结构与设计-知识点

第一单元结构与设计

一、常见结构的认识

1.结构：是指事物的各个组成部分之间的有序搭配和排列。

2.从力学角度来说,结构是指可承受一定力的架构形态,它可以抵抗能引起形状和大小改变的力。

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——内力

应力是构件的单位横截面上所产生的内力，当应力达到某一极限值时，结构就会遭到破坏。

构件的基本受力形式：拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力。

３.结构的类型：实体结构、框架结构、壳体结构(b)

实体结构：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，如：实心墙，大坝。

框架结构：结构体由细长的构件组成，受力特点：支撑空间而不充满空间。如：铁架塔。

壳体结构：层状的结构，受力特点是：外力作用在结构体的表面上，如：头盔，飞机的外壳，贝壳。

二、稳定结构的探析

1.结构与稳定性

（1）结构的稳定性：是指结构在负载的作用下维持其原有平衡状态的能力。

结构的稳定性是结构的重要性质之一。如果一个物体的结构不能有效地抵御常见外力的作用，那么该物体是很难承受负载而保持平衡的。

（2）影响结构稳定性的主要因素：

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)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。结构重心所在点的垂线是否落在结构底面的范围内，落在范围内就是稳定的，没有就是不稳定的。

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)结构的形状：结构的形状不同，其稳定性也不同。如：三条腿的凳比两条的稳定。

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。

2.结构与强度

结构的强度：是指结构具有的抵抗被外力破坏的能力。

影响结构强度的主要因素：结构的强度与结构的形状、使用的材料、构件之间的连接方式等。

①结构的形状：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。

②结构的材料与连接：不同材料构成的结构，其强度各不相同。如：混凝土梁加钢筋，加强抗拉能力。

结构构件的连接通常有两种：铰连接和刚连接

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：门与门框的连接等

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：桌腿与桌面的连接等

3.结构与功能：结构的变化可能导致功能的变化。如：自行车的演变、多用起子等。

三、简单结构的设计

1.结构设计应考虑的主要因素

结构设计是为了完成某种任务或满足特定的需要，必须明确设计的目标和要求。

结构设计应考虑的主要因素有：（稳定性、强度、安全、环境、美学、个性、成本等）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。还有一些需要考虑的因素,如材料、民俗文化、地域特点等。

2、简单结构的设计

四、经典结构的欣赏

赏析结构设计作品,可从技术与文化两个角度进行。

（1）技术的角度主要有：结构功能、稳固耐用、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。

（2）文化的角度主要有：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。