5.1 建筑结构与功能（高效培优·讲义）科学新教材浙教版八年级上册

本讲义聚焦初中科学“建筑结构与功能”核心知识点，系统梳理建筑结构的分类（框架、壳体、实体结构的特点及实例）、典型构件（横梁、桁架、拱）的受力与形变分析，以及影响结构稳定性（重心、支撑面）和强度（形状、材料、连接方式）的关键因素，构建从结构概念到功能应用的完整学习支架。 该资料以新课标核心素养为导向，通过“目标导航+避坑指南”设计，明确学习目标与方法，针对结构分类判断、横梁受力方向等易错点提供解题通法，培养科学思维。结合钱塘江大桥、国家大剧院等实例分析，强化科学观念中结构与功能的联系，真题闯关和课后三阶练习分层设计，助力探究实践能力提升。课中辅助教师系统授课，课后帮助学生巩固知识、查漏补缺。

5.1建筑结构与功能 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 建筑结构及其分类 考点02 结构受力与形变 考点03 建筑结构的功能 03 避坑指南·解题通法 角度01 结构分类与受力分析 角度02 稳定性与强度 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1. 能说出三类建筑结构的特点，并结合实例进行辨别 2. 能分析横梁、桁架、拱等典型构件的受力与形变 3. 能说出影响结构稳定性和强度的主要因素，并举例说明三角形结构的应用 1. 分类记忆：按“框架/壳体/实体”归类，每类记1个典型实例 2. 受力分析：判断构件哪侧被压缩、哪侧被拉伸3. 对比归纳：对比三角形与四边形稳定性、不同截面形状的承力差异 考点01 建筑结构及其分类 1. 结构的概念 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。不同结构具有不同功能。 2. 依据受力情况的三种分类 （1）框架结构：以刚性杆作为梁和柱组成，支撑空间而不充满空间，共同承受力。 典型实例：钱塘江大桥（桁架梁桥）。 （2）壳体结构：层状结构，由若干块薄板组成曲面轮廓；拱形曲面能把力均匀分散到各部分，能承受较大力，用料少、跨度大、坚固耐用。 典型实例：国家大剧院。 （3）实体结构：结构体本身是实心的，利用自身承受力，力分布在整个实体上。 典型实例：桥墩、房屋基座、城墙。 3. 构件 组成结构的各个部分（如梁、柱），相互联结成整体，承受外力（荷载）并传递到基座。 【温馨提示】 三类结构的区分关键是受力方式和空间形态——框架靠杆件支撑（有空隙）、壳体靠曲面分散（薄壳）、实体靠自身实心（无空隙）。不要只看外观，要关注"力是怎么传递的"。 1．下列建筑结构中，其基本结构分类不正确的是（　　） A．壳体结构：悉尼歌剧院顶部 B．框架结构：国家体育场 C．实体结构：新安江水电站 D．壳体结构：国家游泳中心 2．C919大型客机于2023年5月28日圆满完成首次商业飞行，正式进入民航市场。从结构类型来看，国产大飞机C919的机身属于下列结构中的（　　） A．实心结构 B．框架结构 C．壳体结构 D．桁架结构 3．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 考点02 结构受力与形变 1. 形变类型 物体受不同方向的力，会产生拉伸、压缩、弯曲等形变。构件常同时受多个力，产生多种形式的形变。 2. 三种典型构件受力分析 （1）横梁：水平放置，中部受压力时向下弯曲——上部被压缩，下部被拉伸。 （2）三角形桁架：上部受力后，力通过杆件传递，B、C杆件被压缩，A杆件被拉伸。 （3）弧形拱：受向下压力时被压缩，各部分相互挤压，力传至基座；基座不仅产生竖直向上的支持力，还产生水平方向的力。 【温馨提示】 分析受力时，先明确"力从哪来、往哪传"，再判断构件哪一侧被挤压（压缩）、哪一侧被拉扯（拉伸）。横梁弯曲时"上压下拉"是高频考点，容易记反，注意结合教材插图理解。 1．若在图示木质横梁正中间放置重物，横梁主要受到的力是（　　） A．弯曲力 B．扭转力 C．压力 D．剪切力 2．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 3．某中学科技小组计划为校园人工湖设计一座简易景观桥，需满足“跨度5米、可承载3名学生（总质量约200kg）”的需求。小组提出两种方案（如表所示）。 设计方案 结构类型 主要材料 桥面支撑方式 方案甲 梁桥 木板（桥面）、钢筋混凝土柱（桥墩） 在湖两侧设置2个桥墩，桥面直接搭在桥墩上无其他辅助结构 方案乙 拱桥 石块（拱圈）、砖块（桥面） 仅在湖两侧设置固定支座，通过弧形拱圈将桥面重量传递至支座，无中间桥墩 请结合桥梁结构知识回答： （1）方案甲（梁桥）的桥面主要靠_________承重。 A．桥面的抗弯曲能力 B．桥墩的向上支撑力 C．桥面的拉伸能力 （2）如果人工湖地基较软，承载能力差，你认为哪种方案更合适并说明理由？__________________________ __________________________________________________________________________________________。 考点03 建筑结构的功能 1. 稳定性 （1）概念：结构在外力作用下维持原有平衡状态的能力。 （2）影响因素：重心越低越稳定；支撑面越大越稳定。 （3）典型实例：东方明珠电视塔底座支撑面大、整体重心低。 2. 强度 （1）概念：结构抵抗外力作用的能力。 （2）影响因素：与结构形状、材料、连接方式密切相关。 （3）三角形结构的稳定性：四边形受力易变形，三角形受力时结构保持不变，是最坚固稳定的结构。 应用：三角形屋顶、三角形吊臂、三角形钢架桥。 （4）截面形状与承力：工字形、口字形、环形、方形、圆形等截面，承力大小不同。 （5）材料选择：混凝土抗压性好但抗拉性差；制作混凝土梁时加入钢筋，借助钢材的抗拉性提升梁的强度。 3. 结构与功能的关系 结构决定功能，结构变化可增强功能。良好设计兼顾功能与形式（美观、文化内涵）。 典型实例：“水立方”半透明膜结构——重量轻、隔热、透光，体现“绿色、科技、人文”理念。 【温馨提示】 注意区分"稳定性"和"强度" 稳定性是"会不会倒"，强度是"会不会坏"。三角形既增强稳定性也增强强度，但两者不是一回事。 "钢筋放在混凝土梁的哪一侧"是易忽略点：横梁下部受拉，钢筋应放在下部（受拉侧）。 1．如图所示的钱塘江大桥又名钱江一桥，位于中国浙江省杭州西湖之南，六和塔附近钱塘江上，由中国桥梁专家茅以升主持设计，是中国自行设计、建造的第一座双层铁路、公路两用桥。下列说法中，不正确的是（　　） A．钱塘江大桥属于框架结构双层桁架梁桥 B．钱塘江大桥的桥梁起稳定结构的是其中的平行四边形 C．钱塘江大桥的桥墩是由石头、混凝土建造的实心结构 D．钱塘江大桥的主梁受到向下的作用力时发生形变向下弯曲 2．某同学制作的便携式小凳，凳面采用中空的盒式结构，在评估的过程中听取了大家的意见，将凳脚板由原来的形状（如图甲）增开了缺口，得了一个“肩”（如图乙）。这种改进主要考虑到了（　　） A．使外观更加美观 B．使结构强度得到增强 C．使质量进一步减小 D．结构更加稳定 3．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________________________________。 结构分类与受力分析 一、常见坑点 1.看到“薄”“轻”“曲面”就选壳体结构，忽略了“力是否沿曲面均匀分散”这一判断核心。 2.横梁弯曲时“上压下拉”记反，写成“上部受拉、下部受压”。 3.拱桥基座只想到竖直方向的力，漏掉水平方向的力。 二、解题通法 1.判断结构类型：看力怎么传——杆件传力是框架，曲面分散是壳体，实心承重是实体。 2.横梁受力：想象塑料尺中间下压——上表面挤短（受压）、下表面拉长（受拉）。 3.拱桥基座：竖直方向受压力，同时受水平方向的推力，两个方向都要答。 稳定性与强度 一、常见坑点 1.把稳定性当强度，问“会不会倒”答成“会不会坏”。 2.知道混凝土抗压差、钢筋抗拉强，但钢筋位置放错（放在梁上部或任意位置）。 3.答题只说功能，不说结构与功能的因果关系。 二、解题通法 1.稳定性问“倒不倒”→看重心高低、支撑面大小；强度问“坏不坏”→看形状、材料、连接方式。 2.横梁下部受拉→钢筋放在下部受拉侧。 角度01 结构分类与受力分析 1．实体结构的主要特点是（　　） A．以梁柱刚性连接 B．实心材料整体承力 C．曲面分散受力 D．占用空间小 2．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”。下面从技术角度对赵州桥进行评价不正确的是（     ） A．主拱券两端的两个小拱，能节省材料，又能减少桥身自重 B．主拱券两端的两个小拱，能减小洪水发生时，对桥身的冲击力 C．拱桥在竖直方向载荷作用下，两侧基座对给拱形结构产生方向相同的水平力 D．拱桥在竖直方向载荷作用下，两侧基座都能对给拱形结构产生向上的支持力 3．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。 （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________________________________________________________________________________。 角度02 稳定性与强度 1．某同学做了一个固定在墙面上的微波炉支架。考虑到稳定性和方便开门，以下方案中最合理的是（　　） A． B． C． D． 2．小明要制作一个悬梁臂结构模型，构思了下列设计方案，从强度的角度考虑，其中合理的是（　　） A． B． C． D． 3．结构的稳定性指结构在外力的作用下维持其原有的平衡状态的能力。为增强建筑结构的稳定性，下列说法中，正确的是（　　） A．建筑结构的重心越低、支撑面越大，其结构越稳定 B．混凝土同时具有较好的抗压性和抗拉性 C．四边形结构通过增加竖杆的数量可增强其稳定性 D．混凝土中加入钢筋可增强抗压性以提升其强度 1．（25-26八年级上·浙江宁波·期末）建筑物的基座通常属于（     ） A．框架结构 B．壳体结构 C．实体结构 D．蜂窝结构 2．（25-26八年级上·浙江绍兴·期末）如图是钱塘江大桥，从结构与形态来看，横跨于两个桥墩之间的桥梁所属的结构类型是（      ） A．桁架 B．实体 C．悬索 D．斜拉 ⚡基础速刷 1．下列有关建筑的结构和功能描述不合理的是（　　） A．三角形结构利用了其具有的稳定性 B．混凝土同时具有较好的抗压性和抗拉性 C．底座支撑面大、重心低，有利于提高结构的稳定性 D．结构的强度与结构的形状、材料、连接方式等有密切关系 2．下列结构中，属于壳体结构的是（　 　） ①安全头盔　②城墙　③贝壳　④乒乓球 A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④ 3．当弧形拱受到向下的压力F1时，拱被压缩，拱的各部分相互挤压，压力F2被拱传递，对基座产生作用力，下列关于基座受到的力的分析，正确的是（　　） A． B． C． D． 4．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 5. 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 6．下列做法中不能增加我们建造的高塔的稳定性的是（　　） A．在高塔上使用三角形框架结构 B．给高塔搭建一个小一些的顶部 C．给高塔搭建一个大一些的底座 D．增加高塔上部的体积 7．下列家居用品的结构类型，有别于其他三项的是（　　） A． B． C． D． 8．近日，市场监管总局（国家标准委）发布的《中小学生午休课桌椅通用技术要求》明确小学午休课桌椅上课状态下高度为455mm-730mm，午休时椅子展开长度不少于1050mm，靠背可放倒至135°以上。如图所示，图中圆圈部分为该课桌椅的主体结构，该结构属于（      ） A．框架结构 B．绳索结构 C．壳体结构 D．实体结构 9. 如图所示，预制板是20世纪早期建筑当中用的楼板，属建筑工程模件或板块。因为是在预制场生产加工成型的混凝土预制件，直接运到施工现场进行安装，所以叫预制板。预制板在建筑上的用处很多，如公路旁边的水沟上盖住的水泥板、房顶上做隔热层的水泥板都是预制板。下列说法中，不正确的是（　　） A．预制板如建筑积木，减少了现场施工时间，提高了施工效率 B．用预制板建造的房子比框架结构、剪力墙结构的房子的抗震能力差 C．预制板常做成空心，可节省材料、减轻质量，但隔音、隔热效果不佳 D．为提升抗弯曲能力，设计生产时一般在预制板的上侧增加钢筋的数量 10. 国家大剧院如图所示，它的整个壳体钢结构重达6475吨，东西向长轴跨度212.2米，是目前世界上最大的穹顶。为什么能建起如此宏伟的建筑，秘密就在于其外形结构：壳体结构。从外观看，蛋壳、蚌壳这些壳体结构有的像半球形，有的成拱形，有的像圆球形，有的像不规则但非常美丽的弧形。尽管它们形态各异，却有着共同的力学特征：壳体结构在受到外力作用时，能够把力均匀分散在壳体的各个部分，使壳体单位面积上受到的力并不大，更为重要的是，在壳体上不存在作用力集中于一个地方的情况。 （1）下列著名建筑中没有利用壳体结构的是（　　） A．悉尼歌剧院 B．金字塔 C．赵州桥 D．北京大兴国际机场 （2）鸡蛋握在手中不易损坏是因为（　　） A．鸡蛋壳很厚 B．鸡蛋壳的硬度很大 C．鸡蛋壳内部是空心的 D．鸡蛋壳属于壳体结构 （3）站立在地面上，人的脚能够承载较大的重量，主要是因为（　　） A．脚骨骼的数量多 B．脚部的肌肉发达 C．脚骨骼组成拱形结构 D．脚骨骼比钢铁还要坚硬 （4）下列对壳体结构受力示意图分析正确的是（　　） A．B．C．D． 🚀能力跃升 1. 在校科技节木桥承重比赛中，小明设计制作了如图所示的桥梁模型，并进行了承重测试。承重板通过挂钩与电子秤相连，往承重容器中加入重物的过程中，会使得木桥发生________，为了准确测定最大承重，所加重物可选________（填“细沙”或“钩码”），请写出一种可以增大桥梁的承重能力的方法________ 2. 小区儿童乐园的双人秋千如图所示，在投入使用前需要进行测试，要求每个秋千能承受1名儿童的质量，设计承重质量需大于50kg，当摆动幅度超过±40°时，秋千不损坏并保持稳定，分析材料回答下列问题。 （1）对双人秋千进行技术试验，不合理的是（　  ） A．在两个秋千椅上逐步加上重物直至超过50 kg，测试其强度 B．让两名儿童分别坐在秋千椅上，测试其强度 C．用力晃动秋千的支架，测试其稳定性 D．用手拉动铁链，使两个秋千椅前后方向摆动幅度超过40°，测试其稳定性 （2）为增加双人秋千的强度，合理的改进措施是（　  　） ①加粗横杠　②加强铁链与横杠之间的连接　③加粗铁链　④在横杠中间加一根从横杠到地面以下立柱 A．①② B．③④ C．①③④ D．①②③④ （3）为增加双人秋千的稳定性，合理的改进措施是（　 　） ①加粗横杠　②在支架底部浇水泥，打膨胀螺丝固定　③加粗铁链　④增大支架地面两支撑点之间的距离 A．①③ B．①② C．②④ D．③④ （4）双人秋千的横杠受力变形的形式为（　 　） A．拉伸 B．压缩 C．弯曲 D．扭转 （5）双人秋千的横杠和支架所组成的结构，其结构类型为（  　） A．壳体结构 B．实体结构 C．框架结构 D．混合结构 3．同学们对工程建造有了了解。现班级进行“胡萝卜、牙签搭80cm高塔”比赛，要用100根牙签和一根胡萝卜现场搭建。 （1）经历过塔台（如图）模型建造，下列选项更具有稳定性的是（　 　） A．三角形 B．正方形 C．平行四边形 （2）下图分别是A、B两组同学设计图中的侧面图，根据侧面设计图，你认为___________组设计的结构更稳定，理由是__________________________________________。 （3）完成设计图后，小科开始制作，搭建过程合理的是（　 　） A．底座、侧面、整体 B．侧面、底座、整体 C．侧面、整体、底座 4．市政府决定在某湿地公园安装双人秋千供市民休闲娱乐，现有 A、B两款秋千以供选择，如图所示。请仔细观察并根据学习的结构知识，回答以下问题： （1）从力学的架构与形态考虑，秋千属于哪种基本结构； （2）如果两款秋千的材质及构件的粗细一样，那么哪一款秋千的安全系数更高？请简要说明理由。 🌟思维挑战 1．科科的班上举行了建塔台比赛，小设计师们开始设计图纸、选定材料、制作塔台、测试塔台、评估塔台。下图是A，B，C，D四个小组建造的塔台。 （1）四个小组在设计塔台时，都将塔台设计成框架结构，这样设计是为了提高塔台的（　　） A．承重能力 B．抗风能力 C．抗震能力 D．制造成本 （2）B小组塔台倾斜，你认为最有可能的原因是（　　） A．底座是三角形 B．立柱没有等高 C．塔台模型太高 D．上轻下重 （3）塔台测试记录表的填写方法：以塔高为例，塔高达到60厘米给3分，57~59厘米给2分，55~56厘米给1分，55厘米以下不得分。并规定塔高、承重、抗风能力、抗震能力为塔台制作的必要条件，都需要符合塔台制作标准中的最低标准，如有一个条件不符，则塔台不合格。以下是四个塔台测试记录表。 塔台 设计图及文字说明 塔高 顶端承重 抗风能力 抗震能力 成本统计 分工合作 美观 A 2 3 2 3 2 2 2 1 B 3 3 2 2 2 3 2 2 C 2 3 1 1 0 2 3 0 D 2 3 3 3 3 1 3 3 四个塔台中：__________承重能力最强，__________材料成本最少。__________不合格。你认为C塔台在抗震能力方面怎么改进才合格：_____________________________________________________________。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 5.1建筑结构与功能 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 考点01 建筑结构及其分类 考点02 结构受力与形变 考点03 建筑结构的功能 03 避坑指南·解题通法 角度01 结构分类与受力分析 角度02 稳定性与强度 04 真题闯关·溯源演练 05 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1. 能说出三类建筑结构的特点，并结合实例进行辨别 2. 能分析横梁、桁架、拱等典型构件的受力与形变 3. 能说出影响结构稳定性和强度的主要因素，并举例说明三角形结构的应用 1. 分类记忆：按“框架/壳体/实体”归类，每类记1个典型实例 2. 受力分析：判断构件哪侧被压缩、哪侧被拉伸3. 对比归纳：对比三角形与四边形稳定性、不同截面形状的承力差异 考点01 建筑结构及其分类 1. 结构的概念 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。不同结构具有不同功能。 2. 依据受力情况的三种分类 （1）框架结构：以刚性杆作为梁和柱组成，支撑空间而不充满空间，共同承受力。 典型实例：钱塘江大桥（桁架梁桥）。 （2）壳体结构：层状结构，由若干块薄板组成曲面轮廓；拱形曲面能把力均匀分散到各部分，能承受较大力，用料少、跨度大、坚固耐用。 典型实例：国家大剧院。 （3）实体结构：结构体本身是实心的，利用自身承受力，力分布在整个实体上。 典型实例：桥墩、房屋基座、城墙。 3. 构件 组成结构的各个部分（如梁、柱），相互联结成整体，承受外力（荷载）并传递到基座。 【温馨提示】 三类结构的区分关键是受力方式和空间形态——框架靠杆件支撑（有空隙）、壳体靠曲面分散（薄壳）、实体靠自身实心（无空隙）。不要只看外观，要关注"力是怎么传递的"。 1．下列建筑结构中，其基本结构分类不正确的是（　　） A．壳体结构：悉尼歌剧院顶部 B．框架结构：国家体育场 C．实体结构：新安江水电站 D．壳体结构：国家游泳中心 【答案】D 【分析】根据建筑结构的基本结构分类及其特点来分析。 【详解】国家游泳中心(水立方)的结构是薄膜结构(也可称为充气膜结构、空间网架与膜结构结合等)，并非壳体结构。壳体结构通常是具有曲面外形、能承受荷载的空间结构,如悉尼歌剧院顶部(A选项，属于壳体结构,分类正确)；国家体育场(鸟巢)属于框架结构(B选项,分类正确)；新安江水电站的大坝等部分属于实体结构(C选项,分类正确)。 故选D。 2．C919大型客机于2023年5月28日圆满完成首次商业飞行，正式进入民航市场。从结构类型来看，国产大飞机C919的机身属于下列结构中的（　　） A．实心结构 B．框架结构 C．壳体结构 D．桁架结构 【答案】C 【详解】A．实心结构是指结构体本身是实心的，它的受力特点是外力分布在整个体积中。而飞机机身内部有大量的空间用于安装各种设备、搭载乘客和货物等，并不是实心的，所以国产大飞机C919的机身不属于实心结构，A不符合题意。 B．框架结构是由许多的杆件通过节点连接而成，能提供较大的空间，一般多用于建筑等领域。飞机机身并非由众多杆件通过节点连接成框架形式，所以不属于框架结构，B不符合题意。 C．壳体结构通常是指层状的结构，它的受力特点是外力作用在结构体的表面上。飞机机身是一个中空的、具有流线型外形的层状结构，能够承受空气动力等外力，并将外力均匀地分散到整个表面，符合壳体结构的特点，所以国产大飞机C919的机身属于壳体结构，C符合题意。 D．桁架结构是由直杆组成的具有三角形单元的平面或空间承力结构，一般用于桥梁、塔架等。飞机机身的结构形式与桁架结构不同，所以不属于桁架结构，D不符合题意。 故选C。 3．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 【详解】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。 故选B。 考点02 结构受力与形变 1. 形变类型 物体受不同方向的力，会产生拉伸、压缩、弯曲等形变。构件常同时受多个力，产生多种形式的形变。 2. 三种典型构件受力分析 （1）横梁：水平放置，中部受压力时向下弯曲——上部被压缩，下部被拉伸。 （2）三角形桁架：上部受力后，力通过杆件传递，B、C杆件被压缩，A杆件被拉伸。 （3）弧形拱：受向下压力时被压缩，各部分相互挤压，力传至基座；基座不仅产生竖直向上的支持力，还产生水平方向的力。 【温馨提示】 分析受力时，先明确"力从哪来、往哪传"，再判断构件哪一侧被挤压（压缩）、哪一侧被拉扯（拉伸）。横梁弯曲时"上压下拉"是高频考点，容易记反，注意结合教材插图理解。 1．若在图示木质横梁正中间放置重物，横梁主要受到的力是（　　） A．弯曲力 B．扭转力 C．压力 D．剪切力 【答案】A 【详解】A．本题中横梁两端架在支架上，重物垂直作用在横梁中部，会使横梁发生弯曲形变，横梁主要承受弯曲力，故A符合题意； B．扭转力是使构件发生扭转转动形变的力，不符合该场景，故B不符合题意； C．压力是沿构件轴线方向的挤压力，此处重物作用力垂直于横梁轴线，不是主要受力，故C不符合题意； D．剪切力是作用在构件同一截面两侧、反向错开的力，会让构件有被剪切断开的趋势，不符合该场景，故D不符合题意。 故选A。 2．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 【详解】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。 故选B。 3．某中学科技小组计划为校园人工湖设计一座简易景观桥，需满足“跨度5米、可承载3名学生（总质量约200kg）”的需求。小组提出两种方案（如表所示）。 设计方案 结构类型 主要材料 桥面支撑方式 方案甲 梁桥 木板（桥面）、钢筋混凝土柱（桥墩） 在湖两侧设置2个桥墩，桥面直接搭在桥墩上无其他辅助结构 方案乙 拱桥 石块（拱圈）、砖块（桥面） 仅在湖两侧设置固定支座，通过弧形拱圈将桥面重量传递至支座，无中间桥墩 请结合桥梁结构知识回答： （1）方案甲（梁桥）的桥面主要靠_________承重。 A．桥面的抗弯曲能力 B．桥墩的向上支撑力 C．桥面的拉伸能力 （2）如果人工湖地基较软，承载能力差，你认为哪种方案更合适并说明理由？__________________________ __________________________________________________________________________________________。 【答案】(1)B (2)甲方案更合适；因为甲桥梁的桥墩可以将载荷集中传递到湖岸地基，而拱桥的推力需要更坚固的地基来抵抗侧向力，软地基可能会导致支座移位 【详解】（1）梁桥的结构特点是桥面直接架在桥墩上，桥面主要依靠自身的抗弯曲能力来承受荷载，将荷载传递给桥墩，A正确，BCD错误。 （2）方案乙（拱桥）更合适；理由：拱桥的受力特点是通过拱圈将桥面的重量传递到两侧的支座，荷载会被分散到较大的地基面积上，对地基的压强更小，而人工湖地基较软、承载能力差，拱桥的受力方式能更好地适应这种地基条件，相比梁桥（方案甲）对地基的压力更分散，安全性更高。 考点03 建筑结构的功能 1. 稳定性 （1）概念：结构在外力作用下维持原有平衡状态的能力。 （2）影响因素：重心越低越稳定；支撑面越大越稳定。 （3）典型实例：东方明珠电视塔底座支撑面大、整体重心低。 2. 强度 （1）概念：结构抵抗外力作用的能力。 （2）影响因素：与结构形状、材料、连接方式密切相关。 （3）三角形结构的稳定性：四边形受力易变形，三角形受力时结构保持不变，是最坚固稳定的结构。 应用：三角形屋顶、三角形吊臂、三角形钢架桥。 （4）截面形状与承力：工字形、口字形、环形、方形、圆形等截面，承力大小不同。 （5）材料选择：混凝土抗压性好但抗拉性差；制作混凝土梁时加入钢筋，借助钢材的抗拉性提升梁的强度。 3. 结构与功能的关系 结构决定功能，结构变化可增强功能。良好设计兼顾功能与形式（美观、文化内涵）。 典型实例：“水立方”半透明膜结构——重量轻、隔热、透光，体现“绿色、科技、人文”理念。 【温馨提示】 注意区分"稳定性"和"强度" 稳定性是"会不会倒"，强度是"会不会坏"。三角形既增强稳定性也增强强度，但两者不是一回事。 "钢筋放在混凝土梁的哪一侧"是易忽略点：横梁下部受拉，钢筋应放在下部（受拉侧）。 1．如图所示的钱塘江大桥又名钱江一桥，位于中国浙江省杭州西湖之南，六和塔附近钱塘江上，由中国桥梁专家茅以升主持设计，是中国自行设计、建造的第一座双层铁路、公路两用桥。下列说法中，不正确的是（　　） A．钱塘江大桥属于框架结构双层桁架梁桥 B．钱塘江大桥的桥梁起稳定结构的是其中的平行四边形 C．钱塘江大桥的桥墩是由石头、混凝土建造的实心结构 D．钱塘江大桥的主梁受到向下的作用力时发生形变向下弯曲 【答案】B 【详解】A．钱塘江大桥属于框架结构双层桁架梁桥，这种结构具有较强的稳定性和承载能力，故A正确，不符合题意； B．平行四边形具有不稳定性，而三角形具有稳定性，钱塘江大桥起稳定结构的应该是三角形结构，而不是平行四边形，故B错误，符合题意； C．钱塘江大桥的桥墩是由石头、混凝土建造的实心结构，实心结构能够提供可靠的支撑，故C正确，不符合题意； D．当钱塘江大桥的主梁受到向下的作用力时，根据力可以使物体发生形变的原理，主梁会发生形变向下弯曲，故D正确，不符合题意。 故选B。 2．某同学制作的便携式小凳，凳面采用中空的盒式结构，在评估的过程中听取了大家的意见，将凳脚板由原来的形状（如图甲）增开了缺口，得了一个“肩”（如图乙）。这种改进主要考虑到了（　　） A．使外观更加美观 B．使结构强度得到增强 C．使质量进一步减小 D．结构更加稳定 【答案】B 【详解】凳脚板在原来形状的基础上增开了缺口得了一个“肩”字结构，让凳面和凳脚的连接部分有了更贴合的支撑，能更好地分散受力，避免连接处断裂，属于增强结构强度。外观美观、质量减小不是这种改进的主要目的，结构稳定性也没有明显提升。故B符合题意，ACD不符合题意。 故选B。 3．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 【详解】（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。 结构分类与受力分析 一、常见坑点 1.看到“薄”“轻”“曲面”就选壳体结构，忽略了“力是否沿曲面均匀分散”这一判断核心。 2.横梁弯曲时“上压下拉”记反，写成“上部受拉、下部受压”。 3.拱桥基座只想到竖直方向的力，漏掉水平方向的力。 二、解题通法 1.判断结构类型：看力怎么传——杆件传力是框架，曲面分散是壳体，实心承重是实体。 2.横梁受力：想象塑料尺中间下压——上表面挤短（受压）、下表面拉长（受拉）。 3.拱桥基座：竖直方向受压力，同时受水平方向的推力，两个方向都要答。 稳定性与强度 一、常见坑点 1.把稳定性当强度，问“会不会倒”答成“会不会坏”。 2.知道混凝土抗压差、钢筋抗拉强，但钢筋位置放错（放在梁上部或任意位置）。 3.答题只说功能，不说结构与功能的因果关系。 二、解题通法 1.稳定性问“倒不倒”→看重心高低、支撑面大小；强度问“坏不坏”→看形状、材料、连接方式。 2.横梁下部受拉→钢筋放在下部受拉侧。 角度01 结构分类与受力分析 1．实体结构的主要特点是（　　） A．以梁柱刚性连接 B．实心材料整体承力 C．曲面分散受力 D．占用空间小 【答案】B 【详解】实体结构是指结构体本身是实心的结构，利用自身来承受力，承受的力分布在整个实体上。常见的实例如：桥梁的桥墩、房屋基座、雕塑基座、城墙等。材料多采用石头、混凝土等坚固、抗压性强的材料，打造实心的结构，确保结构稳固性和承载能力。 A．“以梁柱刚性连接”是框架结构的主要特点，不是实体结构的特点，故A不符合题意； B．由以上分析可知，“实心材料整体承力”是实体结构的主要特点，故B符合题意； C．“曲面分散受力”是壳体结构的主要特点，故C不符合题意； D．“占用空间小”不属于实体结构的主要特点，故D不符合题意。 故选B。 2．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”。下面从技术角度对赵州桥进行评价不正确的是（     ） A．主拱券两端的两个小拱，能节省材料，又能减少桥身自重 B．主拱券两端的两个小拱，能减小洪水发生时，对桥身的冲击力 C．拱桥在竖直方向载荷作用下，两侧基座对给拱形结构产生方向相同的水平力 D．拱桥在竖直方向载荷作用下，两侧基座都能对给拱形结构产生向上的支持力 【答案】C 【详解】A．赵州桥主拱券两端的小拱，确实可以节省建筑材料，同时减轻桥身的自重，故A正确，不符合题意； B．这些小拱在洪水来临时可以增加泄洪能力，减小洪水对桥身的冲击力，故B正确，不符合题意； C．在竖直方向载荷作用下，拱形结构会对两侧基座产生向外的水平推力，根据力的作用是相互的，两侧基座对拱形结构的水平力方向是相反的（分别向内），而不是方向相同，故C错误，符合题意； D．竖直载荷作用下，两侧基座会对拱形结构产生向上的支持力，故D正确，不符合题意。 故选C。 3．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。 （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________________________________________________________________________________。 【答案】(1)混凝土 (2)钢 (3)剪力墙结构侧向刚度大，在水平方向上耐受力强 【详解】（1）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。 （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）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。 角度02 稳定性与强度 1．某同学做了一个固定在墙面上的微波炉支架。考虑到稳定性和方便开门，以下方案中最合理的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】A．该方案的支架结构，既能够保证微波炉放置时的稳定性，又不会对微波炉门的开启造成妨碍，满足稳定性和方便开门的双重需求，故A正确； B．此方案中支架的结构设计，会严重阻碍微波炉门的打开，不符合方便开门的要求，故B错误； C．该方案中支架与墙面及放置面的结构连接方式，在稳定性方面可能存在不足，且从方便开门的角度考量，其设计不利于微波炉门的正常开启操作，故C错误； D．该方案的支架结构在稳定性上存在缺陷，同时也不利于微波炉门的正常开启，故D错误。 故选A。 2．小明要制作一个悬梁臂结构模型，构思了下列设计方案，从强度的角度考虑，其中合理的是（　　） A． B． C． D． 【答案】B 【详解】AC．仅为直梁连接，没有斜撑形成三角形结构，承受荷载时容易弯曲变形，强度不足，故AC不符合题意； B．添加斜撑后，横梁、斜撑、竖杆共同构成了稳定的三角形结构，可有效分担荷载，大幅提升悬梁臂的结构强度，故B符合题意； D．斜撑没有和竖杆形成闭合稳定的三角形结构，无法有效提升悬臂的强度，故D不符合题意。 故选B。 3．结构的稳定性指结构在外力的作用下维持其原有的平衡状态的能力。为增强建筑结构的稳定性，下列说法中，正确的是（　　） A．建筑结构的重心越低、支撑面越大，其结构越稳定 B．混凝土同时具有较好的抗压性和抗拉性 C．四边形结构通过增加竖杆的数量可增强其稳定性 D．混凝土中加入钢筋可增强抗压性以提升其强度 【答案】A 【详解】A．建筑结构的重心越低，就越不容易倾倒；支撑面越大，结构的稳定性也越好。就像一个大而矮的桌子比一个高而窄的桌子更不容易翻倒，故A正确； B．混凝土具有较好的抗压性，但抗拉性较差，故B错误； C．四边形结构是不稳定结构，增加竖杆的数量不能从根本上增强其稳定性，三角形结构具有稳定性，故C错误； D．混凝土中加入钢筋主要是为了增强其抗拉性，而不是抗压性，故D错误。 故选A。 1．（25-26八年级上·浙江宁波·期末）建筑物的基座通常属于（     ） A．框架结构 B．壳体结构 C．实体结构 D．蜂窝结构 【答案】C 【详解】A．框架结构是由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成，构成承重体系的结构，主要承受竖向和水平荷载，一般用于建筑物的主体承重骨架部分，并非基座的典型结构类型，A错误。 B．壳体结构是由曲面形的薄板组成，能将所受的力均匀地分布在壳体表面，常用于薄壳建筑等，和建筑物基座的结构形式不匹配，B错误。 C．实体结构是指结构体本身是实心的，依靠自身的体积来承受荷载，建筑物的基座通常是实心的，通过自身的整体实心结构来承受上部建筑传来的巨大荷载并将其传递到地基，符合实体结构的特征，C正确。 D．蜂窝结构是一种仿生的多孔结构，具有轻质高强的特点，多用于特殊的轻量化构件，不属于建筑物基座的常规结构类型，D错误。 故选C。 2．（25-26八年级上·浙江绍兴·期末）如图是钱塘江大桥，从结构与形态来看，横跨于两个桥墩之间的桥梁所属的结构类型是（      ） A．桁架 B．实体 C．悬索 D．斜拉 【答案】A 【详解】A．桁架结构是由杆件通过焊接、铆接或螺栓连接而成的格状结构，能有效承受荷载且减轻自重，钱塘江大桥横跨两个桥墩之间的桥梁部分正是由大量钢杆件组成的格构式桁架结构，符合该结构的典型特征，A正确。 ​ B．实体结构是实心的整体结构，如墙体、大坝等，钱塘江大桥的桥梁部分不是实心整体，不属于实体结构，B错误。 ​ C．悬索结构主要依靠悬索来承受荷载，像悬索桥有主缆等悬索部件，图中桥梁没有悬索结构的特征，不属于悬索结构，C错误。 ​ D．斜拉结构是通过斜拉索将桥梁主梁固定在桥塔上，图中桥梁没有斜拉索和对应桥塔的斜拉结构特征，不属于斜拉结构，D错误。 故选A。 ⚡基础速刷 1．下列有关建筑的结构和功能描述不合理的是（　　） A．三角形结构利用了其具有的稳定性 B．混凝土同时具有较好的抗压性和抗拉性 C．底座支撑面大、重心低，有利于提高结构的稳定性 D．结构的强度与结构的形状、材料、连接方式等有密切关系 【答案】B 【详解】A．三角形结构具有稳定性，所以建筑中多使用三角形结构，故A不符合题意； B．混凝土因其内部结构和组成材料的特性，天然具有“抗压强”而“抗拉弱”的特点，其本身并不具备较好的抗拉性，故B符合题意； C．底座支撑面大、重心低，有利于提高结构的稳定性，不容易倒塌，故C不符合题意； D．结构的强度与结构的形状、材料、连接方式等有密切关系，所以设计建筑时要考虑结构的形状、材料、连接方式等多个因素，故D不符合题意。 故选B。 2．下列结构中，属于壳体结构的是（　 　） ①安全头盔　②城墙　③贝壳　④乒乓球 A．①②③ B．①②④ C．①③④ D．②③④ 【答案】C 【分析】根据物体的结构形态，通常将结构分为实体结构、框架结构和壳体结构三种基本类型。实体结构指结构体本身是实心的结构，如实心墙、大坝等:框架结构指结构体由细长的构件组成的结构，如铁架塔、厂房的框架等；壳体结构指层状的空心结构，如头盔、飞机外壳等。另外，桁架结构是梁式构件一种，由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构，如房梁等。 【详解】壳体结构通常是指层状的结构。它的受力特点是，外力作用在结构体的表面上，所以①安全头盔、③贝壳、④乒乓球属于壳体结构，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 3．当弧形拱受到向下的压力F1时，拱被压缩，拱的各部分相互挤压，压力F2被拱传递，对基座产生作用力，下列关于基座受到的力的分析，正确的是（　　） A． B． C． D． 【答案】A 【详解】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，BCD错误。 故选A。 4．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 【分析】结构是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。从力学的角度:结构是指可承受一定应力的物体形态，结构可以抵抗能引起形状和大小变化的力。 【详解】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。 故选D。 5. 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 【详解】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。 故选A。 6．下列做法中不能增加我们建造的高塔的稳定性的是（　　） A．在高塔上使用三角形框架结构 B．给高塔搭建一个小一些的顶部 C．给高塔搭建一个大一些的底座 D．增加高塔上部的体积 【答案】D 【详解】A．三角形结构具有稳定性，能有效分散压力，增强结构刚性，因此能提高结构稳定性。故A不符合题意； B．减小顶部体积可降低重心，使高塔更不易倾倒，属于稳定结构的设计策略。故B不符合题意； C．增大底座能降低整体重心并增加支撑面，显著提升抗倾覆能力，是常见稳定措施。故C不符合题意； D．增加高塔上部的体积，则上部的质量增加，会提高重心，降低稳定性。故D符合题意。 故选D。 7．下列家居用品的结构类型，有别于其他三项的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】壳体结构是指层状的空心结构，受力合理，形态稳定，通常是指由两个曲面所限定的厚度（即两曲面之间的距离）较物体的其他尺寸小得多的物体，或者是由一个曲面所构成的薄壁结构。壳体结构能很好地抵抗外力，将外力均匀地分散到整个表面上。 框架结构是由许多杆件组成的结构，这种结构通过杆件之间的连接来承受外力，具有节省材料、减轻结构重量等优点。 选项中，C为壳体结构，ABD为框架结构。因此，有别于其他三项的是C盆子。故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 8．近日，市场监管总局（国家标准委）发布的《中小学生午休课桌椅通用技术要求》明确小学午休课桌椅上课状态下高度为455mm-730mm，午休时椅子展开长度不少于1050mm，靠背可放倒至135°以上。如图所示，图中圆圈部分为该课桌椅的主体结构，该结构属于（      ） A．框架结构 B．绳索结构 C．壳体结构 D．实体结构 【答案】A 【详解】框架结构是由杆件（如梁、柱等）通过一定的连接方式组成的结构体系，课桌椅的主体结构由多个杆件（如桌腿、椅腿等）相互连接构成，符合框架结构的特点；绳索结构主要依靠绳索的拉力来承受荷载，课桌椅主体结构并非如此；壳体结构是一种空间薄壁结构，如鸡蛋壳等，课桌椅主体结构不是这种形式；实体结构是由实心材料组成的结构，课桌椅主体结构明显不是实心的。所以该结构属于框架结构。故A正确。 故选A。 9. 如图所示，预制板是20世纪早期建筑当中用的楼板，属建筑工程模件或板块。因为是在预制场生产加工成型的混凝土预制件，直接运到施工现场进行安装，所以叫预制板。预制板在建筑上的用处很多，如公路旁边的水沟上盖住的水泥板、房顶上做隔热层的水泥板都是预制板。下列说法中，不正确的是（　　） A．预制板如建筑积木，减少了现场施工时间，提高了施工效率 B．用预制板建造的房子比框架结构、剪力墙结构的房子的抗震能力差 C．预制板常做成空心，可节省材料、减轻质量，但隔音、隔热效果不佳 D．为提升抗弯曲能力，设计生产时一般在预制板的上侧增加钢筋的数量 【答案】D 【详解】A．预制板在预制场加工好后直接运到现场安装，就像建筑积木一样，这样大大减少了现场施工的时间，提高了施工效率，故A正确，不符合题意； B．预制板连接相对不够紧密，与框架结构，剪力墙结构相比，其整体性较差，所以抗震能力相对较弱，故B正确，不符合题意； C．预制板做成空心，能够节省材料，减轻自身质量，但是这种结构使得其隔音，隔热效果不太好，故C正确，不符合题意； D．预制板在承受压力时，下侧受到拉伸，上侧受到挤压，为了提高抗弯曲能力，设计生产时一般在预制板的下侧增加钢筋的数量，因为钢筋的抗拉能力强，而不是上侧，故D错误，符合题意。 故选D。 10. 国家大剧院如图所示，它的整个壳体钢结构重达6475吨，东西向长轴跨度212.2米，是目前世界上最大的穹顶。为什么能建起如此宏伟的建筑，秘密就在于其外形结构：壳体结构。从外观看，蛋壳、蚌壳这些壳体结构有的像半球形，有的成拱形，有的像圆球形，有的像不规则但非常美丽的弧形。尽管它们形态各异，却有着共同的力学特征：壳体结构在受到外力作用时，能够把力均匀分散在壳体的各个部分，使壳体单位面积上受到的力并不大，更为重要的是，在壳体上不存在作用力集中于一个地方的情况。 （1）下列著名建筑中没有利用壳体结构的是（　　） A．悉尼歌剧院 B．金字塔 C．赵州桥 D．北京大兴国际机场 （2）鸡蛋握在手中不易损坏是因为（　　） A．鸡蛋壳很厚 B．鸡蛋壳的硬度很大 C．鸡蛋壳内部是空心的 D．鸡蛋壳属于壳体结构 （3）站立在地面上，人的脚能够承载较大的重量，主要是因为（　　） A．脚骨骼的数量多 B．脚部的肌肉发达 C．脚骨骼组成拱形结构 D．脚骨骼比钢铁还要坚硬 （4）下列对壳体结构受力示意图分析正确的是（　　） A．B．C．D． 【答案】(1)B (2)D (3)C (4)C 【详解】（1）A．悉尼歌剧院的屋顶是拱形曲面，利用了壳体结构的特点，故A不符合题意； B．金字塔的外形是由许多的巨石搭建而成，它的结构本体更属于是“实体结构”的范畴，故B符合题意； C．赵州桥的桥面是拱形桥面，利用了壳体结构的特点，故C不符合题意； D．北京大兴机场的屋顶是拱形曲面，利用了壳体结构的特点，故D不符合题意。 故选B。 （2）鸡蛋接近球形，这种拱形设计能将手部施加的压力均匀分散到整个蛋壳表面，避免局部受力过大。类似建筑中的圆屋顶原理，压力被传递到各个部分，使单位面积承受的压强显著降低，所以握在手中不容易损坏。故ABC不符合题意，D符合题意。 故选D。 （3）人的脚能承受较大重量，主要是因为脚骨组成了拱形结构（足弓）。这种设计能将压力分散到足部两侧，避免局部受力过大，类似拱桥或鸡蛋壳的力学原理。故ABD不符合题意，C符合题意。 故选C。 （4）当弧形拱受到向下的压力时，拱被压缩，拱的各部分相互挤压，压力沿着拱形桥体传递，对基座产生作用力，这种受力方式使弧形拱能将荷载有效分散，以较小的材料用量承受较大荷载，在桥梁、建筑屋顶等设计中广泛应用。故ABD错误，C正确。 故选C。 🚀能力跃升 1. 在校科技节木桥承重比赛中，小明设计制作了如图所示的桥梁模型，并进行了承重测试。承重板通过挂钩与电子秤相连，往承重容器中加入重物的过程中，会使得木桥发生________，为了准确测定最大承重，所加重物可选________（填“细沙”或“钩码”），请写出一种可以增大桥梁的承重能力的方法________ 【答案】 形变 细沙 增大材料横截面积 【详解】[1]当往承重容器中加入重物时，木桥受到压力作用，由于力的作用是相互的，木桥会施加支持力，支持力属于弹力，则木桥发生形变，所里木桥受力时，木桥会发生‌形变‌。 [2]细沙可以一小部分一小部分地添加，能够连续改变重力大小，从而更方便准确确定木桥的最大承重；而钩码质量是固定的，不能连续改变重力大小。所以为了准确测定最大承重，所加重物可选‌细沙‌。 [3]从材料和结构方面考虑，适当增加材料的横截面积，可以增大桥梁的承重能力。因为在材料相同的情况下，横截面积越大，通常能承受的压力越大。 2. 小区儿童乐园的双人秋千如图所示，在投入使用前需要进行测试，要求每个秋千能承受1名儿童的质量，设计承重质量需大于50kg，当摆动幅度超过±40°时，秋千不损坏并保持稳定，分析材料回答下列问题。 （1）对双人秋千进行技术试验，不合理的是（　  ） A．在两个秋千椅上逐步加上重物直至超过50 kg，测试其强度 B．让两名儿童分别坐在秋千椅上，测试其强度 C．用力晃动秋千的支架，测试其稳定性 D．用手拉动铁链，使两个秋千椅前后方向摆动幅度超过40°，测试其稳定性 （2）为增加双人秋千的强度，合理的改进措施是（　  　） ①加粗横杠　②加强铁链与横杠之间的连接　③加粗铁链　④在横杠中间加一根从横杠到地面以下立柱 A．①② B．③④ C．①③④ D．①②③④ （3）为增加双人秋千的稳定性，合理的改进措施是（　 　） ①加粗横杠　②在支架底部浇水泥，打膨胀螺丝固定　③加粗铁链　④增大支架地面两支撑点之间的距离 A．①③ B．①② C．②④ D．③④ （4）双人秋千的横杠受力变形的形式为（　 　） A．拉伸 B．压缩 C．弯曲 D．扭转 （5）双人秋千的横杠和支架所组成的结构，其结构类型为（  　） A．壳体结构 B．实体结构 C．框架结构 D．混合结构 【答案】(1)B (2)D (3)C (4)C (5)C 【详解】（1）根据要求每个秋千能承受1名儿童的质量，设计承重质量需大于50kg，当摆动幅度超过±40°时，秋千不损坏并保持稳定，可知ACD选项合理，不符合题意； 两个儿童的重量不知道，分别坐在秋千椅上，测试其强度没有意义，故B符合题意。 故选B。 （2）加粗横杠，加强铁链与横杠之间的连接，加粗铁链，在横杠中间加一根从横杠到地面以下的立柱，都可以增加秋千的强度，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 （3）在支架底部浇水泥，打膨胀螺丝固定和增大支架地面两支撑点之间的距离有利于增加双人秋千的稳定性，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 （4）秋千横杠在承受儿童重量时，两端固定，中间受向下压力，导致横杠发生弯曲变形，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 （5）‌框架结构‌由细长的构件组成，支撑空间但不充满空间，秋千的横杠和支架符合这一特点，故C符合题意，ABD不符合题意。 故选C。 3．同学们对工程建造有了了解。现班级进行“胡萝卜、牙签搭80cm高塔”比赛，要用100根牙签和一根胡萝卜现场搭建。 （1）经历过塔台（如图）模型建造，下列选项更具有稳定性的是（　 　） A．三角形 B．正方形 C．平行四边形 （2）下图分别是A、B两组同学设计图中的侧面图，根据侧面设计图，你认为___________组设计的结构更稳定，理由是__________________________________________。 （3）完成设计图后，小科开始制作，搭建过程合理的是（　 　） A．底座、侧面、整体 B．侧面、底座、整体 C．侧面、整体、底座 【答案】(1)A (2) B 具有上小下大、上轻下重的结构，稳定性更好 (3)A 【分析】框架结构是指由梁和柱以刚接或者铰接相连接而成，构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗使用过程中出现的水平荷载和竖向荷载。 【详解】（1）三角形具有稳定性，所以不稳定结构可以通过架梁的方式增加其三角形结构，使它变得稳定，故A符合题意，BC不符合题意。 故选A。 （2）分析A、B两组同学设计图中的侧面图可知，B组设计的结构更稳定，理由是，具有上小下大与上轻下重的结构，稳 定性更好。 （3）完成设计图后，小科开始制作，搭建过程合理的是底座、侧面、整体，故A符合题意，BC不符合题意。 故选A。 4．市政府决定在某湿地公园安装双人秋千供市民休闲娱乐，现有 A、B两款秋千以供选择，如图所示。请仔细观察并根据学习的结构知识，回答以下问题： （1）从力学的架构与形态考虑，秋千属于哪种基本结构； （2）如果两款秋千的材质及构件的粗细一样，那么哪一款秋千的安全系数更高？请简要说明理由。 【答案】(1)框架结构 (2)B款秋千；B款秋千利用三角形结构，对横杠的支撑面增大更稳固 【详解】（1）从力学的架构与形态考虑，秋千属于框架结构。 （2）支撑面越大，重心越低，物体的稳度越高。如果两款秋千的材质及构件的粗细一样，B款秋千的安全系数更高。理由是因为B款秋千利用三角形结构，对横杠的支撑更稳固。 🌟思维挑战 1．科科的班上举行了建塔台比赛，小设计师们开始设计图纸、选定材料、制作塔台、测试塔台、评估塔台。下图是A，B，C，D四个小组建造的塔台。 （1）四个小组在设计塔台时，都将塔台设计成框架结构，这样设计是为了提高塔台的（　　） A．承重能力 B．抗风能力 C．抗震能力 D．制造成本 （2）B小组塔台倾斜，你认为最有可能的原因是（　　） A．底座是三角形 B．立柱没有等高 C．塔台模型太高 D．上轻下重 （3）塔台测试记录表的填写方法：以塔高为例，塔高达到60厘米给3分，57~59厘米给2分，55~56厘米给1分，55厘米以下不得分。并规定塔高、承重、抗风能力、抗震能力为塔台制作的必要条件，都需要符合塔台制作标准中的最低标准，如有一个条件不符，则塔台不合格。以下是四个塔台测试记录表。 塔台 设计图及文字说明 塔高 顶端承重 抗风能力 抗震能力 成本统计 分工合作 美观 A 2 3 2 3 2 2 2 1 B 3 3 2 2 2 3 2 2 C 2 3 1 1 0 2 3 0 D 2 3 3 3 3 1 3 3 四个塔台中：__________承重能力最强，__________材料成本最少。__________不合格。你认为C塔台在抗震能力方面怎么改进才合格：_____________________________________________________________。 【答案】(1)B (2)B (3) D D C 可以加大底座面积，增加底座重量，塔台底部加滚珠 【详解】（1）四个小组在设计塔台时，都将塔台设计成框架结构，设计成镂空框架结构， 可以减小对风的阻力，这样设计主要是为了提高塔台的抗风能力，故ACD不符合题意，B不符合题意。 故选B。 （2）B小组设计的塔台有点倾斜，主要原因是立柱没有等高，不是因为底座是三角形，更不是因为塔台模型太高，故ACD不符合题意，B不符合题意。 故选B。 （3）[1][2][3][4]根据表中记录的实验数据可以看出，A、B、C、D四个塔台中，D承重能力最强，是3分，D材料成本最少，是1分。C塔台不合格，抗风能力和承重能力都是最弱的，只有1分，而抗震能力没有得分，美观性没有得分。为了提高C塔台在抗震能力，可以加大底座面积，增加底座重量，塔台底部加滚珠。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $