计较为完整的结构方案，包括材料选择、结构类型确定，并能对方案的安全性、经济性进行初步评估。 3.深入理解桥梁受力的本质，能分析梁式桥弯曲时上下部的受力差异，以及拱桥对基座产生水平力的原因；从力学角度解释悬索桥、斜拉桥大跨度设计的原理。 4.分析和解决涉及多个知识点的综合性问题。 5.能够准确解读建筑结构示意图，提取关键受力信息并进行分析总结。 三、拓展目标 1.将建筑结构知识与数学、物理知识融合，解决实际工程问题。 2.自主设计具有创新性的建筑模型，探究不同材料组合对结构强度的影响，尝试优化结构以降低成本。 3.关注建筑工程技术在社会生活中的应用和影响，分析建筑材料选择对环境的影响并提出环保建议。 4.了解科学研究中结构测试的基本方法，对桥梁模型测试数据进行统计分析，比较不同方案的优劣。 5.关注建筑工程前沿领域的研究成果和发展动态，培养工程思维和创新意识。 知识要点 重点归纳 常见易错点 建筑结构及其分类 1. 框架结构：由刚性杆组成梁和柱，支撑空间不充满空间，受力分散，应用于钱塘江大桥、房屋建造，材料可选用木材、金属、塑料。 2. 壳体结构：层状结构，曲面轮廓，能均匀分散力，优点是用料少、跨度大，应用于国家大剧院屋顶。 3. 实体结构：结构体实心，受力分布于整个实体，应用于桥墩、房屋基座，材料多为石头、混凝土。 4. 复杂结构由构件组成，构件通过联结形成整体，承受荷载并传递至基座。 1. 混淆框架结构与实体结构的受力特点，误认为框架结构靠实心体承重。 2. 忽视壳体结构的曲面设计与受力分散的关联，错误认为壳体结构仅靠材料厚度承重。 3. 对构件概念理解模糊，无法区分“结构类型”与“构件组成”的关系。 结构受力与形变 1. 结构受力形式：物体受不同力会产生拉伸、压缩、弯曲等形变，构件可能同时受多个力，产生多种形变。 2. 横梁受力：水平放置承受竖直力，中部受压弯曲，上部压缩、下部拉伸，两端受支撑力。 3. 桁架受力：三角形桁架上部受力时，部分杆件压缩 、部分杆件拉伸。 4. 拱结构受力：弧形拱受向下压力时，压力传递至基座，基座产生竖直支持力和水平力。 1. 颠倒“受力形式”与“形变”的因果关系，误认为形变产生力而非力导致形变。 2. 分析横梁受力时，忽略两端支撑力的作用，仅关注中部压力。 3. 理解拱结构受力时，遗漏基座受到的水平力，错误认为拱结构仅产生竖直方向作用力。 结构的稳定性与强度 1. 稳定性：结构维持平衡状态的能力，与重心高低 、支撑面大小有关，如东方明珠电视塔底座大、重心低。 2. 强度：结构抵抗外力破坏的能力，与材料 、形状、连接方式有关。 3. 三角形是框架结构中最稳定的形状，可通过增加支撑杆件构成三角形提升结构强度。 1. 认为结构稳定性仅与重心有关，忽视支撑面大小的影响。 2. 混淆“稳定性”与“强度”，误将“结构不易变形”等同于“结构不易倒塌”。 3. 错误认为四边形结构通过简单加固即可达到与三角形相同的稳定性。 桥梁的结构与受力 1. 桥梁组成：主要由主梁、桥墩、桥台组成，主梁承受荷载，桥墩传递力至基座，桥台支撑桥两端。 2. 桥梁分类：梁式桥以梁或桁架梁为承重结构，如简易公路梁桥；拱桥以拱圈为承重结构，如赵州桥；悬索桥通过索塔、缆索吊住主梁，如四渡河大桥；斜拉桥用拉索连接桥塔与主梁，如北盘江第一桥。 3. 桥梁受力：梁式桥弯曲时产生弹力平衡荷载；拱桥对桥台产生挤压力，基座受竖直和水平力；悬索桥、斜拉桥通过缆索或拉索分散荷载。 1. 区分梁式桥与桁架桥时，忽视桁架桥是“加固的梁式桥”的本质，误将两者归为完全不同类型。 2. 分析拱桥受力时，未考虑“敞肩拱”对减轻自重、提升泄洪能力的作用。 3. 混淆悬索桥与斜拉桥的结构差异，误将“缆索锚固于两岸”与“拉索连接桥塔”的特点互换。 结构设计与工程实践 1. 结构设计原则：需考虑安全性、强度、稳定性、适用性、成本，遵循“明确内容→制订方案→制作模型→优化完善”的过程。 2. 桥梁模型制作：需确定长度、宽度、承重标准，选择材料，通过组装形成结构，测试时评估承重性、经济性、稳定性等。 3. 浮桥搭建：利用阿基米德原理确定浮箱浮力，控制成本，分工完成采购、绘图、搭建，检测后改进完善。 1. 设计结构时，忽视成本控制，仅关注强度和稳定性，导致方案不具实用性。 2. 制作模型时，未按照设计图纸组装，或忽略构件连接的牢固性，影响模型承重。 3. 测试浮桥时，未严格按照检测标准记录数据，导致结果不准确。 题型一 建筑结构及其分类 【例1】在结构设计中，往往根据需求采用不同的结构类型。下列有关结构的说法，不正确的是 (　　) A．实体结构是指结构体本身是实心的结构 B．框架结构构件的几何特征是厚度比长度和宽度小得多 C．框架结构通常是指结构体由细长的构件组成 D．在实际的生产生活中，组合结构的应用较为广泛 【变式1-1】如图所示，为解决好学生 午休问题，学校购置了一 批“秒变”躺椅的课桌椅，从力学的形态上分类，该课桌椅的主体结构属于 (　　) A．框架结构 B．绳索结构 C．壳体结构 D．实体结构 【变式1-2】下列关于三角形结构的说法，错误的是（　　） A．三角形结构具有稳定性 B．三角形结构在受到外力时，会把力均匀地分散到各个顶点 C．三角形结构比四边形结构更容易变形 D．自行车的车架利用了三角形的稳定性 题型二 结构受力与形变 【例2】结构能够承受一定的力，能够通过形变来抵抗力的作用。每个结构都需要承受一定大小的力的作用。下列说法中，正确的是（　　） A．用相同的材料制作的不同形状的结构，能够承受力的大小相同 B．用不同的材料制作的形状相同的结构，能够承受力的大小相同 C．由于自身重力的原因，将钢材竖直放置时长度会一定程度缩短 D．横梁水平放置时承受竖直方向的力，横梁的下侧产生压缩形变 【变式2-1】运动会上，运动员在单杠上做大回环姿势时，杠体主要会产生（　　） A．压缩形变 B．拉伸形变 C．扭曲形变 D．弯曲形变 【变式2-2】如图所示，在用扁担挑担时，扁担及绳索的受力形变形式分别是(　　) A．扁担受拉、绳索受压 B．扁担受弯曲、绳索受拉 C．扁担受压、绳索受拉 D．扁担受拉、绳索受弯曲 题型三 桥梁的组成与分类 【例3】下列关于桥梁的说法，错误的是（　　） A．我国自主设计并建造的第一座现代化大型桥梁是钱塘江大桥 B．钢材是现代桥梁最重要的建筑材料 C．现代大桥往往综合利用拱形、框架、拉索等各种结构的特点 D．使用拱形结构，可以使桥的跨度更大 【变式3-1】下面的桥梁中，属于梁式桥的是（　　） A．云南建水双龙桥 B．广东琶洲大桥 C．广西鹧鸪江大桥 D．贵州北盘江大桥 【变式3-2】余姚城中有一座横跨姚江的石砌三孔两墩石拱桥————通济桥。该桥原是姚江上最长、最高的桥，故有“浙东第一桥”之说。通济桥有较高的历史价值和艺术价值，是全国重点文物保护单位，下列桥梁中，与它结构相似的是(　　) A．余姚兰墅大桥 B．赵州桥 C．港珠澳大桥 D．杭州湾大桥 题型四 桥梁的受力 【例4】如图所示为某悬索桥的结构示意图，以下关于该桥各构件主要受力形式分析不正确的是（　　） A．设计中计算应力时应考虑各种可能的荷载 B．施工中擅自加长桥面可能对桥梁产生不利影响 C．主索受拉，吊索受拉，塔柱受压 D．刚性梁受弯曲，锚碇受压 【变式4-1】通常情况下，关于悬索桥结构受力变形形式的分析，下列说法中不正确的是(　　) A．悬索的主要受力变形形式是受弯曲 B．桥墩的主要受力变形形式是受压 C．桥面的主要受力变形形式是受弯曲 D．悬索的主要受力变形形式是受拉 【变式4-2】如图所示为拱桥在拱顶受到竖直向下的压力时，拱的内部传递压力以及对基座作用力的示意图，其中正确的是 (　　) A． B． C． D． 题型五 桥梁模型的制作 【例5】如图所示为四种木质桥梁设计模型，下列说法中，正确的是(　　) A．方案④的结构强度比方案②高 B．方案②的结构强度比方案④高 C．方案①②中的桥板底部用支撑杆加固，不会发生弯曲形变 D．方案③④桥板的主要受力形式是受拉 【例5-1】小陈在“桥梁模型的制作与探究”的工程实践活动中，选用了如图所示的模型材料，这些材料最适合制作的桥梁模型是（　　） A．斜拉桥模型 B．拱桥模型 C．桁架桥模型 D．悬索桥模型 【例5-2】如图为某桥梁模型测试，其目的是验证（　　） A．美观性 B．结构强度 C．施工速度 D．材料成本 基础巩固通关测 1．房屋、桥梁、塔等各种建筑都有结构。关于结构一词，下列说法中不正确的是（　　） A．结构指组成事物的各部分之间的有序搭配和空间排列 B．结构存在于人类创造的各种事物中，而自然界中并不存在 C．不同的事物往往具有不同的结构 D．不同的结构具有不同的功能 2．下列建筑结构中，其基本结构分类不正确的是（　　） A．壳体结构：国家大剧院 B．框架结构：国家体育场 C．实体结构：水电站的坝体 D．壳体结构：国家游泳中心 3．室内落地晒衣架具有晾晒容量大、稳定、可折叠等特点，其实用性满足全家晾晒需求。晒衣架如图所示（对称位置杆件标号相同）。当杆件1上晒上衣物被褥等物品时，下列针对各杆件的受力形变形式分析中，正确的是（　　） A．杆件1受弯曲，杆件2受拉伸，杆件3受压缩 B．杆件1受弯曲，杆件2受压缩，杆件3受压缩 C．杆件1受拉伸，杆件2受压缩，杆件3受拉伸 D．杆件1受压缩，杆件2受拉伸，杆件3受拉伸 4．如图为上海东方明珠塔的下部，由图可见，塔的下部有三根斜撑的柱子和几根竖直的柱子。柱子采用斜撑的方式的目的是（　　） A．增大柱子与地面的接触面积 B．降低塔身的重心的土融 C．方便维修人员上下通行 D．增大建筑物的支撑面 5．我们常用的A形梯不直接采用实心铝合金材料，而用长方形截面的铝合金构件，比相同质量的实心铝合金材料结实很多，是因为影响结构强度的是（　 　） A．材料 B．重心的高低 C．构件的形状 D．连接方式 6．结构设计需要考虑的因素有（　 　） ①强度　②稳定性　③适用性　④成本　⑤美观 A．①②③④⑤ B．①③④⑤ C．①②③⑤ D．①②③④ ‌‌‌‌7．万古名桥出越州！绍兴古桥因悠久的历史，秀丽的景观，高超的技艺，深邃的文化内涵，拥有众多“古桥之最”而名扬四海。据《绍兴市交通志》记载，至1993年底，绍兴市拥有古今各式桥梁10610座，是世界上唯一的“万桥市”。下列绍兴古桥与其余三座古桥类型不同的是（　 　） A． B． C． D． 8．下面的桥梁中，属于梁式桥的是（　　） A．云南建水双龙桥 B．广东琶洲大桥 C．广西鹧鸪江大桥 D．贵州北盘江大桥 9．斜拉桥通常要做很高的索塔，下列不是这个做法带来的好处的是（　　） A．能使桥有更大的跨度 B．能使桥面离水面距离更多，有利通航 C．降低拉索的受力 D．减小塔身的受风面 10．常见的桥梁一般由主梁、桥墩、桥台等组成。其中受力后发生弯曲形变的是（　  　） A．桥台 B．主梁 C．桥墩 D．基座 11．如图是小毅同学用小方木和圆棒搭建的自承式桥梁模型。下列关于该模型的说法不正确的是（　 　） A．该模型属于框架结构 B．该桥梁需要胶水等材料 C．圆棒是该模型的一个要素 D．若模型的一根小方木断裂，模型会坍塌，体现系统是一个整体 12．如图桥梁中的a、b、c、d表示一块砖，只受到竖直向下的力的砖是（　　） A．a B．b C．c D．d 13．小宇设计制作了一个自动升旗控制系统的模型，该模型由声音播放电路、定时电路、电机调速电路和滑轮机械装置构成，可以实现在播放音乐的时间内，控制旗子匀速上升到旗杆顶端。为了使模型显得更为整洁美观，小宇等同学在老师的建议下，又设计制作了升旗台，将旗杆固定在升旗台上，将电池、电路板、电机等隐藏在升旗台内，同时还进行了性能测试，编写了设计报告。 (1)从形态方面考虑，升旗台属于 （填“实体结构”“框架结构”或“壳体结构”）。 (2)测试显示，该模型有很好的稳定性，其主要原因是 。 14．图甲为某大桥的实景图，其主通航孔桥采用双塔双索面斜拉桥,可逐步简化成图乙、图丙、图丁所示的模型。 (1)图丁主要体现了杠杆的知识，为了减小钢索承受的拉力，在需要与可能的前提下，可以适当 （填“增加”或“减小”）桥塔的高度。 (2)请在图丁中画出横梁的受力示意图。 能力提升进阶练 1．下列有关结构的说法，正确的是（　　） A．产品的各组成部分必须是实体结构才能有效承受外力 B．结构广泛存在于世界各处，但只能由人设计和制造出来 C．结构是指必须能同时承受拉伸、压缩、弯曲、剪切和扭转变形的架构形态 D．从力学角度来看，结构是指可承受一定力的架构形态 2．在结构设计中，往往根据需求采用不同的结构类型。下列有关结构类型的说法不正确的是（　　） A．实体结构是指结构体本身是实心的结构 B．框架结构构件的几何特征是厚度比长度和宽度小得多 C．框架结构通常是指结构体由细长的构件组成 D．在生产生活实际中，组合结构的应用较为广泛 3．下面四幅图所示景观为我国不同地区传统桥梁的典型代表，这些不同地区桥梁结构、造型、风格悬殊的最主要原因是（　　） A．自然条件的差异 B．文化差异 C．经济水平差异 D．政治差异 4．如图为某建筑地基示意图，深埋地下的宽大基脚是为了（　　） A．分散压力 B．节省材料 C．增加美观 D．防止腐蚀 5．如图所示的一款A字形折叠梯，下列关于其结构的分析，合理的是（　　） A．杆1的主要作用是为了提高稳定性 B．杆2、杆3的主要作用是为了提高稳定性 C．增大立柱的横截面积，可提高梯子的稳定性 D．杆2、杆3可由一根铝合金杆替代 6．关于结构的功能，下列说法不正确的是（　　） A．所有结构的主要功能都是承受力 B．有些结构的功能是为了分隔空间，如墙壁 C．有些结构的功能是为了美观，如雕塑 D．结构的功能与其形状和材料密切相关 7．如图是钱塘江大桥的主体部分，根据桥的结构，这座大桥属于（　　） A．梁式桥 B．拱桥 C．斜拉桥 D．悬索桥 8．桥梁不仅能够支撑起自身的重量，还能够承载来来往往的车辆。下列关于桥梁的结构与制作，说法错误的是（　　） A．常见的桥梁一般由主梁、桥墩、桥台等组成 B．按照结构和受力特点，桥梁可分为梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥等 C．拱桥是指直接将主梁的两端架在架台上的桥梁 D．与悬索桥相比，斜拉桥在荷载作用下的结构形变小，且其抵抗风的能力比悬索桥强 9．在“桥梁调查与模型制作”跨学科实践活动中，同学们对家乡的桥梁进行了研究，如图是单塔双索斜拉大桥，桥塔两侧对称的拉索承受了桥梁的重力。当桥塔高度改变时，拉索与桥塔的连接点相对于桥塔顶端位置不变。下列说法正确的是（　　） A．为了减小拉索承受的拉力，可适当减小桥塔高度 B．当桥塔高度改变时，拉索所受的拉力将不会改变 C．汽车从桥梁左端驶向桥塔时，左侧拉索的拉力一直减小 D．汽车从桥梁左端驶向桥塔时，左侧拉索的拉力一直不变 10．天下闻名的赵州桥是世界上现存最早、保存最好的单孔石拱桥，距今已有1400多年的历史，被誉为“华北四宝之一”。下面不是从技术角度对赵州桥进行评价的是（　　） A．主拱券两端各有两个小拱，称敞肩型石拱桥，是世界造桥史的一个创新 B．主拱券两端的两个小拱，既节省材料，又减少桥身自重，还增加了桥的泄洪能力 C．赵州桥是由28道独立拱券组成的单孔弧形大桥 D．赵州桥顶部塑造的吸水兽，寄托了人们祝福大桥不受水害、长存无疆的良好愿望 11．如图所示为一座桥梁的施工方案示意图。下列分析中，不正确的是（　　） A．构件M和构件N均应具备良好的抗压性能 B．各主要构件都应该具备足够大的横截面积 C．设计中计算应力时应考虑各种可能的荷载 D．施工中擅自加长桥面可能对桥梁产生不利影响 12．如图所示为四种木质桥梁设计模型，下列说法中，正确的是（　　） A．方案②的结构强度比方案①高 B．方案②的结构强度比方案④高 C．方案①②中的桥板底部用支撑杆加固，不会发生弯曲形变 D．方案③④桥板的主要受力形式是受拉 13．建筑结构除了框架结构、壳体结构、实体结构外，常见的分类还有混凝土结构、砌体结构、钢结构、木结构、剪力墙结构等类型，每种结构具有不同的材料特性和适用场景。主要建筑结构类型及特点如下： ①混凝土结构：包括素混凝土、钢筋混凝土及预应力混凝土结构，特点是抗压性能强、耐久性高，但自重大，施工周期长，抗拉性能较弱。 ②砌体结构：以砖、石或混凝土砌块砌筑，成本低且耐腐蚀，常见于多层住宅和办公楼。局限性：强度低、抗震性差，施工效率低。 ③钢结构：以钢材为主，具有轻量化、施工快的优势。需注意防火防锈，成本较高。 ④剪力墙结构：依靠钢筋混凝土墙体承重，侧向刚度大（在水平方向上耐受力强）。 (1)桥墩、水坝等建筑常用 结构来建造，原因是 。 (2)体育馆等大跨度建筑及高层建筑可采用 结构来建造。 (3)高层住宅需要考虑抗风抗震，常用 结构来建造。常用这种结构建造高层建筑的承重墙，原因是 。 14．如图所示为杭州的西兴大桥，又称钱江三桥，是连接杭州老城区与滨江、萧山两区及萧山国际机场的重要通道之一，是一座跨钱塘江的斜拉桥。斜拉桥的索塔一般都建造得很高，多根缆索的一端固定在索塔上，每根缆索的另一端拉着桥的主梁。 (1)与悬索桥相比，斜拉桥的突出优点是 ； (2)斜拉桥的索塔一般都建造得很高的好处是 ； (3)索塔的高度并不是无限增加的，因为其高度受到诸多因素影响，请写出索塔建造高度的影响因素： （写出两方面因素即可）。 1/3 学科网（北京）股份有限公司 $ 第五章 建筑结构与工程（复习讲义） 一、基础目标 1.能准确说出建筑结构的主要类型及其对应实例；牢记结构受力的基本形式，以及桥梁的主要分类。 2.理解并能阐述框架结构、壳体结构、实体结构的受力特点；掌握结构稳定性与重心高低、支撑面大小的关系，以及结构强度与材料、形状、连接方式的关系。 3.能独立完成简单的结构受力实验，观察并记录实验现象，根据实验现象得出结构形变与受力形式的关联结论。 4.学会识别不同建筑的结构类型，能根据桥梁结构特点区分梁式桥、拱桥等类型。 5.运用所学知识解释生活中常见的建筑结构现象。 二、进阶目标 1.综合运用建筑结构与受力知识，分析复杂建筑的结构设计原理，解释其如何通过结构优化实现承重、抗风等功能。 2.能够根据给定的设计目标，设计较为完整的结构方案，包括材料选择、结构类型确定，并能对方案的安全性、经济性进行初步评估。 3.深入理解桥梁受力的本质，能分析梁式桥弯曲时上下部的受力差异，以及拱桥对基座产生水平力的原因；从力学角度解释悬索桥、斜拉桥大跨度设计的原理。 4.分析和解决涉及多个知识点的综合性问题。 5.能够准确解读建筑结构示意图，提取关键受力信息并进行分析总结。 三、拓展目标 1.将建筑结构知识与数学、物理知识融合，解决实际工程问题。 2.自主设计具有创新性的建筑模型，探究不同材料组合对结构强度的影响，尝试优化结构以降低成本。 3.关注建筑工程技术在社会生活中的应用和影响，分析建筑材料选择对环境的影响并提出环保建议。 4.了解科学研究中结构测试的基本方法，对桥梁模型测试数据进行统计分析，比较不同方案的优劣。 5.关注建筑工程前沿领域的研究成果和发展动态，培养工程思维和创新意识。 知识要点 重点归纳 常见易错点 建筑结构及其分类 1. 框架结构：由刚性杆组成梁和柱，支撑空间不充满空间，受力分散，应用于钱塘江大桥、房屋建造，材料可选用木材、金属、塑料。 2. 壳体结构：层状结构，曲面轮廓，能均匀分散力，优点是用料少、跨度大，应用于国家大剧院屋顶。 3. 实体结构：结构体实心，受力分布于整个实体，应用于桥墩、房屋基座，材料多为石头、混凝土。 4. 复杂结构由构件组成，构件通过联结形成整体，承受荷载并传递至基座。 1. 混淆框架结构与实体结构的受力特点，误认为框架结构靠实心体承重。 2. 忽视壳体结构的曲面设计与受力分散的关联，错误认为壳体结构仅靠材料厚度承重。 3. 对构件概念理解模糊，无法区分“结构类型”与“构件组成”的关系。 结构受力与形变 1. 结构受力形式：物体受不同力会产生拉伸、压缩、弯曲等形变，构件可能同时受多个力，产生多种形变。 2. 横梁受力：水平放置承受竖直力，中部受压弯曲，上部压缩、下部拉伸，两端受支撑力。 3. 桁架受力：三角形桁架上部受力时，部分杆件压缩 、部分杆件拉伸。 4. 拱结构受力：弧形拱受向下压力时，压力传递至基座，基座产生竖直支持力和水平力。 1. 颠倒“受力形式”与“形变”的因果关系，误认为形变产生力而非力导致形变。 2. 分析横梁受力时，忽略两端支撑力的作用，仅关注中部压力。 3. 理解拱结构受力时，遗漏基座受到的水平力，错误认为拱结构仅产生竖直方向作用力。 结构的稳定性与强度 1. 稳定性：结构维持平衡状态的能力，与重心高低 、支撑面大小有关，如东方明珠电视塔底座大、重心低。 2. 强度：结构抵抗外力破坏的能力，与材料 、形状、连接方式有关。 3. 三角形是框架结构中最稳定的形状，可通过增加支撑杆件构成三角形提升结构强度。 1. 认为结构稳定性仅与重心有关，忽视支撑面大小的影响。 2. 混淆“稳定性”与“强度”，误将“结构不易变形”等同于“结构不易倒塌”。 3. 错误认为四边形结构通过简单加固即可达到与三角形相同的稳定性。 桥梁的结构与受力 1. 桥梁组成：主要由主梁、桥墩、桥台组成，主梁承受荷载，桥墩传递力至基座，桥台支撑桥两端。 2. 桥梁分类：梁式桥以梁或桁架梁为承重结构，如简易公路梁桥；拱桥以拱圈为承重结构，如赵州桥；悬索桥通过索塔、缆索吊住主梁，如四渡河大桥；斜拉桥用拉索连接桥塔与主梁，如北盘江第一桥。 3. 桥梁受力：梁式桥弯曲时产生弹力平衡荷载；拱桥对桥台产生挤压力，基座受竖直和水平力；悬索桥、斜拉桥通过缆索或拉索分散荷载。 1. 区分梁式桥与桁架桥时，忽视桁架桥是“加固的梁式桥”的本质，误将两者归为完全不同类型。 2. 分析拱桥受力时，未考虑“敞肩拱”对减轻自重、提升泄洪能力的作用。 3. 混淆悬索桥与斜拉桥的结构差异，误将“缆索锚固于两岸”与“拉索连接桥塔”的特点互换。 结构设计与工程实践 1. 结构设计原则：需考虑安全性、强度、稳定性、适用性、成本，遵循“明确内容→制订方案→制作模型→优化完善”的过程。 2. 桥梁模型制作：需确定长度、宽度、承重标准，选择材料，通过组装形成结构，测试时评估承重性、经济性、稳定性等。 3. 浮桥搭建：利用阿基米德原理确定浮箱浮力，控制成本，分工完成采购、绘图、搭建，检测后改进完善。 1. 设计结构时，忽视成本控制，仅关注强度和稳定性，导致方案不具实用性。 2. 制作模型时，未按照设计图纸组装，或忽略构件连接的牢固性，影响模型承重。 3. 测试浮桥时，未严格按照检测标准记录数据，导致结果不准确。 题型一 建筑结构及其分类 【例1】在结构设计中，往往根据需求采用不同的结构类型。下列有关结构的说法，不正确的是 (　　) A．实体结构是指结构体本身是实心的结构 B．框架结构构件的几何特征是厚度比长度和宽度小得多 C．框架结构通常是指结构体由细长的构件组成 D．在实际的生产生活中，组合结构的应用较为广泛 【答案】B 【解析】实体结构是指结构体本身是实心的结构，故A正确不合题意；框架结构构件的几何特征不是厚度比长度和宽度小得多，故B错误符合题意；框架结构通常是指结构体由细长的构件组成，故C正确不合题意；在生产生活实际中，组合结构的应用较为广泛，故D正确不合题意。 【变式1-1】如图所示，为解决好学生 午休问题，学校购置了一 批“秒变”躺椅的课桌椅，从力学的形态上分类，该课桌椅的主体结构属于 (　　) A．框架结构 B．绳索结构 C．壳体结构 D．实体结构 【答案】A 【解析】框架结构是由梁、柱等构件通过一定的连接方式组成的结构，能够支撑和传递荷载。从图中课桌椅的主体结构来看，是由多个杆件等组成的类似框架的结构，符合框架结构的特点。而绳索结构主要依靠绳索受力；壳体结构通常是曲面形的薄壁结构；实体结构是实心的结构，课桌椅主体结构不符合后三者的特点，所以属于框架结构。 【变式1-2】下列关于三角形结构的说法，错误的是（　　） A．三角形结构具有稳定性 B．三角形结构在受到外力时，会把力均匀地分散到各个顶点 C．三角形结构比四边形结构更容易变形 D．自行车的车架利用了三角形的稳定性 【答案】C 【解析】 A、三角形结构具有稳定性，这是三角形的重要特性，该说法正确，故该选项正确。 B、三角形结构在受到外力时，会把力均匀地分散到各个顶点，从而增强结构的稳固性，该说法正确，故该选项正确。 C、三角形结构具有稳定性，不易变形；四边形结构容易变形，所以三角形结构比四边形结构更难变形，该说法错误，故该选项错误。 D、自行车的车架利用了三角形的稳定性，使车架稳固，不易变形，该说法正确，故该选项正确。 题型二 结构受力与形变 【例2】结构能够承受一定的力，能够通过形变来抵抗力的作用。每个结构都需要承受一定大小的力的作用。下列说法中，正确的是（　　） A．用相同的材料制作的不同形状的结构，能够承受力的大小相同 B．用不同的材料制作的形状相同的结构，能够承受力的大小相同 C．由于自身重力的原因，将钢材竖直放置时长度会一定程度缩短 D．横梁水平放置时承受竖直方向的力，横梁的下侧产生压缩形变 【答案】C 【解析】 A、用相同材料制作的不同形状的结构，受力能力不同，能承受力的大小不同，故该选项错误。 B、用不同材料制作的形状相同的结构，由于材料力学性能不同，能承受力的大小不同，故该选项错误。 C、钢材自身有重力，竖直放置时会受到压力，长度会一定程度缩短，故该选项正确。 D、横梁水平放置承受竖直方向的力时，上侧产生压缩形变，下侧产生拉伸形变，故该选项错误。 【变式2-1】运动会上，运动员在单杠上做大回环姿势时，杠体主要会产生（　　） A．压缩形变 B．拉伸形变 C．扭曲形变 D．弯曲形变 【答案】D 【解析】大回环是体操中常见的动作，运动员手握单杠，身体绕杠做圆周运动。在这个过程中，单杠会受到运动员施加的横向力的作用，从而产生弯曲形变。 【变式2-2】如图所示，在用扁担挑担时，扁担及绳索的受力形变形式分别是(　　) A．扁担受拉、绳索受压 B．扁担受弯曲、绳索受拉 C．扁担受压、绳索受拉 D．扁担受拉、绳索受弯曲 【答案】B 【解析】扁担在挑担时，两端通常悬挂重物（如货物或水桶），中间由人用肩膀支撑。 从力学角度看，扁担的两端受到向下的拉力而弯曲；绳索通常用于连接扁担和重物，承受重物的重量。绳索的受力方向是沿其长度方向向下，因此绳索的主要形变形式是受拉（被拉长）。 题型三 桥梁的组成与分类 【例3】下列关于桥梁的说法，错误的是（　　） A．我国自主设计并建造的第一座现代化大型桥梁是钱塘江大桥 B．钢材是现代桥梁最重要的建筑材料 C．现代大桥往往综合利用拱形、框架、拉索等各种结构的特点 D．使用拱形结构，可以使桥的跨度更大 【答案】D 【解析】 A.我国自主设计并建造的第一座现代化大型桥梁是钱塘江大桥，故A正确不合题意； B.钢材是现代桥梁最重要的建筑材料，故B正确不合题意； C.现代大桥往往综合利用拱形、框架、拉索等各种结构的特点，故C正确不合题意； D.使桥的跨度更大的最好方法是拉锁结构，而不是拱形结构，故D错误符合题意。 【变式3-1】下面的桥梁中，属于梁式桥的是（　　） A．云南建水双龙桥 B．广东琶洲大桥 C．广西鹧鸪江大桥 D．贵州北盘江大桥 【答案】B 【解析】 A、云南建水双龙桥从外观等特征来看，更倾向于石拱桥，以拱为主要承重结构，不是梁式桥，故A错误； B、广东琶洲大桥属于梁式桥，它以梁作为主要的承重结构，符合梁式桥的特点，故B正确； C、广西鹧鸪江大桥从结构形式等方面判断，不属于典型的梁式桥，故C错误； D、贵州北盘江大桥属于悬索桥，主要依靠悬索来承重，不是梁式桥，故D错误。 【变式3-2】余姚城中有一座横跨姚江的石砌三孔两墩石拱桥————通济桥。该桥原是姚江上最长、最高的桥，故有“浙东第一桥”之说。通济桥有较高的历史价值和艺术价值，是全国重点文物保护单位，下列桥梁中，与它结构相似的是(　　) A．余姚兰墅大桥 B．赵州桥 C．港珠澳大桥 D．杭州湾大桥 【答案】B 【解析】 A、余姚兰墅大桥属于斜拉桥，与通济桥（石拱桥）结构不同，故该选项错误。 B、赵州桥是石拱桥，和通济桥（石砌三孔两墩石拱桥）结构相似，故该选项正确。 C、港珠澳大桥包含多种桥梁结构，主要不是石拱桥结构，与通济桥结构不同，故该选项错误。 D、杭州湾大桥属于跨海大桥，结构为梁桥等，与通济桥（石拱桥）结构不同，故该选项错误。 题型四 桥梁的受力 【例4】如图所示为某悬索桥的结构示意图，以下关于该桥各构件主要受力形式分析不正确的是（　　） A．设计中计算应力时应考虑各种可能的荷载 B．施工中擅自加长桥面可能对桥梁产生不利影响 C．主索受拉，吊索受拉，塔柱受压 D．刚性梁受弯曲，锚碇受压 【答案】D 【解析】 A、在设计桥梁时，为了确保桥梁的安全性和稳定性，必须考虑各种可能的荷载，如静荷载（桥梁自身重量、永久设备重量等）、动荷载车辆荷载、风荷载、地震荷载等），这样才能准确计算构件的应力，保证桥梁在各种情况下都能正常工作，故A正确； B、施工中擅自加长桥面会增加桥面的重量和车辆荷载等，这些额外的荷载会作用在桥梁的各个构件上，可能导致构件的应力超过设计值，从而对桥梁产生不利影响，甚至可能危及桥梁的安全，故B正确； C、在悬索桥中，主索主要承受拉力，它是将桥面荷载传递到锚碇的主要构件；吊索也要承受拉力，将桥面的荷载传递给主索；塔柱则承受来自主索的拉力，产生向下的压力，故C正确； D、刚性梁主要承受的是弯曲力，因为桥面荷载会使刚性梁产生弯曲变形；而锚碇是承受主索拉力的构件，它受到的是拉力，而不是压力，故D错误。 【变式4-1】通常情况下，关于悬索桥结构受力变形形式的分析，下列说法中不正确的是(　　) A．悬索的主要受力变形形式是受弯曲 B．桥墩的主要受力变形形式是受压 C．桥面的主要受力变形形式是受弯曲 D．悬索的主要受力变形形式是受拉 【答案】A 【解析】悬索的主要受力变形形式是受拉，而不是受弯曲。悬索桥的悬索通过两端的锚碇固定，承受来自桥面的竖向荷载，将荷载传递到锚碇，主要承受拉力，以保持结构的平衡。 【变式4-2】如图所示为拱桥在拱顶受到竖直向下的压力时，拱的内部传递压力以及对基座作用力的示意图，其中正确的是 (　　) A． B． C． D． 【答案】A 【解析】拱形承载重量时，能把压力向下和向外传递给相邻的部分。A中把压力向下和向外传递，故A正确，而BCD错误。 题型五 桥梁模型的制作 【例5】如图所示为四种木质桥梁设计模型，下列说法中，正确的是(　　) A．方案④的结构强度比方案②高 B．方案②的结构强度比方案④高 C．方案①②中的桥板底部用支撑杆加固，不会发生弯曲形变 D．方案③④桥板的主要受力形式是受拉 【答案】B 【解析】 AB、根据结构的强度和稳定性的定义可以得到方案①和方案②的稳定性及强度均大于方案③④，故A错误，B正确； C、方案①②中的桥板底部用支撑杆加固，但由于材料是木质的，所以时间久了也会发生弯曲形变，故C错误； D、方案③④中桥板的主要受力形式是受压，故D错误。 【例5-1】小陈在“桥梁模型的制作与探究”的工程实践活动中，选用了如图所示的模型材料，这些材料最适合制作的桥梁模型是（　　） A．斜拉桥模型 B．拱桥模型 C．桁架桥模型 D．悬索桥模型 【答案】C 【解析】 A、斜拉桥主要依靠斜拉索，给定材料中未体现类似斜拉索的关键部件，A错误。 B、拱桥主要是拱形结构，材料中没有直接能构成典型拱形的部件，B错误。 C、桁架桥由直杆和节点连接组成，给定材料中有直杆 A、斜杆 B 以及多种接口，非常适合搭建桁架桥的结构，C正确。 D、悬索桥主要靠悬索，材料中没有类似悬索的部件，D错误。 【例5-2】如图为某桥梁模型测试，其目的是验证（　　） A．美观性 B．结构强度 C．施工速度 D．材料成本 【答案】B 【解析】桥梁模型测试通常是通过模拟实际使用中的荷载等情况，来检验桥梁结构在受力时的承受能力，以此验证结构强度。美观性并非模型测试的核心目的；施工速度属于施工环节的考量，与模型测试关联不大；材料成本也不是通过该模型测试来验证的。 基础巩固通关测 1．房屋、桥梁、塔等各种建筑都有结构。关于结构一词，下列说法中不正确的是（　　） A．结构指组成事物的各部分之间的有序搭配和空间排列 B．结构存在于人类创造的各种事物中，而自然界中并不存在 C．不同的事物往往具有不同的结构 D．不同的结构具有不同的功能 【答案】B 【解析】 A．结构指组成事物的各部分之间的有序搭配和空间排列，故A正确，不符合题意； B．结构不仅存在于人类创造的各种事物中，自然界中也广泛存在结构，比如雪花的六角形结构、蜂巢的六边形结构等，故B错误，符合题意； C．不同的事物往往具有不同的结构，例如桥梁有梁桥、拱桥、斜拉桥等不同结构，故C正确，不符合题意； D．不同的结构具有不同的功能，比如三角形结构具有稳定性，常用于建筑的支撑部分，故D正确，不符合题意。 2．下列建筑结构中，其基本结构分类不正确的是（　　） A．壳体结构：国家大剧院 B．框架结构：国家体育场C．实体结构：水电站的坝体 D．壳体结构：国家游泳中心 【答案】D 【解析】 A．国家大剧院外形为半椭球形，属于壳体结构，通过曲面板材承载来承受荷载和提供大空间，故A正确，不符合题意； B．国家体育场（鸟巢）采用‌框架结构‌，由钢柱和钢梁组成，形成稳定的支撑体系。框架结构通过节点连接构件，适合大跨度、大空间建筑，故B正确，不符合题意； C．水电站坝体通常采用‌实体结构‌，依靠自身重量抵抗水压，故C正确，不符合题意； D．国家游泳中心“水立方”是膜结构建筑，其结构体系并非通过曲面板材承载的壳体结构，故D错误，符合题意。 3．室内落地晒衣架具有晾晒容量大、稳定、可折叠等特点，其实用性满足全家晾晒需求。晒衣架如图所示（对称位置杆件标号相同）。当杆件1上晒上衣物被褥等物品时，下列针对各杆件的受力形变形式分析中，正确的是（　　） A．杆件1受弯曲，杆件2受拉伸，杆件3受压缩 B．杆件1受弯曲，杆件2受压缩，杆件3受压缩 C．杆件1受拉伸，杆件2受压缩，杆件3受拉伸 D．杆件1受压缩，杆件2受拉伸，杆件3受拉伸 【答案】B 【解析】杆件1上面放置衣物，会受到衣物向下的压力，会产生弯曲形变，所以杆件1受弯曲；杆件2支撑着晒衣架，承受着衣物的压力，所以杆件2受压缩；杆件2支撑着整个晒衣架，承受着上方结构和衣物的压力，所以杆件3受压缩；故B正确，ACD错误。 4．如图为上海东方明珠塔的下部，由图可见，塔的下部有三根斜撑的柱子和几根竖直的柱子。柱子采用斜撑的方式的目的是（　　） A．增大柱子与地面的接触面积 B．降低塔身的重心的土融 C．方便维修人员上下通行 D．增大建筑物的支撑面 【答案】D 【解析】斜撑的作用是形成三角形结构，三角形具有稳定性，能抵抗侧向力，从而增大建筑物的支撑面，提高整体稳定性。故D符合题意，ABC不符合题意。 5．我们常用的A形梯不直接采用实心铝合金材料，而用长方形截面的铝合金构件，比相同质量的实心铝合金材料结实很多，是因为影响结构强度的是（　 　） A．材料 B．重心的高低 C．构件的形状 D．连接方式 【答案】C 【解析】影响结构强度的因素有：构件的形状、材料、材料之间的联接方式；由题意可知，A形梯使用的材料都是铝合金，连接方式也相同，所以采用长方形截面的铝合金构件，是因为影响结构强度的是构件的形状，故C符合题意，ABD不符合题意。 6．结构设计需要考虑的因素有（　 　） ①强度　②稳定性　③适用性　④成本　⑤美观 A．①②③④⑤ B．①③④⑤ C．①②③⑤ D．①②③④ 【答案】A 【解析】强度‌：结构需满足荷载要求（如自重、使用荷载、风荷载、雪荷载等），通过材料力学性能计算确定。 ‌稳定性‌：保证结构整体抗倾覆、抗变形能力，需结合结构类型和荷载组合验算。 ‌适用性‌：满足空间布局、使用需求（如厂房跨度、住宅采光）及设备安装要求。 ‌成本‌：在满足性能的前提下优化成本，避免资源浪费。 ‌美观‌：结合造型、比例、色彩等，符合城市规划或用户审美需求。 这些因素共同确保结构的安全性、功能性和经济性。 所以结构设计需要考虑的因素包括：‌①强度‌、‌②稳定性‌、‌③适用性‌、‌④成本‌、‌⑤美观‌。 7．万古名桥出越州！绍兴古桥因悠久的历史，秀丽的景观，高超的技艺，深邃的文化内涵，拥有众多“古桥之最”而名扬四海。据《绍兴市交通志》记载，至1993年底，绍兴市拥有古今各式桥梁10610座，是世界上唯一的“万桥市”。下列绍兴古桥与其余三座古桥类型不同的是（　 　） A． B． C． D． 【答案】C 【解析】绍兴古桥的主要类型分为梁式桥、拱桥等。由题图可知，ABD都为梁式桥，C为石拱桥，故C符合题意，ABD不符合题意。 8．下面的桥梁中，属于梁式桥的是（　　） A．云南建水双龙桥 B．广东琶洲大桥 C．广西鹧鸪江大桥 D．贵州北盘江大桥 【答案】B 【解析】 A．云南建水双龙桥从外观等特征来看，更倾向于石拱桥，以拱为主要承重结构，不是梁式桥，故A不符合题意； B．广东琶洲大桥属于梁式桥，它以梁作为主要的承重结构，符合梁式桥的特点，故B符合题意； C．广西鹧鸪江大桥属于悬索桥，主要依靠悬索来承重，不是梁式桥，故C不符合题意； D．贵州北盘江大桥属于悬索桥，主要依靠悬索来承重，不是梁式桥，故D不符合题意。 9．斜拉桥通常要做很高的索塔，下列不是这个做法带来的好处的是（　　） A．能使桥有更大的跨度 B．能使桥面离水面距离更多，有利通航 C．降低拉索的受力 D．减小塔身的受风面 【答案】D 【解析】 A．索塔高度增加，可以布置更长的拉索，从而支撑更大的桥跨，故A不符合题意； B．更高的索塔意味着桥面可以抬得更高，为船只提供更大的通航空间，故B不符合题意； C．根据杠杆平衡条件知，桥塔的高度越高，斜拉索的拉力的力臂越大，根据阻力和阻力臂不变时，动力臂越大，动力越小，所以可以降低拉索的受力，故C不符合题意； D．增加塔高，通常迎风面积是增加的，这是高塔带来的不利因素，故D符合题意。 10．常见的桥梁一般由主梁、桥墩、桥台等组成。其中受力后发生弯曲形变的是（　  　） A．桥台 B．主梁 C．桥墩 D．基座 【答案】B 【解析】梁式桥一般都由主梁、桥墩、桥台、基座等组成，桥墩和桥台在桥梁结构中起到支撑主梁的作用，主梁是承受车辆等荷载的主要构件，桥墩和桥台用于支撑主梁，并将主梁上的力传递给基座。其中受力后发生弯曲形变的是主梁，故B符合题意，ACD不符合题意。 11．如图是小毅同学用小方木和圆棒搭建的自承式桥梁模型。下列关于该模型的说法不正确的是（　 　） A．该模型属于框架结构 B．该桥梁需要胶水等材料 C．圆棒是该模型的一个要素 D．若模型的一根小方木断裂，模型会坍塌，体现系统是一个整体 【答案】B 【解析】 A．自承式桥梁模型通常由小方木和圆棒通过榫卯或插接等方式连接，形成框架结构，故A正确，不符合题意； B．自承式桥梁模型的核心特点是“自承”，即无需额外胶水等粘接材料，仅通过构件间的力学关系实现承重，故B错误，符合题意； C．圆棒作为模型中的承重构件，是结构的重要组成部分，故C正确，不符合题意； D．若一根小方木断裂导致整体坍塌，说明构件间存在强关联性，体现了“系统是一个整体”的特性，故D正确，不符合题意。 12．如图桥梁中的a、b、c、d表示一块砖，只受到竖直向下的力的砖是（　　） A．a B．b C．c D．d 【答案】A 【解析】图中，桥梁中的b、c、d处的砖在桥梁的侧边，受到向右和向下的力，a处的砖在桥梁的顶部，只受到向下的力，故只受到竖直向下的力的砖是a，故A符合题意，BCD不符合题意。 13．小宇设计制作了一个自动升旗控制系统的模型，该模型由声音播放电路、定时电路、电机调速电路和滑轮机械装置构成，可以实现在播放音乐的时间内，控制旗子匀速上升到旗杆顶端。为了使模型显得更为整洁美观，小宇等同学在老师的建议下，又设计制作了升旗台，将旗杆固定在升旗台上，将电池、电路板、电机等隐藏在升旗台内，同时还进行了性能测试，编写了设计报告。 (1)从形态方面考虑，升旗台属于 （填“实体结构”“框架结构”或“壳体结构”）。 (2)测试显示，该模型有很好的稳定性，其主要原因是 。 【答案】(1)壳体结构 (2)重心低或支撑面积大 【解析】（1）升旗台将旗杆固定在升旗台上，将电池、电路板、电机等隐藏在升旗台内，从形态方面考虑，升旗台属于壳体结构。 （2） 该模型有良好的稳定性，其主要原因是重心较低或支撑面较大、结构的形状合理等。 14．图甲为某大桥的实景图，其主通航孔桥采用双塔双索面斜拉桥,可逐步简化成图乙、图丙、图丁所示的模型。 (1)图丁主要体现了杠杆的知识，为了减小钢索承受的拉力，在需要与可能的前提下，可以适当 （填“增加”或“减小”）桥塔的高度。 (2)请在图丁中画出横梁的受力示意图。 【答案】(1)增加 (2) 【解析】（1）图丁主要体现了杠杆的知识，为了减小钢索承受的拉力，增加塔桥的高度，增加了支点O到钢索的垂直距离，即增大了动力臂，根据，可以得到，在阻力和阻力臂不变的情况下，动力臂越大，动力越小，即桥对钢索的拉力就越小。 （2）图丁所示的模型，可以看作是一个在力的作用下静止在水平位置的硬棒，结合杠杆的定义可知它就是杠杆的模型，所以用到了杠杆的知识，其中O是支点，G代表桥梁的重力，F代表钢索对桥的拉力，如图所示： 能力提升进阶练 1．下列有关结构的说法，正确的是（　　） A．产品的各组成部分必须是实体结构才能有效承受外力 B．结构广泛存在于世界各处，但只能由人设计和制造出来 C．结构是指必须能同时承受拉伸、压缩、弯曲、剪切和扭转变形的架构形态 D．从力学角度来看，结构是指可承受一定力的架构形态 【答案】D 【解析】结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列；结构广泛存在于世界各处，并不多都是由人设计和制造出来的；从力学角度来说，结构是指可承受一定力的架构状态，它可以抵抗能引起形状和大小改变的力；所以D正确，ABC错误。 2．在结构设计中，往往根据需求采用不同的结构类型。下列有关结构类型的说法不正确的是（　　） A．实体结构是指结构体本身是实心的结构 B．框架结构构件的几何特征是厚度比长度和宽度小得多 C．框架结构通常是指结构体由细长的构件组成 D．在生产生活实际中，组合结构的应用较为广泛 【答案】B 【解析】 A．实体结构是指结构体本身是实心的结构，它的受力特点是 外力分布在整个体积 中，如实心墙、大坝等，故A正确，不符合题意； B．某结构的几何特征是厚度比长度和宽度小得多，这种结构属于壳体结构，如摩托车头盔、飞机外壳、贝壳等，故B错误，符合题意； C．框架结构通常是指结构体由细长的构件组成，其特点是支撑空间而不充满空间，如铁架塔、建筑用脚手架、厂房的框架等，故C正确，不符合题意； D．在生产生活实际中，组合结构的应用较为广泛，故D正确，不符合题意。 3．下面四幅图所示景观为我国不同地区传统桥梁的典型代表，这些不同地区桥梁结构、造型、风格悬殊的最主要原因是（　　） A．自然条件的差异 B．文化差异 C．经济水平差异 D．政治差异 【答案】A 【解析】不同的自然地理环境，即地形地势、气候、水文条件不同，导致对桥梁建设的难度、造型、风格的选择有差异，这是最根本的差异，因为桥梁最早的功能都是实用性，在此基础上，结合经济文化、政治历史等因素，使桥梁打上时代的文化的烙印，因此造成不同地区桥梁结构、造型、风格差异悬殊的最主要原因是自然条件的差异，A正确，BCD错误。 4．如图为某建筑地基示意图，深埋地下的宽大基脚是为了（　　） A．分散压力 B．节省材料 C．增加美观 D．防止腐蚀 【答案】A 【解析】图中基础设置“放脚”（阶梯状结构），最主要的作用是分散压力：建筑上部的荷载通过放脚结构，能更均匀地传递到地基，避免局部压力过大导致地基沉降不均，保障建筑的稳定性，A正确；不能节省材料，B错误；增加美观并非其核心功能，防止腐蚀也不是放脚的作用，CD错误。 5．如图所示的一款A字形折叠梯，下列关于其结构的分析，合理的是（　　） A．杆1的主要作用是为了提高稳定性 B．杆2、杆3的主要作用是为了提高稳定性 C．增大立柱的横截面积，可提高梯子的稳定性 D．杆2、杆3可由一根铝合金杆替代 【答案】B 【解析】 A．杆1的作用是增加结构的强度，并非提高稳定性，故A错误； B．杆2、杆3对立柱起固定作用，主要作用是提高稳定性，故B正确； C．增大立柱横截面积的作用 增大立柱的横截面积，主要提高的是结构的强度，故C错误； D ．杆2，杆3在结构中起到不同的支撑作用，不能由一根铝合金杆替代，故D错误。 6．关于结构的功能，下列说法不正确的是（　　） A．所有结构的主要功能都是承受力 B．有些结构的功能是为了分隔空间，如墙壁 C．有些结构的功能是为了美观，如雕塑 D．结构的功能与其形状和材料密切相关 【答案】A 【解析】 A．并不是所有结构的主要功能都是承受力，比如雕塑这类结构的主要功能是美观，墙壁的主要功能是分隔空间，故A错误，符合题意；   B．墙壁作为结构，其主要功能之一是分隔空间，故B正确，不符合题意； C．雕塑这类结构的主要功能是美观，故C正确，不符合题意； D．结构的功能会受到形状和材料的影响，比如不同形状、不同材料的桥梁，承载能力和使用功能会有差异，故D正确，不符合题意。 7．如图是钱塘江大桥的主体部分，根据桥的结构，这座大桥属于（　　） A．梁式桥 B．拱桥 C．斜拉桥 D．悬索桥 【答案】A 【解析】从图中可以看出，该桥以梁作为主要承重结构，没有明显的拱结构、斜拉索结构以及悬索桥那种高耸桥塔和悬链线状主缆的特征，所以这座大桥属于梁桥，故A符合题意，BCD不符合题意。 8．桥梁不仅能够支撑起自身的重量，还能够承载来来往往的车辆。下列关于桥梁的结构与制作，说法错误的是（　　） A．常见的桥梁一般由主梁、桥墩、桥台等组成 B．按照结构和受力特点，桥梁可分为梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥等 C．拱桥是指直接将主梁的两端架在架台上的桥梁 D．与悬索桥相比，斜拉桥在荷载作用下的结构形变小，且其抵抗风的能力比悬索桥强 【答案】C 【解析】 A．常见的桥梁一般确实由主梁、桥墩、桥台等组成，主梁承受车辆等荷载，桥墩和桥台起到支撑和连接的作用，故A正确，不符合题意； B．按照结构和受力特点，桥梁可分为梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥等。梁式桥主要受弯，拱桥主要受压，悬索桥主要靠悬索承受拉力，斜拉桥通过斜拉索将主梁的荷载传递到塔柱上，故B正确，不符合题意； C．拱桥是在竖直平面内以拱作为上部结构主要承重构件的桥梁，而直接将主梁的两端架在桥台上的桥梁是梁式桥，故C错误，符合题意； D．与悬索桥相比，斜拉桥在荷载作用下的结构形变小，因为斜拉索对主梁有多个支撑点，且其抵抗风的能力比悬索桥强，悬索桥的悬索在大风作用下容易产生较大振动，故D正确，不符合题意。 9．在“桥梁调查与模型制作”跨学科实践活动中，同学们对家乡的桥梁进行了研究，如图是单塔双索斜拉大桥，桥塔两侧对称的拉索承受了桥梁的重力。当桥塔高度改变时，拉索与桥塔的连接点相对于桥塔顶端位置不变。下列说法正确的是（　　） A．为了减小拉索承受的拉力，可适当减小桥塔高度 B．当桥塔高度改变时，拉索所受的拉力将不会改变 C．汽车从桥梁左端驶向桥塔时，左侧拉索的拉力一直减小 D．汽车从桥梁左端驶向桥塔时，左侧拉索的拉力一直不变 【答案】C 【解析】 A．桥塔、拉索和桥面可看作类似杠杆的结构，桥塔高度相当于杠杆的支点到阻力作用点的距离。当减小桥塔高度时，拉索对桥塔的拉力力臂变短，而桥梁的重力不变，根据杠杆平衡条件，可知需要更大的拉力才能平衡，所以拉索承受的拉力会增大，故A错误； B．由上述分析可知，桥塔高度改变时，拉索的拉力力臂会变化，在桥梁重力不变的情况下，根据杠杆平衡条件可知，拉力会随之改变，故B错误； CD．汽车从桥梁左端驶向桥塔时，左侧拉索需要承担的汽车重力部分逐渐减少，相当于左侧杠杆的阻力在减小，而拉力的力臂基本不变，根据杠杆平衡条件，可知左侧拉索的拉力会一直减小，故C正确，D错误。 10．天下闻名的赵州桥是世界上现存最早、保存最好的单孔石拱桥，距今已有1400多年的历史，被誉为“华北四宝之一”。下面不是从技术角度对赵州桥进行评价的是（　　） A．主拱券两端各有两个小拱，称敞肩型石拱桥，是世界造桥史的一个创新 B．主拱券两端的两个小拱，既节省材料，又减少桥身自重，还增加了桥的泄洪能力 C．赵州桥是由28道独立拱券组成的单孔弧形大桥 D．赵州桥顶部塑造的吸水兽，寄托了人们祝福大桥不受水害、长存无疆的良好愿望 【答案】D 【解析】 A．主拱券两端各有两个小拱，称敞肩型石拱桥，是世界造桥史的一个创新，是从技术角度对赵州桥进行评价的，故A不符合题意； B．主拱券两端的两个小拱，既节省材料，又减少桥身自重，还增加了桥的泄洪能力，是从技术角度对赵州桥进行评价的，故B不符合题意； C．赵州桥是由28道独立拱券组成的单孔弧形大桥，是从技术角度对赵州桥进行评价的，故C不符合题意； D．赵州桥顶部塑造的吸水兽，寄托 了人们祝福大桥不受水害、长存无疆的良好愿望，这个评价是从文化的角度来评价赵州桥的，而不是技术角度，故D符合题意。 11．如图所示为一座桥梁的施工方案示意图。下列分析中，不正确的是（　　） A．构件M和构件N均应具备良好的抗压性能 B．各主要构件都应该具备足够大的横截面积 C．设计中计算应力时应考虑各种可能的荷载 D．施工中擅自加长桥面可能对桥梁产生不利影响 【答案】A 【解析】 A．构件M主要承受压力，应具备良好的抗压性能；构件N主要承受拉力，应具备良好的抗拉性能，而不是抗压性能，故A错误，符合题意； B．各主要构件具备足够大的横截面积，能提高构件的强度和刚度，更好地承受外力，故B正确，不符合题意； C．设计中计算应力时考虑各种可能的荷载，能使桥梁在实际使用中更安全可靠，避免因荷载考虑不全而出现问题，故C正确，不符合题意； D．施工中擅自加长桥面，会改变桥梁的受力情况，可能使桥梁承受更大的荷载等，从而对桥梁产生不利影响，故D正确，不符合题意。 12．如图所示为四种木质桥梁设计模型，下列说法中，正确的是（　　） A．方案②的结构强度比方案①高 B．方案②的结构强度比方案④高 C．方案①②中的桥板底部用支撑杆加固，不会发生弯曲形变 D．方案③④桥板的主要受力形式是受拉 【答案】B 【解析】 AB．根据结构的强度和稳定性的定义可以得到方案①和方案②的稳定性及强度均大于后面两个，故B正确，A错误； C．方案①②中的桥板底部用支撑杆加固，但由于材料是木质的，所以时间久了也会发生弯曲形变，故C错误； D．方案③④桥板的主要受力形式是受压，故D错误。 13．建筑结构除了框架结构、壳体结构、实体结构外，常见的分类还有混凝土结构、砌体结构、钢结构、木结构、剪力墙结构等类型，每种结构具有不同的材料特性和适用场景。主要建筑结构类型及特点如下： ①混凝土结构：包括素混凝土、钢筋混凝土及预应力混凝土结构，特点是抗压性能强、耐久性高，但自重大，施工周期长，抗拉性能较弱。 ②砌体结构：以砖、石或混凝土砌块砌筑，成本低且耐腐蚀，常见于多层住宅和办公楼。局限性：强度低、抗震性差，施工效率低。 ③钢结构：以钢材为主，具有轻量化、施工快的优势。需注意防火防锈，成本较高。 ④剪力墙结构：依靠钢筋混凝土墙体承重，侧向刚度大（在水平方向上耐受力强）。 (1)桥墩、水坝等建筑常用 结构来建造，原因是 。 (2)体育馆等大跨度建筑及高层建筑可采用 结构来建造。 (3)高层住宅需要考虑抗风抗震，常用 结构来建造。常用这种结构建造高层建筑的承重墙，原因是 。 【答案】(1) 混凝土 这类建筑需要较强的抗压性能 (2)钢 (3) 剪力墙 钢筋混凝土墙体承重能力强，侧向刚度大 【解析】（1）[1][2]桥墩，水坝等建筑主要承受压力，而混凝土结构的特点是抗压性能强，耐久性高。所以桥墩，水坝等建筑常用混凝土结构来建造，原因是混凝土结构抗压性能强，耐久性高，适合承受较大压力。 （2）体育馆等大跨度建筑及高层建筑，需要结构具有轻量化且施工快的特点，钢结构以钢材为主，具有轻量化，施工快的优势。所以体育馆等大跨度建筑及高层建筑可采用钢结构来建造。 （3）[1][2]高层住宅需要考虑抗风抗震，剪力墙结构依靠钢筋混凝土墙体承重，侧向刚度大（在水平方向上耐受力强），能很好地满足抗风抗震的需求，所以高层住宅常用剪力墙结构来建造；常用这种结构建造高层建筑的承重墙，原因是剪力墙结构侧向刚度大，在水平方向上耐受力强，能有效抵抗风荷载和地震作用。 14．如图所示为杭州的西兴大桥，又称钱江三桥，是连接杭州老城区与滨江、萧山两区及萧山国际机场的重要通道之一，是一座跨钱塘江的斜拉桥。斜拉桥的索塔一般都建造得很高，多根缆索的一端固定在索塔上，每根缆索的另一端拉着桥的主梁。 (1)与悬索桥相比，斜拉桥的突出优点是 ； (2)斜拉桥的索塔一般都建造得很高的好处是 ； (3)索塔的高度并不是无限增加的，因为其高度受到诸多因素影响，请写出索塔建造高度的影响因素： （写出两方面因素即可）。 【答案】(1)在荷载作用下的结构形变小，抗风能力强 (2)可以为缆索提供更大的拉力 (3)见解析 【解析】（1）斜拉桥的拉索直接连接索塔与主梁，对主梁的支撑更直接，整体结构刚度大于悬索桥（悬索桥主缆柔性大，变形相对明显），因此斜拉桥抗风稳定性更优，主梁变形更小。 （2）索塔越高，拉索与水平面的倾斜角越大；根据力的分解，拉索拉力可分解为竖直分力（承担主梁竖向荷载）和水平分力（对主梁的水平作用）；倾斜角越大，竖直分力占比越大、水平分力越小，从而降低拉索的张力需求或减小对主梁的水平作用，优化结构受力。 （3）①过高的索塔会增加建设成本；②过高的索塔增加了施工的难度和风险；③过高的索塔会增加受到的风荷载，可能影响桥梁的稳定性和安全性；④索塔的高度需要考虑与周围环境的协调和美观性。 1/3 学科网（北京）股份有限公司 $