第5章 建筑结构与工程（知识清单）科学浙教版2024八年级上册

第5章 建筑结构与工程（知识清单） 第1节 建筑结构与功能 知识点一、建筑结构的概念和类型 1、建筑结构的概念 在建筑领域，结构是指组成事物的各个部分之间的有序搭配和空间排列。 （1）结构普遍存在于自然界和人类创造的各种事物中。 （2）不同的事物往往具有不同的结构，不同的结构具有不同的功能。 2、建筑结构的主要类型 （1）框架结构 ①核心特征：框架结构是指以刚性的杆作为梁和柱组成的结构。 ②受力特点：刚性的杆按一定的规则在空间排布，支撑空间而不充满空间，共同承受所受的力。 （2）壳体结构 ①核心特征：壳体结构是指层状的结构，由若干块薄板组成，薄板做成具有曲面轮廓的外形，看起来造型轻巧而优雅。 ②受力特点：在壳体结构中，其拱形曲面可以把受到的力均匀分散在结构体的各个部分，这种结构能承受较大的力，使结构更加坚固。 （3）实体结构 ①核心特征：实体结构是指结构体本身是实心的结构。 ②受力特点：利用自身来承受力，承受的力分布在整个实体上。 3、结构的基本组成——构件 （1）定义：一个较复杂的结构由许多不同的部分组成，这些组成部分通常称为构件。 （2）功能：构件（如梁、柱）相互联结成一个整体，起着承受外力（又称荷载）的作用，并将其传递到基座。 知识点二、结构受力与形变 1、形变的基本类型 当物体受到不同的力的作用时，会产生拉伸、压缩、弯曲等形变。通常情况下，结构的构件可能会同时受到多个力的作用，此时，该构件会产生多种形式的形变。 2、典型构件的受力与形变 （1）横梁：横梁是建筑结构中经常出现的构件。横梁呈水平放置，承受竖直方向的力的作用，产生形变。 （2）三角形桁架 ①定义：三角形桁架结构是由杆件连接成三角形的一种空间结构。 ②受力与形变 当三角形桁架上部受到力F1的作用时，力F1会通过杆件传递给整个桁架，此时，B、C杆件被压缩，A杆件被拉伸，虚线为形变后的情况。 （3）弧形拱结构 当弧形拱受到向下的压力F1的作用时，拱被压缩，拱的各部分相互挤压，压力F1被拱传递，对基座产生作用力，基座便产生竖直向上的支持力F2、F3和水平方向的力F4、F5。 知识点三、建筑结构的功能 1、建筑结构的稳定性 （1）概念：结构在外力的作用下，维持其原有的平衡状态的能力，叫作结构的稳定性。建筑物需要良好的结构稳定性。结构的稳定性是结构的重要性质之一。 （2）影响建筑结构稳定性的因素 ①重心高低：建筑结构的重心高低是影响其稳定性的关键因素之一。在支撑条件相同的前提下，重心越低，结构稳定性越强。 ②支撑面的大小：支撑面的大小是影响建筑结构稳定性的重要因素，通常支撑面越大，结构越稳定。 ③结构的形状：三角形是所有几何形状中最坚固、稳定的结构，因此在生产和生活中得到广泛应用。 2、建筑结构的强度 （1）结构强度的概念：结构的强度是指结构抵抗外力作用的能力。 （2）影响建筑结构强度的因素：结构的强度与结构的形状、材料、连接方式等有密切的关系。 ①外部形状 三角形是框架结构中最基本的构造之一。人们在长方形或六边形等框架中，通常加入支撑杆件，构成多个三角形，这样可以大大提升结构的强度，使结构能承受更大的荷载。 ②构件截面形状 相同材料制成的框架构件，采用的截面不同，如工字形、口字形、环形、方形和圆形等，其承受力的大小也不一样。 ③结构材料：相同形状的不同材料制成的结构构件，其强度也不相同。在生产中，通常会根据用途选择合适的材料。 3、结构和功能关系 （1）建筑的结构决定了其功能：结构的变化可能会使建筑的功能得以增强，更好地应用于不同的环境。 （2）功能的实现需要相应的结构来保障：良好的结构设计不仅要表现在其功能上，还要表现在其形式上，如展现美，反映时代特征、文化内涵等。 第2节 桥梁的结构与制作 知识点一、桥梁的结构 1、桥梁的结构 （1）桥梁的组成部分 常见的桥梁一般由主梁、桥墩、桥台等组成。主梁直接承受自身重力以及车辆等的重力，桥墩承受主梁向下的力并将力传到基座，桥台指桥的两端起支撑作用的部分。 2、桥梁的类型 （1）梁式桥 ①结构特点：梁式桥是指采用梁或桁架梁作为主要承重结构的桥梁。 ②桁架及桁架桥 许多杆件在其端点处相互连接起来，成为三角形的结构，这种架构称为“桁架”。桁架桥是指用桁架梁作为主要承重结构的桥梁，它实际上是一种加固了的梁式桥。 （2）拱桥 ①结构特点：拱桥是用拱圈或拱肋作为桥身主要承重结构的桥。 ②代表桥梁 举世闻名的赵州桥，建于595—605年，为单孔敞肩石拱桥，跨度约37m。赵州桥在桥梁的两端各设置两个小拱（敞肩拱），减轻了桥自身所受的重力，提升了泄洪能力。 （3）悬索桥 ①结构特点：悬索桥通过索塔悬挂缆索，并将缆索锚固于两岸（或桥两端），从缆索上垂下吊杆，吊住桥面主梁。索塔、缆索、吊杆为其主要构件。 ②代表桥梁 主跨达900m的湖北四渡河大桥，是目前在深山峡谷里修建的全球最长的悬索桥。 （3）斜拉桥 ①结构特点：斜拉桥是将主梁用许多根拉索直接拉在桥塔上的一种桥梁。斜拉桥由承受拉力的桥塔、拉索和主梁组成。 ②代表桥梁 2016年建成通车的、主跨达720m的北盘江第一桥，跨越云、贵两省交界的大峡谷，为全球最高的斜拉桥。 知识点二、桥梁的受力 1、荷载：我们把桥梁本身受到的重力以及它承载的车辆、行人等的重力统称为荷载。 2、不同桥梁的受力 （1）梁式桥的受力 在荷载的作用下，桥的主梁受到向下的作用力发生形变而向下弯曲，主梁就产生向上的弹力，支撑着梁上的物体。 （2）拱桥的受力 拱桥在竖直方向荷载作用下，对整座桥产生了一个指向桥台的挤压的力，把桥的拱部紧紧地挤压在一起。桥的拱部把受到的荷载传递至拱形结构的两端，因此，基座不仅受到竖直向下的压力，也受到水平方向的力。从而，两侧基座会给拱形结构施加相互作用力，即竖直向上的支持力和水平方向的力。 （3）悬索桥的受力 悬索桥用悬挂在两边索塔上的缆索作为主要承重结构，并在两岸修筑巨大的锚碇结构来固定缆索的两端。桥面主梁通过吊杆吊在缆索上，在竖直方向荷载作用下，通过吊杆使缆索承受拉力，支撑着桥的主梁。 （4）斜拉桥的受力 斜拉桥将多根缆索的一端固定在索塔上，另一端拉着桥的主梁。荷载通过缆索传至索塔，再通过索塔传至桥的基座。 知识点三、桥梁的设计与制作 1、结构设计考虑因素 在进行结构设计时，必须明确设计目标、需要解决的问题和解决问题需要考虑的主要因素，同时还要考虑结构的安全性、强度、稳定性、适用性、成本等。 2、结构设计的一般过程 结构设计必须遵循设计的一般过程，一般需经历以下环节：明确内容、制订设计方案、制作模型或原型、优化与完善。 3、桥梁模型的制作与探究 （1）确定标准依据选用的材料对桥梁的长度、宽度等基本参数设定标准。 （2）设计方案依据配件或自选器材，设计桥梁的整体结构，绘制设计图。 （3）制作桥梁 ①学习技术。 基本结构。直杆A为各接口间的连接杆。将2根直杆拼接后可作为非等腰直角三角形的斜边。将斜杆B作为等腰直角三角形的斜边。盖板作为桥梁中间的路面连接。 斜拉加强杆。正四边形是一个很不稳定的形状，在正四边形里加入斜拉加强杆后，结构就会变得异常牢固。 ②按照设计图纸组装、制作桥梁模型。 （4）测试评价依据标准对桥梁的长度、宽度、高度、自重、承重能力等参数进行测量、评价。 30 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $ 第5章 建筑结构与工程（知识清单） 第1节 建筑结构与功能 知识点一、建筑结构的概念和类型 1、建筑结构的概念 在建筑领域，结构是指组成事物的各个部分之间的 和 。 （1）结构普遍存在于自然界和人类创造的各种事物中。 （2）不同的事物往往具有不同的结构，不同的结构具有不同的功能。 2、建筑结构的主要类型 （1）框架结构 ①核心特征：框架结构是指以 作为梁和柱组成的结构。 ②受力特点：刚性的杆按一定的规则在空间排布，支撑空间而不充满空间，共同承受所受的力。 （2）壳体结构 ①核心特征：壳体结构是指层状的结构，由若干块薄板组成，薄板做成具有 的外形，看起来造型轻巧而优雅。 ②受力特点：在壳体结构中，其拱形曲面可以把受到的力均匀分散在结构体的各个部分，这种结构能承受较大的力，使结构更加坚固。 （3）实体结构 ①核心特征：实体结构是指结构体本身是 的结构。 ②受力特点：利用自身来承受力，承受的力分布在整个实体上。 3、结构的基本组成——构件 （1）定义：一个较复杂的结构由许多不同的部分组成，这些组成部分通常称为 。 （2）功能：构件（如梁、柱）相互联结成一个整体，起着承受外力（又称荷载）的作用，并将其传递到基座。 知识点二、结构受力与形变 1、形变的基本类型 当物体受到不同的力的作用时，会产生 、 、 等形变。通常情况下，结构的构件可能会同时受到多个力的作用，此时，该构件会产生多种形式的形变。 2、典型构件的受力与形变 （1）横梁：横梁是建筑结构中经常出现的构件。横梁呈水平放置，承受 的力的作用，产生形变。 （2）三角形桁架 ①定义：三角形桁架结构是由杆件连接成 的一种空间结构。 ②受力与形变 当三角形桁架上部受到力F1的作用时，力F1会通过杆件传递给整个桁架，此时，B、C杆件被 ，A杆件被 ，虚线为形变后的情况。 （3）弧形拱结构 当弧形拱受到向下的压力F1的作用时，拱被压缩，拱的各部分相互挤压，压力F1被拱传递，对基座产生作用力，基座便产生 的支持力F2、F3和 的力F4、F5。 知识点三、建筑结构的功能 1、建筑结构的稳定性 （1）概念：结构在外力的作用下，维持其原有的平衡状态的能力，叫作结构的 。建筑物需要良好的结构稳定性。结构的稳定性是结构的重要性质之一。 （2）影响建筑结构稳定性的因素 ①重心高低：建筑结构的重心高低是影响其稳定性的关键因素之一。在支撑条件相同的前提下，重心越低，结构稳定性越 。 ②支撑面的大小：支撑面的大小是影响建筑结构稳定性的重要因素，通常支撑面越大，结构越 。 ③结构的形状： 是所有几何形状中最坚固、稳定的结构，因此在生产和生活中得到广泛应用。 2、建筑结构的强度 （1）结构强度的概念：结构的强度是指结构抵抗 的能力。 （2）影响建筑结构强度的因素：结构的强度与结构的 、 、 等有密切的关系。 ①外部形状 三角形是框架结构中最基本的构造之一。人们在长方形或六边形等框架中，通常加入支撑杆件，构成多个三角形，这样可以大大提升结构的强度，使结构能承受更大的荷载。 ②构件截面形状 相同材料制成的框架构件，采用的截面不同，如工字形、口字形、环形、方形和圆形等，其承受力的大小也不一样。 ③结构材料：相同形状的不同材料制成的结构构件，其强度也不相同。在生产中，通常会根据用途选择合适的材料。 3、结构和功能关系 （1）建筑的结构 了其功能：结构的变化可能会使建筑的功能得以增强，更好地应用于不同的环境。 （2）功能的实现需要相应的结构来 ：良好的结构设计不仅要表现在其功能上，还要表现在其形式上，如展现美，反映时代特征、文化内涵等。 第2节 桥梁的结构与制作 知识点一、桥梁的结构 1、桥梁的结构 （1）桥梁的组成部分 常见的桥梁一般由 、 、 等组成。主梁直接承受自身重力以及车辆等的重力，桥墩承受主梁向下的力并将力传到基座，桥台指桥的两端起支撑作用的部分。 2、桥梁的类型 （1）梁式桥 ①结构特点：梁式桥是指采用 或 作为主要承重结构的桥梁。 ②桁架及桁架桥 许多杆件在其端点处相互连接起来，成为三角形的结构，这种架构称为“桁架”。桁架桥是指用桁架梁作为主要承重结构的桥梁，它实际上是一种加固了的梁式桥。 （2）拱桥 ①结构特点：拱桥是用 或 作为桥身主要承重结构的桥。 ②代表桥梁 举世闻名的赵州桥，建于595—605年，为单孔敞肩石拱桥，跨度约37m。赵州桥在桥梁的两端各设置两个小拱（敞肩拱），减轻了桥自身所受的重力，提升了泄洪能力。 （3）悬索桥 ①结构特点：悬索桥通过 悬挂 ，并将缆索锚固于两岸（或桥两端），从缆索上垂下 ，吊住桥面主梁。索塔、缆索、吊杆为其主要构件。 ②代表桥梁 主跨达900m的湖北四渡河大桥，是目前在深山峡谷里修建的全球最长的悬索桥。 （3）斜拉桥 ①结构特点：斜拉桥是将主梁用许多根 直接拉在桥塔上的一种桥梁。斜拉桥由承受拉力的桥塔、拉索和主梁组成。 ②代表桥梁 2016年建成通车的、主跨达720m的北盘江第一桥，跨越云、贵两省交界的大峡谷，为全球最高的斜拉桥。 知识点二、桥梁的受力 1、荷载：我们把桥梁本身受到的重力以及它承载的车辆、行人等的重力统称为 。 2、不同桥梁的受力 （1）梁式桥的受力 在荷载的作用下，桥的主梁受到 的作用力发生形变而向下弯曲，主梁就产生 的弹力，支撑着梁上的物体。 （2）拱桥的受力 拱桥在竖直方向荷载作用下，对整座桥产生了一个指向桥台的挤压的力，把桥的拱部紧紧地挤压在一起。桥的拱部把受到的荷载传递至拱形结构的两端，因此，基座不仅受到 的压力，也受到 的力。从而，两侧基座会给拱形结构施加相互作用力，即 的支持力和 的力。 （3）悬索桥的受力 悬索桥用悬挂在两边索塔上的缆索作为主要承重结构，并在两岸修筑巨大的锚碇结构来固定缆索的两端。桥面主梁通过吊杆吊在缆索上，在 荷载作用下，通过吊杆使缆索承受拉力，支撑着桥的主梁。 （4）斜拉桥的受力 斜拉桥将多根缆索的一端固定在索塔上，另一端拉着桥的主梁。荷载通过 索传至索塔，再通过索塔传至桥的 。 知识点三、桥梁的设计与制作 1、结构设计考虑因素 在进行结构设计时，必须明确设计目标、需要解决的问题和解决问题需要考虑的主要因素，同时还要考虑结构的 、强度、稳定性、适用性、成本等。 2、结构设计的一般过程 结构设计必须遵循设计的一般过程，一般需经历以下环节： 、 、 、 。 3、桥梁模型的制作与探究 （1）确定标准依据选用的材料对桥梁的长度、宽度等基本参数设定标准。 （2）设计方案依据配件或自选器材，设计桥梁的整体结构，绘制设计图。 （3）制作桥梁 ①学习技术。 基本结构。直杆A为各接口间的连接杆。将2根直杆拼接后可作为非等腰直角三角形的斜边。将斜杆B作为等腰直角三角形的斜边。盖板作为桥梁中间的路面连接。 斜拉加强杆。正四边形是一个很不稳定的形状，在正四边形里加入斜拉加强杆后，结构就会变得异常牢固。 ②按照设计图纸组装、制作桥梁模型。 （4）测试评价依据标准对桥梁的长度、宽度、高度、自重、承重能力等参数进行测量、评价。 30 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $