技术与设计2必修
第一章结构及其设计
一、认识结构：
（一）结构（structure）：是指事物的各个组成部分之间的有序配和排列。
结构普遍存在于自然界和人类创造的各种物体中，形式多种多样。
1、自然界：自然界中的物体都有其特定的结构。如：天体结构、地球的结构、
植物的结构、动物的结构、荷叶的结构、蜂巢的结构…人们通过对自然界中结
构的分析和研究，将其应用于技术领域，更好地为人类服务。
2、技术领域：汽车的结构、微机的结构、电脑主板的结构、数字床的结构、
摇摇板的结构、长城的结构、木塔的结构、桥梁的结构、各种仿生产品…
3、社会领域：教育管理系统的结构、课堂教学结构、文章、诗歌的结构
（二）结构与力
从力学角度说，结构是指可承受一定力的架构形态，它可以抵抗能引起形态
和大小改变的力。
物品的结构由构件组成，在工程中，将组成各类结构的部件和零件成为构件。
椅子、桥梁、钢结构的雨棚等，都具备一定的形状，都需要承受外力的作用，
在一定范围内都具有抵御其形状改变的能力。
构件在受到外力作用时有5种变形形式，即拉伸变形、挤压变形、剪切变形、
弯曲变形和扭曲变形。
合理的结构设计，一般要求构件能够受到一定范围内相应的力而不至于使构
件受到破坏。
构件的基本受力形式：拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力。
（三）结构的类型：结构的分类多种多样，从形态方面考虑，分成一下结构：
1、实体结构——受力特点：外力分布在整个体积中。如：古城墙、铅球等
2、框架结构一一受力特点：支撑空间而不充满空间。通常是指结构体本身由
细长的构件组成，如木屋、窗户、画框、房子的架构、铁塔、建筑脚手架、鸟巢
等等。
3、壳体结构一一受力特点：外力作用在结构体的表面上。如贝壳、头盔、汽
车飞机的外壳、高铁外壳等等
生活中很多物体的结构是由两种或两种以上的基本结构类型组合而成，称为
组合结构
二、探究结构
（一）结构与稳定性
1、结构的稳定性一一结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。P12
2、影响结构稳定性的主要因素：
结构的几何形状、结构与地面接触所形成的支撑面的大小、重心位置的高低。
1）结构的形状：结构的形状不同，其稳定性也不同。三角形具有稳定性。如：
人字梯、桥梁的桁架、钢结构的十字钢梁、空调支架等
2）结构的底座，结构与地面接触所形成的支撑面的大小。
支撑面越大越稳定，越小越不稳定。如：高塔的共同特点都是上端小而下端
大。
3）重心位置的高低：重心越低，稳定性越好；重心越高，稳定性越差。
对于一个结构而言，结构重心所在点的垂线是否落在结构支撑面内，落在支
撑面内就是稳定的，不会出现倾倒，没有就是不稳定的。
4）影响结构稳定性的因素是相互关联的，需要综合考虑各种因素来讨论结构
的稳定性。
5）其它因素：如材料密度等
（二）结构与强度
1、结构的强度——结构具有的抵抗被外力破坏的能力。P15
构件在没有受到外力作用时，内部个质点之间存在相互作用力，这种作用力
使各质点之间保持一定的相对位置，并使构件维持一定的形状，这种作用力称为
固有内力。
当外力作用于构件时，构件产生变形，原有各质点之间的固有内力的平衡状
况被打破，相邻各质点之间产生了附加的相互作用力，这种作用力称为附加内力，
也称为内力。
简单理解，内力是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。
从强度的角度看，外力越大，构件内力也随之增大，构件被破坏的危险性就
越大。
构件的应力：是构件的单位横截面面积所受的内力。应力达到一定极限值时，
结构就会遭到破坏。
应力、内力和横截面积之间的关系为：
用公式表示应力为：。二N/A,其中，N是内力，A是横截面面积，。是
应力。
国际单位制中，应力的单位是帕，符号是Pa,工程上使用兆帕MPa作为单位。
面积的单位是平米，符号是