第5章 建筑结构与工程（高效培优·讲义）科学新教材浙教版八年级上册

单元复习专题（五）——建筑结构与工程 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 题型01 建筑结构的类型与受力分析 题型02 结构的稳定性与强度 题型03 桥梁的结构与受力 题型04 浮桥的工程实践 03 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1. 了解建筑结构的三种基本类型及其特点，能分析常见构件的受力与形变。 2. 理解结构稳定性与强度的影响因素，掌握提高结构稳定性和强度的方法。 3. 掌握四类桥梁的结构特点与受力方式。 4. 能运用浮力知识解决浮桥设计中的实际问题，了解工程设计的一般流程。 1. 受力分析法：分析构件所受的拉力、压力、弯曲力等，判断形变类型。 2. 控制变量法：探究结构稳定性与重心、支撑面、形状等因素的关系时使用。 3. 模型法：用桁架、桥梁模型理解结构受力传递。 4. 类比法：对比四种桥梁的结构特点和受力方式，加深理解。 5. 工程思维法：遵循“明确问题→设计方案→实施→检验→改进”的流程解决实际问题。 题型01 建筑结构的类型与受力分析 一、建筑结构的概念与分类 1.结构的概念：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。从受力角度看，结构是指能够承受一定力的架构。 2.建筑结构的三种基本类型（依据受力情况分类）： 类型 特点 受力特点 典型实例 框架结构 由刚性杆件（梁和柱）按一定规则在空间排布而成，不充满空间 杆件承受拉力或压力，共同承受外力 钱塘江大桥（桁架梁桥）、房屋框架、铁塔 壳体结构 由若干块薄板做成曲面轮廓，造型轻巧优雅 拱形曲面将力均匀分散到结构各部分，能承受较大力 国家大剧院屋顶、鸡蛋壳、拱形屋顶 实体结构 结构体本身是实心的，利用自身来承受力 力分布在整个实体上 桥墩、房屋基座、城墙、雕塑基座 3.构件：建筑中由不同部分组成的、相互联结成整体的各个组成部分，如梁、柱等。构件承受外力（又称荷载），并将其传递到基座。 4.常考易错： 框架结构的“不充满空间”是其区别于实体结构的关键特征。 壳体结构的曲面形状是关键，能将力分散到各处，因此“用料少、跨度大、坚固耐用”。 实体结构靠“自身实心”承受力，主要用于承重基础。 二、结构的受力与形变 1.力的种类（结构构件常见受力）： 力的类型 描述 产生的形变 拉力 沿构件轴线方向向外拉伸的力 拉伸形变（变长、变细） 压力 沿构件轴线方向向内挤压的力 压缩形变（变短、变粗） 弯曲力 垂直于构件轴线方向作用的力，使构件弯曲 弯曲形变（一侧拉伸、一侧压缩） 2.典型构件的受力分析 （1）横梁（水平放置，承受竖直方向力） 横梁中部受向下的压力时，两端受支撑物的支持力。 横梁发生弯曲，上部被压缩，下部被拉伸。 （2）三角形桁架（杆件连接成三角形） 桁架上部受向下的力时，力通过杆件传递给整个桁架。 某些杆件被压缩，某些杆件被拉伸（具体取决于杆件的位置和力的方向）。 （3）弧形拱 弧形拱受向下的压力时，拱被压缩，各部分相互挤压。 压力被拱传递，对基座产生竖直向下的压力和水平方向的力。 基座给拱施加竖直向上的支持力和水平方向的力。 3.常考易错： 横梁弯曲时，上部被压缩、下部被拉伸，不是反过来。 桁架中不同位置的杆件受力不同，有的受拉、有的受压，需要具体分析。 弧形拱受力时，基座不仅受竖直方向的力，还受水平方向的力——这是拱桥区别于梁式桥的关键特点。 1．如图所示，国家大剧院拥有目前国内跨度最大的穹顶，其拱形曲面能将受到的力均匀分散至结构体的各部分，该建筑结构属于（      ） A．框架结构 B．壳体结构 C．实体结构 D．蜂窝结构 【答案】B 【详解】国家大剧院的穹顶为拱形曲面，能将受到的力均匀分散至结构体各部分，符合壳体结构的受力与结构特点，所以该建筑结构属于壳体结构。B正确，ACD错误。 故选B。 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．建筑不仅能够提供人们居住和工作的空间，还能够展现独特的艺术风格。下列关于建筑的结构与设计，说法错误的是（　　） A．常见的建筑一般由基础、墙体、屋顶等组成 B．按照结构和受力特点，建筑可分为框架结构、砖混结构、钢结构等 C．框架结构是指直接将楼板的重量都压在墙体上的建筑结构 D．与钢结构相比，砖混结构在地震作用下的结构形变大，且其抵抗地震的能力比钢结构弱 【答案】C 【分析】增加材料的抗弯曲能力的方法有：增加宽度、增加厚度、改变形状；其中最能增加材料抗弯曲能力的是改变形状。 【详解】A．常见建筑一般由基础、墙体、屋顶等部分组成，故A正确，不符合题意； B．按照结构和受力特点，建筑可分为框架结构、砖混结构、钢结构等类型，故B正确，不符合题意； C．框架结构是由梁和柱组成框架来承受荷载的结构，而直接将楼板重量压在墙体上的是砖混结构的特点，故C错误，符合题意； D．砖混结构的延展性差，在地震作用下结构变形大，抵抗地震的能力远弱于延展性好的钢结构，故D正确，不符合题意。 故选C。 4．如图甲所示，国家大剧院的半椭球形壳体静静依偎于人工湖面之上，尽显传统意蕴与现代设计的交融之美，宛如一颗璀璨的“水上明珠”。这座宏伟的建筑，更是目前世界上最大的穹顶建筑。 （1）国家大剧院采用壳体结构屋顶，造型轻巧而优雅，大大减轻了屋顶所受的力。以下属于壳体结构的优点的是________（填序号）； ①用料少，跨度大 ②能均匀分散受力 ③坚固耐用 ④需要多个立柱支撑 （2）采用弧形拱结构的建筑物，当弧形受到向下的压力F1的作用时，拱被压缩，拱的各部分相互挤压，压力F1会被拱传递到基座。图乙中基座对拱的A点除了产生向上的力外，还会产生向________（填“左”或“右”）的力。 【答案】(1)①②③ (2)左 【详解】（1）壳体结构利用曲面形态，能够以较少的材料实现较大的跨度，由于受力能够均匀分散，壳体结构整体稳定性强，能够很好地抵抗各种外力，因此非常坚固耐用；能够减少甚至不需要内部的立柱支撑，从而提供开阔的内部空间。故选①②③。 （2）当拱受到向下的压力 时，拱体有向两侧扩张的趋势，会对基座产生向外的推力。根据力的作用是相互的，基座除了提供向上的支持力外，还会对拱的 点产生一个向内的水平推力。因为 点在右侧，向内的方向即为向左。 题型02 结构的稳定性与强度 一、结构的稳定性 1.稳定性的定义：结构在外力的作用下，维持其原有平衡状态的能力，叫作结构的稳定性。 2.影响稳定性的因素： 影响因素 规律 实例 重心高低 重心越低，结构越稳定 东方明珠电视塔底座大、重心低；不倒翁重心低不易倒 支撑面大小 支撑面越大，结构越稳定 三脚架比两脚架稳；汽车比摩托车稳 几何形状 三角形结构最稳定，不易变形 屋顶三角形屋架、起重机三角形吊臂 3.三角形稳定性（重点实验结论） 四边形结构：在力的作用下，很容易发生形状改变（变成平行四边形）。 三角形结构：在力的作用下，结构保持不变。 结论：三角形是所有几何形状中最坚固、稳定的结构。 应用：在长方形或六边形框架中加入支撑杆件，构成多个三角形，可大大提升结构稳定性。 4.常考易错 稳定性 ≠ 强度。稳定性是“维持原有平衡状态”的能力，强度是“抵抗外力破坏”的能力，两者不同。 三角形稳定性指的是三角形形状不易改变，不是指三角形材料本身特别结实。 四边形框架“加斜杆”变成两个三角形，稳定性大幅提升——这是最常见的应用题型。 二、结构的强度 1.强度的定义：结构抵抗外力作用的能力，称为结构的强度。 2.影响强度的因素： 影响因素 规律 实例 结构的形状 不同截面形状的构件，承受力的大小不同 工字形、口字形、环形、方形、圆形等截面各有优劣 使用的材料 不同材料的强度不同，需根据用途选择 混凝土抗压性好但抗拉性差；钢材抗拉性好 连接方式 连接方式影响力的传递和结构整体强度 焊接、铆接、螺栓连接等 3.材料的力学特性 混凝土：具有较好的抗压性，但抗拉性比较差。 钢材：具有良好的抗拉性。 钢筋混凝土：在混凝土中加入钢筋，利用钢材的抗拉性弥补混凝土抗拉性差的弱点，提升梁的整体强度。 4.常考易错： 混凝土抗压不抗拉，钢材抗拉好——两者结合是优势互补，不是重复加强。 结构的强度不只取决于材料，还与形状和连接方式密切相关。 相同材料、相同形状的构件，截面面积越大，强度通常越大；但截面形状不同（如工字形 vs 方形），即使面积相同，强度也不同。 三、结构与功能的关系 1.建筑的结构决定了其功能，结构的变化可能使建筑的功能得以增强。 2.功能的实现需要相应的结构来保障。 3.良好的结构设计不仅要表现在功能上，还要表现在形式上（美观、文化内涵等）。 4.实例：“水立方”采用半透明膜覆盖，重量轻、隔热保温、透光性好，实现了“绿色、科技、人文”的理念。 1．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。 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．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 【详解】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。 故选C。 4．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 【详解】（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。 题型03 桥梁的结构与受力 一、桥梁的基本组成 常见的桥梁一般由以下三部分组成： 组成部分 作用 主梁 直接承受自身重力以及车辆、行人等的重力 桥墩 承受主梁向下的力，并将力传到基座 桥台 桥的两端起支撑作用的部分 荷载：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。 二、四类桥梁的结构特点与受力分析 1.按照结构和受力特点，桥梁可分为梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥四种类型。 类型 结构特点 受力方式 典型实例 梁式桥 采用梁或桁架梁作为主要承重结构，主梁两端架在桥台上 荷载作用下，主梁受向下的力发生弯曲形变，主梁产生向上的弹力支撑梁上物体 普通公路桥、人行天桥 拱桥 用拱圈或拱肋作为桥身主要承重结构 竖直方向荷载使拱圈被挤压，力传递至拱形结构两端；基座不仅受竖直向下的压力，还受水平方向的力；两侧基座给拱施加竖直向上的支持力和水平方向的力 赵州桥、拱宸桥 悬索桥 通过索塔悬挂缆索，缆索锚固于两岸，从缆索上垂下吊杆吊住桥面主梁 竖直方向荷载通过吊杆使缆索承受拉力，支撑桥的主梁 湖北四渡河大桥 斜拉桥 将主梁用多根拉索直接拉在桥塔上，由桥塔、拉索和主梁组成 荷载通过缆索传至索塔，再通过索塔传至桥的基座；结构形变比悬索桥小，抵抗风的能力更强 北盘江第一桥 2.各类桥梁的受力要点 （1）梁式桥： ①主梁弯曲形变，产生向上的弹力。 ②桁架梁桥是加固了的梁式桥，用三角形桁架提升承载力。 （2）拱桥： ①拱圈被挤压，将荷载传递至两端基座。 ②基座受竖直向下的压力和水平方向的力——这是拱桥区别于其他桥型的核心特点。 ③赵州桥在两端各设两个小拱（敞肩拱），减轻了桥身自重，提升了泄洪能力。 （3）悬索桥： ①缆索承受拉力，是主要承重结构。 ②缆索两端需用巨大的锚碇结构固定。 ③桥面主梁通过吊杆挂在缆索上。 （4）斜拉桥： ①拉索承受拉力，桥塔承受压力。 ②索塔建造得高，可以使拉索与桥面的夹角更大，拉索的竖向分力更大，提高承载效率。 ③但索塔并非越高越好——过高会增加成本和施工难度，且可能带来新的稳定性问题。 3.常考易错： 拱桥的基座受水平方向的力，而梁式桥的基座基本只受竖直方向的力——这是判断拱桥的关键特征。 悬索桥和斜拉桥的主要承重结构都是缆索/拉索（受拉力），但悬索桥的缆索是悬挂在索塔上、两端锚固；斜拉桥的拉索是直接连接索塔和主梁。 斜拉桥比悬索桥结构形变更小、抗风能力更强。 索塔建得高的好处是增大拉索与桥面的夹角，提高竖向分力，但并非越高越好。 三、桥梁设计中的三角形加固 1.在桥梁模型中，正四边形是不稳定的形状，在四边形中加入斜拉加强杆后，结构会变得异常牢固。 2.这是因为斜拉加强杆将四边形分割成两个三角形，利用了三角形的稳定性。 3.这一原理在桥梁模型制作和实际工程中广泛应用。 四、桥梁工程设计的一般流程 结构设计需遵循的一般过程：明确问题 → 设计方案 → 制作模型 → 测试评价 → 改进完善 每个环节都需要考虑结构的安全性、强度、稳定性、适用性、成本等因素。 1．如图所示，舜江楼前的通济桥曾是余姚市南北交通要道，有“浙东第一桥”之称。该桥梁属于下列哪种类型（      ） A．拱桥 B．梁式桥 C．悬索桥 D．斜拉桥 【答案】A 【详解】A．拱桥是依靠拱形结构承受荷载，桥面下方有半圆形或弧形拱洞，图中通济桥能清晰看到多个弧形拱洞，符合拱桥特征。故A符合题意； B．梁式桥是桥面由平直横梁支撑，桥下无拱形结构，是直梁样式，和图片不符。故B不符合题意； C．悬索桥是依靠高大桥塔和悬挂钢缆吊起桥面，图中无钢索、桥塔，排除。故C不符合题意； D．斜拉桥是桥塔伸出斜向钢索拉住桥面，图中无斜拉钢索，排除。故D不符合题意。 故选A。 2．拱形结构作为一种传统的桥梁结构现如今仍在持续使用，以下关于拱形结构说法错误的是（　　） A．拱形桥用压缩代替弯曲，改善受力状态，提高承载能力 B．与钢筋桥梁相比，拱形桥跨度更大，更坚固 C．与钢筋桥梁相比，拱形桥养护费用少，节省大量钢筋水泥 D．拱形桥把受到的压力分解成向下向外的分散力，提高承重 【答案】B 【详解】A．拱形桥用压缩代替弯曲，改善受力状态，这种设计使得拱形桥具有较强的承重能力和稳定性，故A正确，不符合题意； B．与钢筋桥梁相比，拱桥的跨度相对较小，所以，拱桥的承重力更强一些，故B错误，符合题意； C．与钢筋桥梁相比，拱形桥材料用量较省，结构刚度大，结构简单，施工方便，维护费用少，故C正确，不符合题意； D．拱形能够承受更大的压力，是因为拱形受到压力时，拱形桥把受到的压力分解成向下向外的分散力，故D正确，不符合题意。 故选B。 3．榕山长江大桥的贯通使长江上再增一条过江通道。桥面上的斜拉钢缆与桥面呈三角形结构，如图所示，这是利用了（      ） A．三角形的对称性 B．三角形的稳定性 C．三角形的灵活性 D．三角形的全等性 【答案】B 【详解】A．三角形的对称性是指三角形左右对称的性质，与结构稳定性无直接关联，故A不符合题意； B．三角形的稳定性是核心关键——三角形的三边长度确定后，其形状和大小完全固定，不会因外力作用而变形，能有效抵御桥梁承受的重力、风力等外力，保障结构安全，故B符合题意； C．灵活性通常指结构可变形的特性，三角形具有稳定性，但缺乏灵活性，故C不符合题意； D．三角形的全等性是形状、大小完全相同的特性，与结构稳定性的逻辑也不匹配，故D不符合题意。 故选B。 4．潮音桥建于明嘉靖十八年（1539），位于湖州市南街东侧，俗称桥里桥，是湖城三绝之一。 （1）由图可知，按照桥梁的结构，它属于____________（填“梁式桥”、“拱桥”、“悬索桥”或“斜拉桥”）。 （2）该桥在竖直方向荷载作用下，受到一个向下的压力，桥体结构又会把传递至桥体底部两端的基座上，关于基座受力情况分析正确的是____________（填字母）。 A．B．C．D． 【答案】(1)拱桥 (2)A 【详解】（1）从题图可以看到该桥拥有拱形的桥身结构，符合拱桥的结构特征，因此它属于拱桥。 （2）拱桥在受到顶部向下的荷载时，会将力分解传递给两端基座：一方面会对基座产生竖直向下的压力，另一方面拱形结构会对两端基座产生向外侧（左、右方向）的推力，故选A。 题型04 浮桥的工程实践 一、浮桥的基本原理 1.浮力的利用：浮桥依靠浮箱（或空桶、饮料瓶等）在水中受到的浮力来支撑桥面和行人。浮箱所受的浮力决定了浮桥能承受的荷载。 2.阿基米德原理的应用：F浮=G排=ρ液​gV排 浮箱浸入水中时，排开水的体积越大，受到的浮力越大。 浮桥能承载的总重力 ≤ 所有浮箱所受浮力的总和。 3.浮桥的受力平衡（漂浮状态）：F浮总=G总 G总 = 浮桥自身重力（浮箱+木条+复合板等） + 行人重力 浮桥漂浮时，浮力等于总重力。 4.常考易错 浮桥能承载的最大荷载取决于所有浮箱提供的总浮力，不是单个浮箱。 浮箱浸入水中的体积（V排）不能超过浮箱自身的体积——浮箱完全浸没后，再增加荷载浮桥就会下沉。 浮桥的承载能力与水的密度有关（海水密度大于淡水，同样体积的浮箱在海水中能提供更大的浮力）。 二、浮桥的承载计算 1.单个浮箱能提供的最大浮力：F浮max=ρ水​gV浮箱（浮箱完全浸没时，V排=V浮箱） 2.浮箱的有效承载：浮箱本身有重力，因此单个浮箱能额外承载的重量为：G承载=F浮max−G浮箱 3.所需浮箱数量的估算：n≥​ （实际设计中还需考虑安全系数，适当增加浮箱数量） 4.常考易错： 计算时别忘了减去浮箱自身重力——浮力首先要抵消浮箱自重，剩下的才能用来承载人和桥面。 浮箱的体积单位换算：1 L = 0.001 m³（教材中桶装水空桶体积19 L = 0.019 m³）。 计算时注意统一单位：密度用 kg/m³，体积用 m³，g 取 10 N/kg 或 9.8 N/kg。 三、影响浮桥稳定性和牢固性的因素 因素 影响 改进措施 浮箱的分布 分布不均匀会导致浮桥倾斜 对称布置浮箱，使重心位于中央 浮箱的连接方式 连接不牢固会导致浮桥散架 用扎带、胶带等牢固固定，形成整体 桥面的刚度 桥面过软会导致行走不稳 加木条或复合板增强桥面刚度 浮箱的密封性 漏水会导致浮力减小 检查浮箱是否完好，确保密封 浮桥的宽度 过窄容易侧翻 适当增加宽度，降低重心 四、工程设计的一般流程 1.浮桥搭建遵循工程设计的一般流程： 明确问题 → 设计方案 → 实施计划 → 检验作品 → 改进完善 → 发布成果 2.各阶段要点： 阶段 主要工作 明确问题 明确设计要求（如长度、承载、成本等）；确定验收标准 设计方案 分组讨论、分工安排；绘制设计草图（标注尺寸和材料）；计算所需材料数量和成本 实施计划 选择材料、采购材料；按设计图搭建浮桥 检验作品 按标准检测承重性、经济性、稳定性、牢固性、工效性 改进完善 发现缺陷，讨论改进方案，优化设计 发布成果 展示设计图纸，连接各组浮桥形成整体，评比最优方案 五、成本控制 1.成本控制的思路： 选择性价比高的材料（如用饮料瓶代替桶装水空桶可降低成本，但需要更多数量）。 精确计算所需材料数量，避免浪费。 在满足安全性的前提下，优化设计减少材料用量。 2.常考易错： 成本控制不能牺牲安全性——必须在满足承载要求的前提下节省开支。 计算成本时要考虑所有材料的总价，不能漏算。 1．在学校科技节《木筷桥梁——探索结构的力量》中，要挑战用木筷和橡皮筋搭建一座跨度为50厘米的桥梁模型。受杭州著名桥梁（如钱塘江大桥和钱江三桥）的启发，你想探究：桥梁的__________对它的承重能力有什么影响？ （1）在实验中必须保持相同的条件有：__________（写出一条） （2）动手实验与收集证据：搭建了两种模型进行对比测试： 模型A（平板梁式桥）：将木筷并排用橡皮筋绑紧作为桥面，两端架空。 模型B（桁架斜拉桥）：先用木筷组成多个三角形桁架作为主梁，再用木筷搭建桥塔，并用橡皮筋连接桥塔与桥面（模拟斜拉索）。 （3）评价：该模型在评价量表中“结构形变程度”指标上评定为待改进，请将__________处补充完整 评价维度 优秀 良好 待改进 模型承重能力 能承载16本及以上科学课本的重量 能承载12-15本科学课本的重量 无法承载12本科学课本的重量 结构形变程度 加载完重物后，模型能完全恢复原状，无永久形变。 加载完重物后，模型局部无法恢复原来的形状，但未损坏。 加载完重物后，__________ 外观与结构完整性 美观且牢固，结构完整 美观，结构基本完整 不美观不牢固，结构不完整 （4）模型B承重更强，主要是因为三角形桁架大大增加了结构的__________，而模拟的斜拉索则帮助将桥面的压力分散传递到了桥塔。 【答案】结构形式 木筷的数量 模型不能恢复原状，发生永久形变，出现结构损坏 稳定性 【详解】[1]分析题目可知，题中对比了两种不同结构形式的桥梁模型（平板梁式桥和桁架斜拉桥），它们的核心区别就是结构形式不同。因此该实验的目的是探究不同桥梁结构对它的承重能力有什么影响。 [2]对照实验是指在探究某种条件对研究对象的影响时，对研究对象进行的除了该条件不同以外，其他条件都相同的实验。根据变量设置对照实验，可以增强实验结果的说服力。由题可知，这是一个对照实验，需要保证只有“结构形式”这一个变量在变，其他所有可能影响承重结果的条件都必须保持相同，因此需要保持木筷的数量、橡皮筋的数量、桥梁跨度、加载方式等条件相同。 [3]根据表格中“待改进”一栏其承重能力最弱可推知，其“结构形变程度”也对应最差的情况，即加载完重物后，模型不能恢复原状，发生永久形变，出现结构损坏。 [4]三角形的三条边长度确定后，其形状就固定不变，不易发生变形。这种特性使得三角形结构在承受荷载（如车辆重量、风力等）时，能够保持结构的稳固，不易出现扭曲、变形等情况。因此模型B承重更强，主要是因为三角形桁架大大增加了结构的稳定性。 2．在科学课上，同学们设计并制作了一个小型桥梁模型，用于探究桥梁的结构稳定性、强度和成本效益。以下是实验过程和相关问题： 实验背景：同学们选择制作一个简单的梁式桥模型，使用木条和胶水作为主要材料。桥梁模型的跨度为40厘米，宽度为5厘米。 实验目标：测试桥梁模型的承载能力和稳定性，并分析材料成本。 实验过程： （1）设计与制作：同学们根据设计图纸制作了桥梁模型，确保结构对称且连接牢固。 （2）材料成本：木条成本为0.5元/根，共使用了8根；胶水成本为2元/瓶，共使用了1瓶。 （3）测试：在桥梁模型的中心位置逐渐增加重量，记录模型能够承受的最大荷载。同时，用风扇模拟风力，观察桥梁的稳定性。 （4）材料成本计算：桥梁模型的总材料成本为木条成本和胶水成本之和。木条成本为0.5元/根，共使用了8根；胶水成本为2元/瓶，共使用了1瓶。因此，桥梁模型的总材料成本为_________元。 （5）荷载测试结果：在测试过程中，桥梁模型在中心位置能够承受的最大荷载为3千克。这说明桥梁模型的强度与_________（填“材料”或“跨度”）密切相关，同时也受到制作工艺的影响。 （6）稳定性测试：当用风扇模拟风力时，桥梁模型在一定风力下能够保持稳定。这说明桥梁的稳定性不仅与结构设计有关，还与_________（填“材料重量”或“材料强度”）有关。 （7）优化建议：根据实验结果，提出至少两条优化桥梁模型的建议，以提高其承载能力和稳定性。请结合材料选择、结构设计等方面进行分析__________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________。 【答案】6 材料 材料强度 优化建议如选用强度更高的木条、增加桥梁模型厚度等（合理即可） 【详解】（4）[1]桥梁模型的总材料成本为 （5）[2]桥梁模型用木条和胶水制作而成，在测试过程中，桥梁模型在中心位置能够承受的最大荷载为3千克，这说明桥梁模型的强度与材料密切相关。 （6）[3]当用风扇模拟风力时，桥梁模型在一定风力下能够保持稳定，这说明桥梁的稳定性不仅与结构设计有关，还与材料强度有关，材料强度越强，稳定性越强。 （7）[4]要提高桥梁的承载能力和稳定性，可以选用强度更高的木条从而增加桥梁的承载能力，增加桥梁模型厚度以提高桥梁的稳定性。 3．河道里、海岸边的浮筒可以用来安装航标灯、制作活动码头、打捞水中的物体等。某浮筒产品的规格是： 长×宽×高 500×500×400mm 质量 7kg 空载吃水深度 25~30mm 安全使用吃水深度 250~300mm 承载极限吃水深度 350mm~400mm （1）单个浮筒空载时受到的浮力是______N。 （2）现有500个这样的浮筒做成如图所示的浮桥，则该浮桥在河水中最大承重为______kg。 （3）浮桥空载时分别平放到河水中和海水中，下表面受到的液体压强分别为和，则______。（填“>”“<”或“=”） 【答案】 70 = 【详解】（1）[1]浮筒在水中处于漂浮状态，受到的浮力等于其重力，所以单个浮筒空载时受到的浮力是 （2）[2]浮筒的总体积 浮桥的总重力 浮桥受到的最大浮力 浮桥在河水中的最大承重 浮桥在河水中的最大承载质量： （3）[3]此浮桥空载时分别平放到海水和河水中，受到的浮力相等，都等于浮桥的重力；因为，各个浮筒的浮力 所以下表面受到的压力相等，由可知，下表面受到的压强相等，即。 ⚡基础速刷 1．（25-26八年级上·浙江宁波·期末）下图中的各种桥见证了宁波的发展，其中属于拱桥的是（     ） A．张斌桥 B．甬江大桥 C．兴宁桥 D．庆丰桥 【答案】A 【详解】A．张斌桥是传统石拱桥，图中可以清晰看到典型的拱形桥洞，符合拱桥的结构特点，故A符合题意； B．甬江大桥属于斜拉桥，依靠桥塔和斜拉索承重，没有拱形结构，故B不符合题意； C．兴宁桥属于梁式桥，桥面平直，依靠梁体承重，无拱形结构，故C不符合题意； D．庆丰桥属于悬索桥，依靠桥塔和悬索承重，也不存在拱形承重结构，故D不符合题意。 故选A。 2．（25-26八年级上·浙江湖州·期末）下列湖州市的建筑中，不属于利用拱形结构来提高强度的是（     ） A． B． C． D． 【答案】D 【详解】拱形能将压力向两侧分散，石拱桥、建筑的拱形屋顶或门窗是经典应用，利用拱形分散承重压力，例如：石拱桥、隧道、拱形屋顶、拱门等，由图可知，故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 3．（25-26八年级上·浙江杭州·期末）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。下列著名建筑中没有利用壳体结构的是（    ） A．金字塔 B．国家大剧院 C．杭州东站 D．悉尼歌剧院 【答案】A 【详解】A．金字塔的外形是由许多的巨石搭建而成，它的结构本体属于是“实体结构”的范畴，没有利用壳体结构，故A符合题意； BCD．国家大剧院、杭州东站、悉尼歌剧院的屋顶都是拱形曲面，利用了壳体结构的特点，故BCD不符合题意。 故选A。 4．（25-26八年级上·浙江台州·期末）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。 5．如图所示是一款折叠躺椅。下列关于该产品的结构分析中不正确的是（　　） A．精选优质连接件牢固耐用，主要考虑结构的安全性 B．折叠后空间立省一半，主要考虑环境的因素 C．增大椅脚的横截面积，主要考虑加强结构的稳定性 D．靠背展开后得到合适的角度，主要考虑人的因素 【答案】C 【详解】A．从结构的安全性考虑，要精选优质连接件，这样可以牢固耐用，故A正确，不符合题意； B．折叠后空间立省一半，可以节省空间，主要考虑环境的因素，故B正确，不符合题意； C．增大椅脚的横截面积，主要考虑加强结构的强度，稳定性与重心位置的高低、结构与地面接触所形成的支撑面的大小有关，故C错误，符合题意； D．靠背展开后得到合适的角度，可以让人靠上去更舒服，主要考虑人的因素，故D正确，不符合题意。 故选C。 6．如图所示木质茶几的构思方案中，从稳固的角度分析，最合理的是（　　） A． B． C． D． 【答案】C 【详解】在木质结构中，木条的纹理方向会影响其稳固性；一般来说，顺着纹理的方向，木材的强度和稳固性相对较好；观察选项B和D，其木条的纹理方向不利于稳固，所以可以排除B、D选项； 对于与桌面直接接触的木条，接触面积越大，稳固性通常越好；在A、C选项中，C图中木条与桌面的接触面更大，这意味着在承受外力时，能够更好地分散压力，使得整个茶几更加稳固；而A图中木条与桌面的接触面积相对较小，稳固性相对较差。所以从稳固角度分析，最合理的是C选项。 故选C。 7．构件的受力形式多种多样，基本的受力形式有（　　） A．拉力、压力、弯曲力、重力 B．弯曲力、扭转力、浮力、重力 C．下滑力、摩擦力、扭转力、浮力 D．剪切力、压力、弯曲力、扭转力 【答案】D 【详解】构件的基本受力形式是按构件承受外力的作用形式划分的，常见的基本受力形式包括拉力、压力、剪切力、弯曲力、扭转力；重力、浮力、摩擦力等是按力的性质划分的力，不属于构件的基本受力形式。故D符合题意，ABC不符合题意。 故选D。 8．如图所示为常见的梁式桥结构示意图。下列有关梁式桥结构的认识，错误的是（　　） A．梁式桥一般都由主梁、桥墩、桥台、基座等组成 B．采用桁架梁作为主要承重结构的桁架桥不属于梁式桥 C．桥墩和桥台都能够把主梁产生的向下的力传给下面的基座 D．结构简单的梁式桥，可把主梁直接架在两端的桥台上 【答案】B 【分析】梁式桥是一种常见的桥梁结构形式。梁式桥的基本组成部分包括主梁、桥墩、桥台和基座等。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。 【详解】A．梁式桥一般都由主梁、桥墩、桥台、基座等组成，这是梁式桥的基本构造，故A正确，不符合题意； B．桁架桥是以桁架梁作为主要承重结构的桥梁，它属于梁式桥的一种，故B错误，符合题意； C．桥墩和桥台在桥梁结构中起到支撑主梁的作用，能够把主梁产生的向下的力传给下面的基座，故C正确，不符合题意； D．对于结构简单的梁式桥，可把主梁直接架在两端的桥台上，这种形式较为常见，故D正确，不符合题意。 故选B。 9．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 【详解】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。 故选B。 10．（25-26八年级上·浙江衢州·期末）某兴趣小组设计了一座简易桥梁模型（如图甲所示）。现在要对该模型进行稳定性测试，实验方案如图乙所示，他们利用铁块、托盘天平、刻度尺等器材进行如下测试： 步骤Ⅰ：将桥梁模型放置在水平的桌面上。 步骤Ⅱ：在桥梁的右侧最远端逐渐叠加铁块（每个铁块质量为m），直到桥梁模型发生翻转，记录此时铁块总质量为M。 （1）请写出该桥梁模型稳定性好坏的判断依据___________________________________________________。 （2）科学上，我们将该模型不发生左右翻转时所能承受的最大载重称为“稳定值”，即为。通过上述实验可以推断，稳定值取值范围为________（用M、m表示）。 （3）如果要提高桥梁模型的稳定性，可以采取的措施是：________。 ①两端增加桥墩； ②减小桥面宽度； ③增加桥梁两端伸出部分的长度。 【答案】(1)桥梁模型发生翻转时所加铁块的总质量越大，稳定性越好 (2) (3)① 【详解】（1）在相同测试条件下，桥梁模型发生翻转时所叠加铁块的总质量越大，说明其能承受的载重越大，稳定性越好。 （2）铁块总质量为时，桥梁模型尚未发生翻转；总质量增加到时，桥梁模型发生翻转，因此稳定值应满足 （3）①在桥梁两端增加桥墩，可以增大桥梁的支撑范围，使桥梁不易发生翻转，从而提高桥梁模型的稳定性，故①符合题意； ②减小桥面宽度，不能增大桥梁在图示方向的支撑范围，不能提高其抗翻转能力，故②不符合题意； ③增加桥梁两端伸出部分的长度，会增大载重到支点的距离，相同载重产生的力矩更大，桥梁更容易发生翻转，故③不符合题意。 故选①。 🚀能力跃升 1．（2025八年级上·浙江·专题练习）在以“桥”为主题的研究中，不同研究小组展开了各自的研究。 A小组课题：空心桥墩承重能力与桥墩造型关系。 分别使用一张A4纸制成各种周长相同、形状不同的空心桥墩模型，然后向模型上逐本添加练习本，直至刚好压塌桥墩模型，并记录此时添加的练习本数量。 序号 横截面形状 练习本数量 1 10 2 13 3 16 4 20 5 （1）制作桥墩模型时，除了需要选用规格相同的A4纸外，还需要满足的条件是________________________。 （2）部分实验数据如上表，可得出的结论是________________________________________________；推理可知表格中序号______的桥墩承重能力最好。 B小组课题：受力面构造对承重能力的影响。 用水笔在一块长方体形状的海绵侧面画上方格线后，将其架于两垫块上（图甲）。用力下压海绵正中间时，现象如图乙所示。 （3）用海绵块来研究受压后的情况，主要是利用了海绵块具有较好的____________。 【答案】(1)选用厚度和材料都相同的张纸 (2) 其他因素相同时，横截面的棱数越多，柱子的承重越大 5 (3)形变程度 【详解】（1）根据控制变量法，探究不同形状的物体的承重能力时，必须控制其他因素相同，需要选用厚度和材料都相同的张纸。 （2）[1]1、2、3、4组实验，模型材料、高度、周长相同而横截面形状不同，且当横截面的棱数越多时，承重越大，因此可得结论为：其他因素相同时，横截面的棱数越多，柱子的承重越大。 [2]柱子横截面周长一定时，随棱数增加柱子的承重增大，横截面为圆形的柱子，其棱数可视为无数条，因此其承重最大，即序号为5。 （3）海绵受力后易发生形变，有较好的形变，因此用海绵块来研究受压后的情况。 2．如图所示为某校学生设计制作的桥梁模型，现要求测试该模型的稳定性和强度，提供不同质量的砝码若干，请设计简易试验方案，并回答下列问题： （1）进行模型的稳定性试验，确定模型不发生翻转时所能承受的最大载荷（在给定的示意图上表示试验方法，用文字说明主要步骤）。 ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ （2）如果要提高模型的稳定性，可以采取的措施是（　　）（多选，填字母）。 A．缩短桥梁两端伸出部分的长度 B．增大桥梁两端伸出部分的长度 C．两端增加桥墩 D．减小桥面宽度 （3）如果要提高模型中部的强度，可以采取的措施是（　　）（多选，填字母）。 A．增加桥面木板的厚度 B．增大桥墩之间的距离 C．降低桥的高度 D．选用高强度的材料 【答案】(1)试验对象是桥梁模型，试验目的是确定模型不发生翻转时所能承受的最大荷载，故应找到试验对象最不稳定的位置挂重物，即在桥梁的右侧最远端逐渐挂砝码，直到桥梁模型发生翻转，如图所示： 桥梁模型的最大荷载为去掉最后一个砝码的质量。 (2)AC (3)AD 【详解】（1）略 （2）提高稳定性的方法有：降低重心、增大支撑面（重心的垂线落在支撑面内）、改变结构形状。减小桥面的宽度将会降低桥梁的使用功能，增大桥梁两端伸出部分的长度会使桥梁的重心外移，重心的垂线不在支撑面内，桥梁即翻到。 缩短桥梁两端伸出部分的长度、两端增加桥墩，可以提高稳定性，故BD不符合题意，AC符合题意。 故选AC。 （3）提高强度的方法有：改变材料、改变连接方式、改变结构形状。增大桥墩之间的距离会使中部承受更大的压力，更容易弯曲形变，降低桥的高度是降低重心，对桥梁中部强度提高没有帮助，增加桥面木板的厚度、选用高强度的材料，可以提高模型中部的强度，故BC不符合题意，AD符合题意。 故选AD。 3．（25-26八年级上·浙江台州·期末）在校科技节木桥承重比赛中，小柯设计制作了如图所示的桥梁模型，并进行了承重测试。在承重测试中，承重板通过挂钩与电子秤相连。通过往承重容器中不断加入重物来比较不同桥梁的承重能力，直至木桥受损。 （1）在承重测试中，小柯认为往承重容器内加入细沙比钩码更好，其理由是：__________________________。 （2）已知承重板与水平桥面的接触面积为15厘米2，桥梁下方电子秤悬挂重物的最大质量为15千克，不计电子秤、承重板及承重容器的自重，求该桥梁所能承受的最大压强？ （3）桁架梁主体结构中有多个三角形，这样设计的目的是：__________________________________________。 【答案】(1)细沙可以连续缓慢地加入，便于准确确定桥梁的最大承重 (2) (3)利用三角形的稳定性，增强桥梁的结构稳定性，从而增加桥梁的承重能力 【详解】（1）钩码只能一个一个地增加，加入时对桥梁产生的压力变化是不连续的，容易导致桥梁突然受损，无法准确测量其最大承重；而细沙可以连续缓慢地加入，能够平稳地增加桥梁所承受的压力，便于准确确定桥梁的最大承重。 （2）电子秤悬挂重物的最大重力 桥面受到的最大压力 该桥梁所能承受的最大压强 （3）三角形具有稳定性，在桁架梁主体结构中设计多个三角形，可以使桥梁结构更加稳固，增强桥梁的结构稳定性，从而提高桥梁的承重能力。 4．赵州桥（如图所示）又称安济桥、大石桥，位于河北省石家庄市赵县城南的洨河上，始建于隋代（公元595年一605年），由著名匠师李春设计建造，是世界上现存年代最久、跨度最大、保存最完整的单孔坦弧敞肩石拱桥。请回答下列问题： （1）拱桥是用_____________作为桥身主要承重结构的桥，赵州桥的建造材料是_______。 （2）赵州桥的桥梁称为“敞肩拱”，指的是_________________；“敞肩拱”的意义在于______________________。 （3）除了杭州的拱宸桥，请再举出浙江省境内或你家乡的石拱桥：_______________________________。 【答案】(1) 拱圈或拱肋 石料 (2) 桥梁的两端各设置两个小拱 减轻桥自身所受重力、提升泄洪能力 (3)临平塘栖的广济桥、绍兴的广宁桥、德清的寿昌桥、嘉兴的长虹桥、建德的白沙桥等 【分析】本题以赵州桥为材料，设置三道小题，涉及赵州桥的设计结构特点、意义及浙江的石拱桥等知识点，考查学生对相关知识掌握能力。 【详解】（1）[1][2]拱桥的核心承重结构是拱，即拱圈或拱肋，利用拱的力学特性分散荷载；赵州桥是石拱桥，建造材料为石材（石块砌筑而成）。 （2）[1][2]“敞肩拱”的结构特点是大拱两肩开设小拱（而非实心拱肩）；从功能与结构角度，小拱既利于洪水期泄洪（减少水流冲击），又能减轻桥身自重、节省建材，同时优化了整体受力，提升桥梁稳定性、提升泄洪能力。 （3）浙江省内有诸多历史石拱桥，如绍兴八字桥（宋代古桥，兼具交通与泄洪功能的石拱桥）、泰顺廊桥（部分廊桥下部为石拱结构，如北涧桥）、义乌古月桥（宋代单孔石拱桥）等。 5．如图为一救生圈漂浮在水面上的情形。假定救生圈的内圈直径约60cm，外圈直径约 100cm，救生圈充足气时的平均密度约试估算使用该救生圈最多能在木板上承载多重的物体？（假设木板不浸入水中，且不计木板重） 【答案】根据题意可知，救生圈的平均直径D= =100cm-=80cm 救生圈的横截面直径： ==20cm 那么救生圈的体积： 救生圈的自重G=ρVg=0.2×103kg'/m3×0.079m3×10N/kg=158N 救生圈浸没水中受到的浮力F浮=ρ液gV排=1×103kg/m3×0.079m3×10N/kg=790N 那么木板上承载的物体重力最大为G=F浮-G圈=790N-158N=632N 【详解】略。 🌟思维挑战 1．如图为某建筑框架结构示意图，请简述其框架结构的优点及常见应用场景。 【答案】①框架结构优点：空间布置灵活，框架结构由梁和柱组成承重体系，墙体一般不承重；这使得室内空间在竖向和水平方向都可以根据使用需求较为自由地进行分隔和布置；②自重较轻：相较于一些以厚重墙体承重的结构形式（如砌体结构），框架结构主要依靠梁柱承重，墙体多为轻质材料，所以整体结构自重相对较轻；③抗震性能较好：框架结构具有一定的延性，在地震作用下，梁、柱等构件可以通过变形来消耗地震能量，避免结构发生突然的倒塌。常见应用场景：①商业建筑；②办公建筑；③多层及高层住宅。 【详解】略。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $ 单元复习专题（五）——建筑结构与工程 目录 01 本节导航·目标清单 02 教材精研·内容全解 题型01 建筑结构的类型与受力分析 题型02 结构的稳定性与强度 题型03 桥梁的结构与受力 题型04 浮桥的工程实践 03 课后三阶·精准练习 目标导航 方法指导 1. 了解建筑结构的三种基本类型及其特点，能分析常见构件的受力与形变。 2. 理解结构稳定性与强度的影响因素，掌握提高结构稳定性和强度的方法。 3. 掌握四类桥梁的结构特点与受力方式。 4. 能运用浮力知识解决浮桥设计中的实际问题，了解工程设计的一般流程。 1. 受力分析法：分析构件所受的拉力、压力、弯曲力等，判断形变类型。 2. 控制变量法：探究结构稳定性与重心、支撑面、形状等因素的关系时使用。 3. 模型法：用桁架、桥梁模型理解结构受力传递。 4. 类比法：对比四种桥梁的结构特点和受力方式，加深理解。 5. 工程思维法：遵循“明确问题→设计方案→实施→检验→改进”的流程解决实际问题。 题型01 建筑结构的类型与受力分析 一、建筑结构的概念与分类 1.结构的概念：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。从受力角度看，结构是指能够承受一定力的架构。 2.建筑结构的三种基本类型（依据受力情况分类）： 类型 特点 受力特点 典型实例 框架结构 由刚性杆件（梁和柱）按一定规则在空间排布而成，不充满空间 杆件承受拉力或压力，共同承受外力 钱塘江大桥（桁架梁桥）、房屋框架、铁塔 壳体结构 由若干块薄板做成曲面轮廓，造型轻巧优雅 拱形曲面将力均匀分散到结构各部分，能承受较大力 国家大剧院屋顶、鸡蛋壳、拱形屋顶 实体结构 结构体本身是实心的，利用自身来承受力 力分布在整个实体上 桥墩、房屋基座、城墙、雕塑基座 3.构件：建筑中由不同部分组成的、相互联结成整体的各个组成部分，如梁、柱等。构件承受外力（又称荷载），并将其传递到基座。 4.常考易错： 框架结构的“不充满空间”是其区别于实体结构的关键特征。 壳体结构的曲面形状是关键，能将力分散到各处，因此“用料少、跨度大、坚固耐用”。 实体结构靠“自身实心”承受力，主要用于承重基础。 二、结构的受力与形变 1.力的种类（结构构件常见受力）： 力的类型 描述 产生的形变 拉力 沿构件轴线方向向外拉伸的力 拉伸形变（变长、变细） 压力 沿构件轴线方向向内挤压的力 压缩形变（变短、变粗） 弯曲力 垂直于构件轴线方向作用的力，使构件弯曲 弯曲形变（一侧拉伸、一侧压缩） 2.典型构件的受力分析 （1）横梁（水平放置，承受竖直方向力） 横梁中部受向下的压力时，两端受支撑物的支持力。 横梁发生弯曲，上部被压缩，下部被拉伸。 （2）三角形桁架（杆件连接成三角形） 桁架上部受向下的力时，力通过杆件传递给整个桁架。 某些杆件被压缩，某些杆件被拉伸（具体取决于杆件的位置和力的方向）。 （3）弧形拱 弧形拱受向下的压力时，拱被压缩，各部分相互挤压。 压力被拱传递，对基座产生竖直向下的压力和水平方向的力。 基座给拱施加竖直向上的支持力和水平方向的力。 3.常考易错： 横梁弯曲时，上部被压缩、下部被拉伸，不是反过来。 桁架中不同位置的杆件受力不同，有的受拉、有的受压，需要具体分析。 弧形拱受力时，基座不仅受竖直方向的力，还受水平方向的力——这是拱桥区别于梁式桥的关键特点。 1．如图所示，国家大剧院拥有目前国内跨度最大的穹顶，其拱形曲面能将受到的力均匀分散至结构体的各部分，该建筑结构属于（      ） A．框架结构 B．壳体结构 C．实体结构 D．蜂窝结构 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．建筑不仅能够提供人们居住和工作的空间，还能够展现独特的艺术风格。下列关于建筑的结构与设计，说法错误的是（　　） A．常见的建筑一般由基础、墙体、屋顶等组成 B．按照结构和受力特点，建筑可分为框架结构、砖混结构、钢结构等 C．框架结构是指直接将楼板的重量都压在墙体上的建筑结构 D．与钢结构相比，砖混结构在地震作用下的结构形变大，且其抵抗地震的能力比钢结构弱 4．如图甲所示，国家大剧院的半椭球形壳体静静依偎于人工湖面之上，尽显传统意蕴与现代设计的交融之美，宛如一颗璀璨的“水上明珠”。这座宏伟的建筑，更是目前世界上最大的穹顶建筑。 （1）国家大剧院采用壳体结构屋顶，造型轻巧而优雅，大大减轻了屋顶所受的力。以下属于壳体结构的优点的是________（填序号）； ①用料少，跨度大 ②能均匀分散受力 ③坚固耐用 ④需要多个立柱支撑 （2）采用弧形拱结构的建筑物，当弧形受到向下的压力F1的作用时，拱被压缩，拱的各部分相互挤压，压力F1会被拱传递到基座。图乙中基座对拱的A点除了产生向上的力外，还会产生向________（填“左”或“右”）的力。 题型02 结构的稳定性与强度 一、结构的稳定性 1.稳定性的定义：结构在外力的作用下，维持其原有平衡状态的能力，叫作结构的稳定性。 2.影响稳定性的因素： 影响因素 规律 实例 重心高低 重心越低，结构越稳定 东方明珠电视塔底座大、重心低；不倒翁重心低不易倒 支撑面大小 支撑面越大，结构越稳定 三脚架比两脚架稳；汽车比摩托车稳 几何形状 三角形结构最稳定，不易变形 屋顶三角形屋架、起重机三角形吊臂 3.三角形稳定性（重点实验结论） 四边形结构：在力的作用下，很容易发生形状改变（变成平行四边形）。 三角形结构：在力的作用下，结构保持不变。 结论：三角形是所有几何形状中最坚固、稳定的结构。 应用：在长方形或六边形框架中加入支撑杆件，构成多个三角形，可大大提升结构稳定性。 4.常考易错 稳定性 ≠ 强度。稳定性是“维持原有平衡状态”的能力，强度是“抵抗外力破坏”的能力，两者不同。 三角形稳定性指的是三角形形状不易改变，不是指三角形材料本身特别结实。 四边形框架“加斜杆”变成两个三角形，稳定性大幅提升——这是最常见的应用题型。 二、结构的强度 1.强度的定义：结构抵抗外力作用的能力，称为结构的强度。 2.影响强度的因素： 影响因素 规律 实例 结构的形状 不同截面形状的构件，承受力的大小不同 工字形、口字形、环形、方形、圆形等截面各有优劣 使用的材料 不同材料的强度不同，需根据用途选择 混凝土抗压性好但抗拉性差；钢材抗拉性好 连接方式 连接方式影响力的传递和结构整体强度 焊接、铆接、螺栓连接等 3.材料的力学特性 混凝土：具有较好的抗压性，但抗拉性比较差。 钢材：具有良好的抗拉性。 钢筋混凝土：在混凝土中加入钢筋，利用钢材的抗拉性弥补混凝土抗拉性差的弱点，提升梁的整体强度。 4.常考易错： 混凝土抗压不抗拉，钢材抗拉好——两者结合是优势互补，不是重复加强。 结构的强度不只取决于材料，还与形状和连接方式密切相关。 相同材料、相同形状的构件，截面面积越大，强度通常越大；但截面形状不同（如工字形 vs 方形），即使面积相同，强度也不同。 三、结构与功能的关系 1.建筑的结构决定了其功能，结构的变化可能使建筑的功能得以增强。 2.功能的实现需要相应的结构来保障。 3.良好的结构设计不仅要表现在功能上，还要表现在形式上（美观、文化内涵等）。 4.实例：“水立方”采用半透明膜覆盖，重量轻、隔热保温、透光性好，实现了“绿色、科技、人文”的理念。 1．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 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．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 4．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________________________________________________________________________。 题型03 桥梁的结构与受力 一、桥梁的基本组成 常见的桥梁一般由以下三部分组成： 组成部分 作用 主梁 直接承受自身重力以及车辆、行人等的重力 桥墩 承受主梁向下的力，并将力传到基座 桥台 桥的两端起支撑作用的部分 荷载：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。 二、四类桥梁的结构特点与受力分析 1.按照结构和受力特点，桥梁可分为梁式桥、拱桥、悬索桥、斜拉桥四种类型。 类型 结构特点 受力方式 典型实例 梁式桥 采用梁或桁架梁作为主要承重结构，主梁两端架在桥台上 荷载作用下，主梁受向下的力发生弯曲形变，主梁产生向上的弹力支撑梁上物体 普通公路桥、人行天桥 拱桥 用拱圈或拱肋作为桥身主要承重结构 竖直方向荷载使拱圈被挤压，力传递至拱形结构两端；基座不仅受竖直向下的压力，还受水平方向的力；两侧基座给拱施加竖直向上的支持力和水平方向的力 赵州桥、拱宸桥 悬索桥 通过索塔悬挂缆索，缆索锚固于两岸，从缆索上垂下吊杆吊住桥面主梁 竖直方向荷载通过吊杆使缆索承受拉力，支撑桥的主梁 湖北四渡河大桥 斜拉桥 将主梁用多根拉索直接拉在桥塔上，由桥塔、拉索和主梁组成 荷载通过缆索传至索塔，再通过索塔传至桥的基座；结构形变比悬索桥小，抵抗风的能力更强 北盘江第一桥 2.各类桥梁的受力要点 （1）梁式桥： ①主梁弯曲形变，产生向上的弹力。 ②桁架梁桥是加固了的梁式桥，用三角形桁架提升承载力。 （2）拱桥： ①拱圈被挤压，将荷载传递至两端基座。 ②基座受竖直向下的压力和水平方向的力——这是拱桥区别于其他桥型的核心特点。 ③赵州桥在两端各设两个小拱（敞肩拱），减轻了桥身自重，提升了泄洪能力。 （3）悬索桥： ①缆索承受拉力，是主要承重结构。 ②缆索两端需用巨大的锚碇结构固定。 ③桥面主梁通过吊杆挂在缆索上。 （4）斜拉桥： ①拉索承受拉力，桥塔承受压力。 ②索塔建造得高，可以使拉索与桥面的夹角更大，拉索的竖向分力更大，提高承载效率。 ③但索塔并非越高越好——过高会增加成本和施工难度，且可能带来新的稳定性问题。 3.常考易错： 拱桥的基座受水平方向的力，而梁式桥的基座基本只受竖直方向的力——这是判断拱桥的关键特征。 悬索桥和斜拉桥的主要承重结构都是缆索/拉索（受拉力），但悬索桥的缆索是悬挂在索塔上、两端锚固；斜拉桥的拉索是直接连接索塔和主梁。 斜拉桥比悬索桥结构形变更小、抗风能力更强。 索塔建得高的好处是增大拉索与桥面的夹角，提高竖向分力，但并非越高越好。 三、桥梁设计中的三角形加固 1.在桥梁模型中，正四边形是不稳定的形状，在四边形中加入斜拉加强杆后，结构会变得异常牢固。 2.这是因为斜拉加强杆将四边形分割成两个三角形，利用了三角形的稳定性。 3.这一原理在桥梁模型制作和实际工程中广泛应用。 四、桥梁工程设计的一般流程 结构设计需遵循的一般过程：明确问题 → 设计方案 → 制作模型 → 测试评价 → 改进完善 每个环节都需要考虑结构的安全性、强度、稳定性、适用性、成本等因素。 1．如图所示，舜江楼前的通济桥曾是余姚市南北交通要道，有“浙东第一桥”之称。该桥梁属于下列哪种类型（      ） A．拱桥 B．梁式桥 C．悬索桥 D．斜拉桥 2．拱形结构作为一种传统的桥梁结构现如今仍在持续使用，以下关于拱形结构说法错误的是（　　） A．拱形桥用压缩代替弯曲，改善受力状态，提高承载能力 B．与钢筋桥梁相比，拱形桥跨度更大，更坚固 C．与钢筋桥梁相比，拱形桥养护费用少，节省大量钢筋水泥 D．拱形桥把受到的压力分解成向下向外的分散力，提高承重 3．榕山长江大桥的贯通使长江上再增一条过江通道。桥面上的斜拉钢缆与桥面呈三角形结构，如图所示，这是利用了（      ） A．三角形的对称性 B．三角形的稳定性 C．三角形的灵活性 D．三角形的全等性 4．潮音桥建于明嘉靖十八年（1539），位于湖州市南街东侧，俗称桥里桥，是湖城三绝之一。 （1）由图可知，按照桥梁的结构，它属于____________（填“梁式桥”、“拱桥”、“悬索桥”或“斜拉桥”）。 （2）该桥在竖直方向荷载作用下，受到一个向下的压力，桥体结构又会把传递至桥体底部两端的基座上，关于基座受力情况分析正确的是____________（填字母）。 A．B．C．D． 题型04 浮桥的工程实践 一、浮桥的基本原理 1.浮力的利用：浮桥依靠浮箱（或空桶、饮料瓶等）在水中受到的浮力来支撑桥面和行人。浮箱所受的浮力决定了浮桥能承受的荷载。 2.阿基米德原理的应用：F浮=G排=ρ液​gV排 浮箱浸入水中时，排开水的体积越大，受到的浮力越大。 浮桥能承载的总重力 ≤ 所有浮箱所受浮力的总和。 3.浮桥的受力平衡（漂浮状态）：F浮总=G总 G总 = 浮桥自身重力（浮箱+木条+复合板等） + 行人重力 浮桥漂浮时，浮力等于总重力。 4.常考易错 浮桥能承载的最大荷载取决于所有浮箱提供的总浮力，不是单个浮箱。 浮箱浸入水中的体积（V排）不能超过浮箱自身的体积——浮箱完全浸没后，再增加荷载浮桥就会下沉。 浮桥的承载能力与水的密度有关（海水密度大于淡水，同样体积的浮箱在海水中能提供更大的浮力）。 二、浮桥的承载计算 1.单个浮箱能提供的最大浮力：F浮max=ρ水​gV浮箱（浮箱完全浸没时，V排=V浮箱） 2.浮箱的有效承载：浮箱本身有重力，因此单个浮箱能额外承载的重量为：G承载=F浮max−G浮箱 3.所需浮箱数量的估算：n≥​ （实际设计中还需考虑安全系数，适当增加浮箱数量） 4.常考易错： 计算时别忘了减去浮箱自身重力——浮力首先要抵消浮箱自重，剩下的才能用来承载人和桥面。 浮箱的体积单位换算：1 L = 0.001 m³（教材中桶装水空桶体积19 L = 0.019 m³）。 计算时注意统一单位：密度用 kg/m³，体积用 m³，g 取 10 N/kg 或 9.8 N/kg。 三、影响浮桥稳定性和牢固性的因素 因素 影响 改进措施 浮箱的分布 分布不均匀会导致浮桥倾斜 对称布置浮箱，使重心位于中央 浮箱的连接方式 连接不牢固会导致浮桥散架 用扎带、胶带等牢固固定，形成整体 桥面的刚度 桥面过软会导致行走不稳 加木条或复合板增强桥面刚度 浮箱的密封性 漏水会导致浮力减小 检查浮箱是否完好，确保密封 浮桥的宽度 过窄容易侧翻 适当增加宽度，降低重心 四、工程设计的一般流程 1.浮桥搭建遵循工程设计的一般流程： 明确问题 → 设计方案 → 实施计划 → 检验作品 → 改进完善 → 发布成果 2.各阶段要点： 阶段 主要工作 明确问题 明确设计要求（如长度、承载、成本等）；确定验收标准 设计方案 分组讨论、分工安排；绘制设计草图（标注尺寸和材料）；计算所需材料数量和成本 实施计划 选择材料、采购材料；按设计图搭建浮桥 检验作品 按标准检测承重性、经济性、稳定性、牢固性、工效性 改进完善 发现缺陷，讨论改进方案，优化设计 发布成果 展示设计图纸，连接各组浮桥形成整体，评比最优方案 五、成本控制 1.成本控制的思路： 选择性价比高的材料（如用饮料瓶代替桶装水空桶可降低成本，但需要更多数量）。 精确计算所需材料数量，避免浪费。 在满足安全性的前提下，优化设计减少材料用量。 2.常考易错： 成本控制不能牺牲安全性——必须在满足承载要求的前提下节省开支。 计算成本时要考虑所有材料的总价，不能漏算。 1．在学校科技节《木筷桥梁——探索结构的力量》中，要挑战用木筷和橡皮筋搭建一座跨度为50厘米的桥梁模型。受杭州著名桥梁（如钱塘江大桥和钱江三桥）的启发，你想探究：桥梁的__________对它的承重能力有什么影响？ （1）在实验中必须保持相同的条件有：__________（写出一条） （2）动手实验与收集证据：搭建了两种模型进行对比测试： 模型A（平板梁式桥）：将木筷并排用橡皮筋绑紧作为桥面，两端架空。 模型B（桁架斜拉桥）：先用木筷组成多个三角形桁架作为主梁，再用木筷搭建桥塔，并用橡皮筋连接桥塔与桥面（模拟斜拉索）。 （3）评价：该模型在评价量表中“结构形变程度”指标上评定为待改进，请将__________处补充完整 评价维度 优秀 良好 待改进 模型承重能力 能承载16本及以上科学课本的重量 能承载12-15本科学课本的重量 无法承载12本科学课本的重量 结构形变程度 加载完重物后，模型能完全恢复原状，无永久形变。 加载完重物后，模型局部无法恢复原来的形状，但未损坏。 加载完重物后，__________ 外观与结构完整性 美观且牢固，结构完整 美观，结构基本完整 不美观不牢固，结构不完整 （4）模型B承重更强，主要是因为三角形桁架大大增加了结构的__________，而模拟的斜拉索则帮助将桥面的压力分散传递到了桥塔。 2．在科学课上，同学们设计并制作了一个小型桥梁模型，用于探究桥梁的结构稳定性、强度和成本效益。以下是实验过程和相关问题： 实验背景：同学们选择制作一个简单的梁式桥模型，使用木条和胶水作为主要材料。桥梁模型的跨度为40厘米，宽度为5厘米。 实验目标：测试桥梁模型的承载能力和稳定性，并分析材料成本。 实验过程： （1）设计与制作：同学们根据设计图纸制作了桥梁模型，确保结构对称且连接牢固。 （2）材料成本：木条成本为0.5元/根，共使用了8根；胶水成本为2元/瓶，共使用了1瓶。 （3）测试：在桥梁模型的中心位置逐渐增加重量，记录模型能够承受的最大荷载。同时，用风扇模拟风力，观察桥梁的稳定性。 （4）材料成本计算：桥梁模型的总材料成本为木条成本和胶水成本之和。木条成本为0.5元/根，共使用了8根；胶水成本为2元/瓶，共使用了1瓶。因此，桥梁模型的总材料成本为_________元。 （5）荷载测试结果：在测试过程中，桥梁模型在中心位置能够承受的最大荷载为3千克。这说明桥梁模型的强度与_________（填“材料”或“跨度”）密切相关，同时也受到制作工艺的影响。 （6）稳定性测试：当用风扇模拟风力时，桥梁模型在一定风力下能够保持稳定。这说明桥梁的稳定性不仅与结构设计有关，还与_________（填“材料重量”或“材料强度”）有关。 （7）优化建议：根据实验结果，提出至少两条优化桥梁模型的建议，以提高其承载能力和稳定性。请结合材料选择、结构设计等方面进行分析__________________________________________________________ ________________________________________________________________________________________。 3．河道里、海岸边的浮筒可以用来安装航标灯、制作活动码头、打捞水中的物体等。某浮筒产品的规格是： 长×宽×高 500×500×400mm 质量 7kg 空载吃水深度 25~30mm 安全使用吃水深度 250~300mm 承载极限吃水深度 350mm~400mm （1）单个浮筒空载时受到的浮力是______N。 （2）现有500个这样的浮筒做成如图所示的浮桥，则该浮桥在河水中最大承重为______kg。 （3）浮桥空载时分别平放到河水中和海水中，下表面受到的液体压强分别为和，则______。（填“>”“<”或“=”） ⚡基础速刷 1．（25-26八年级上·浙江宁波·期末）下图中的各种桥见证了宁波的发展，其中属于拱桥的是（     ） A．张斌桥 B．甬江大桥 C．兴宁桥 D．庆丰桥 2．（25-26八年级上·浙江湖州·期末）下列湖州市的建筑中，不属于利用拱形结构来提高强度的是（     ） A． B． C． D． 3．（25-26八年级上·浙江杭州·期末）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。下列著名建筑中没有利用壳体结构的是（    ） A．金字塔 B．国家大剧院 C．杭州东站 D．悉尼歌剧院 4．（25-26八年级上·浙江台州·期末）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 5．如图所示是一款折叠躺椅。下列关于该产品的结构分析中不正确的是（　　） A．精选优质连接件牢固耐用，主要考虑结构的安全性 B．折叠后空间立省一半，主要考虑环境的因素 C．增大椅脚的横截面积，主要考虑加强结构的稳定性 D．靠背展开后得到合适的角度，主要考虑人的因素 6．如图所示木质茶几的构思方案中，从稳固的角度分析，最合理的是（　　） A． B． C． D． 7．构件的受力形式多种多样，基本的受力形式有（　　） A．拉力、压力、弯曲力、重力 B．弯曲力、扭转力、浮力、重力 C．下滑力、摩擦力、扭转力、浮力 D．剪切力、压力、弯曲力、扭转力 8．如图所示为常见的梁式桥结构示意图。下列有关梁式桥结构的认识，错误的是（　　） A．梁式桥一般都由主梁、桥墩、桥台、基座等组成 B．采用桁架梁作为主要承重结构的桁架桥不属于梁式桥 C．桥墩和桥台都能够把主梁产生的向下的力传给下面的基座 D．结构简单的梁式桥，可把主梁直接架在两端的桥台上 9．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 10．（25-26八年级上·浙江衢州·期末）某兴趣小组设计了一座简易桥梁模型（如图甲所示）。现在要对该模型进行稳定性测试，实验方案如图乙所示，他们利用铁块、托盘天平、刻度尺等器材进行如下测试： 步骤Ⅰ：将桥梁模型放置在水平的桌面上。 步骤Ⅱ：在桥梁的右侧最远端逐渐叠加铁块（每个铁块质量为m），直到桥梁模型发生翻转，记录此时铁块总质量为M。 （1）请写出该桥梁模型稳定性好坏的判断依据___________________________________________________。 （2）科学上，我们将该模型不发生左右翻转时所能承受的最大载重称为“稳定值”，即为。通过上述实验可以推断，稳定值取值范围为________（用M、m表示）。 （3）如果要提高桥梁模型的稳定性，可以采取的措施是：________。 ①两端增加桥墩； ②减小桥面宽度； ③增加桥梁两端伸出部分的长度。 🚀能力跃升 1．（2025八年级上·浙江·专题练习）在以“桥”为主题的研究中，不同研究小组展开了各自的研究。 A小组课题：空心桥墩承重能力与桥墩造型关系。 分别使用一张A4纸制成各种周长相同、形状不同的空心桥墩模型，然后向模型上逐本添加练习本，直至刚好压塌桥墩模型，并记录此时添加的练习本数量。 序号 横截面形状 练习本数量 1 10 2 13 3 16 4 20 5 （1）制作桥墩模型时，除了需要选用规格相同的A4纸外，还需要满足的条件是________________________。 （2）部分实验数据如上表，可得出的结论是________________________________________________；推理可知表格中序号______的桥墩承重能力最好。 B小组课题：受力面构造对承重能力的影响。 用水笔在一块长方体形状的海绵侧面画上方格线后，将其架于两垫块上（图甲）。用力下压海绵正中间时，现象如图乙所示。 （3）用海绵块来研究受压后的情况，主要是利用了海绵块具有较好的____________。 2．如图所示为某校学生设计制作的桥梁模型，现要求测试该模型的稳定性和强度，提供不同质量的砝码若干，请设计简易试验方案，并回答下列问题： （1）进行模型的稳定性试验，确定模型不发生翻转时所能承受的最大载荷（在给定的示意图上表示试验方法，用文字说明主要步骤）。 ____________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________________ （2）如果要提高模型的稳定性，可以采取的措施是（　　）（多选，填字母）。 A．缩短桥梁两端伸出部分的长度 B．增大桥梁两端伸出部分的长度 C．两端增加桥墩 D．减小桥面宽度 （3）如果要提高模型中部的强度，可以采取的措施是（　　）（多选，填字母）。 A．增加桥面木板的厚度 B．增大桥墩之间的距离 C．降低桥的高度 D．选用高强度的材料 3．（25-26八年级上·浙江台州·期末）在校科技节木桥承重比赛中，小柯设计制作了如图所示的桥梁模型，并进行了承重测试。在承重测试中，承重板通过挂钩与电子秤相连。通过往承重容器中不断加入重物来比较不同桥梁的承重能力，直至木桥受损。 （1）在承重测试中，小柯认为往承重容器内加入细沙比钩码更好，其理由是：__________________________。 （2）已知承重板与水平桥面的接触面积为15厘米2，桥梁下方电子秤悬挂重物的最大质量为15千克，不计电子秤、承重板及承重容器的自重，求该桥梁所能承受的最大压强？ （3）桁架梁主体结构中有多个三角形，这样设计的目的是：__________________________________________。 4．赵州桥（如图所示）又称安济桥、大石桥，位于河北省石家庄市赵县城南的洨河上，始建于隋代（公元595年一605年），由著名匠师李春设计建造，是世界上现存年代最久、跨度最大、保存最完整的单孔坦弧敞肩石拱桥。请回答下列问题： （1）拱桥是用_____________作为桥身主要承重结构的桥，赵州桥的建造材料是_______。 （2）赵州桥的桥梁称为“敞肩拱”，指的是_________________；“敞肩拱”的意义在于______________________。 （3）除了杭州的拱宸桥，请再举出浙江省境内或你家乡的石拱桥：_______________________________。 5．如图为一救生圈漂浮在水面上的情形。假定救生圈的内圈直径约60cm，外圈直径约 100cm，救生圈充足气时的平均密度约试估算使用该救生圈最多能在木板上承载多重的物体？（假设木板不浸入水中，且不计木板重） 🌟思维挑战 1．如图为某建筑框架结构示意图，请简述其框架结构的优点及常见应用场景。 2 / 14 学科网（北京）股份有限公司 $