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第一章结构与设计一、常见的结构的认识：结构（structure)是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。1．自然界：天体结构、植物的结构、动物的结构例：生产生活中还有哪些产品的结构是受到自然界事物结构的启发而产生的？如：锯子（植物的叶）潜水艇（鱼）雷达（蝙蝠）等2．技术领域：汽车的结构、微机的结构、数字控床的结构（案例：魁北克大桥的坍塌P4）3．社会领域：教育管理系统的结构、通用技术的学科结构、课堂教学结构二、结构与力1．内力：当一个结构受到外力作用时，内部各质点之间的相互作用会发生改变，产生一种抵抗的力，称为内力。应力：是构件的单位横截面上所产生的内力。用公式表示应力为：σ=F/s,其中,F是内力,S是受力面积,σ是应力。2．构件的基本受力形式：①拉力：物体所承受的拉拽力②压力：挤压物体的力③剪切力：两个距离很近，大小相等，方向相反，且作用于同一物体上的平行的力④扭转力：反方向向物体两端均匀施力，使物体发生扭转形变的力⑤弯曲力：作用于物体，使它产生弯曲的力三、结构的分类物体结构形态在受力时承受和传递力的方式差别分为：实体结构，框架结构，壳体结构1．实体结构-----通常是指结构体本身是实心的结构。受力特点：外力分布在整个体积中。主要承受压力如墙壁、柱子、实心球等2．框架结构-----通常是指结构体本身由细长的构件组成，支撑空间却不充满空间。如窗户、画框、房子的架构等等受力特点：实体结构是通过条状物的连接来承受荷载，可以承受压力和拉力3．壳体结构-----通常是指层状的结构。如贝壳、头盔、汽车飞机的外壳等壳形结构受力特点：外力作用在结构体的表面上（壳形结构是通过壳形来传递力和承受荷载，特别是当顶部受到压力时，它能将力均匀扩散）。四、稳定结构的探析1.结构的稳定性结构的稳定性—结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。它是结构的重要性质之一。影响结构稳定性的因素有多种，主要有重心位置的高低、结构与地面接触所形成的支撑面的大小和结构的形状等。①结构的重心（独脚茶几为重心降低，以提高稳定性）。②结构的底座（建筑、桥梁这类大型的固定结构，底座越大越坚实，稳定性越好）。③结构的形状（照相机的支撑架常使用三角架而不用其他形状）2.结构的强度结构的强度是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力。②影响结构强度与结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式等因素有密切的关系。②三角形是框架结构中最基本的形状之一，它结实、稳定，所用材料最少。结构构件的连接通常有以下两类：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，具体有松螺栓、松铆等，如折叠伞伞骨间的连接、门与门框的连接等。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，如固定铁床架的连接、不可移动的桌腿与桌面的连接等。不同的材料有不同的连接方式。构件的连接方式不同，结构的强度也不同。③结构与功能（案例：自行车的结构与功能）五、简单结构的设计1．结构设计应考虑的主要因素有：符合使用者对设计对象的稳定性和强度要求，安全因素，公众和使用者的审美需求，使用者的个性化需要，对设计对象的成本控制要求和一定的使用寿命等。2．设计简单的案例要求（参考：如：设计相框）：①设计项目②设计要求③设计分析④设计方案⑤呈现草图六、精典结构欣赏赏析结构设计作品，可从技术与文化两个角度进行。技术的角度主要有：结构的使用功能的实现，结构的稳固耐用，结构造型设计的创意和表现力，材料使用的合理性，工艺制造的精湛程度等。文化的角度主要有：结构的文化寓意与传达，公众认可的美学原则，反映的时代、民族、习俗方面的特征，结构的个性特征等。