第一章结构与设计[考试标准]简单结构的设计①结构设计的主要因素②简单结构的设计一、常见结构的认识1.结构的概念2.结构的受力(2)结构的类型从力学架构与形态方面考虑，通常将结构分为实体结构、框架结构和壳体结构等基本类型。二、稳定结构的探析1.结构的稳定性3.影响结构强度的主要因素4.结构与功能的关系三、简单结构的设计1.结构设计的主要因素四、经典结构的欣赏【例1】(2016·10月浙江选考)如图所示为钢筋混凝土横梁的受力变形示意图。由于混凝土擅长抗压力，而钢筋擅长抗拉力，为了合理利用钢筋，下列对横梁的分析正确的是()[变式1](2017·4月绍兴一模)如图是脚踏式垃圾桶内部杠杆示意图，脚踩在踏杆A点通过中间的支点作用，使得C点向上运动，从而使连杆BC打开垃圾桶盖。在打开垃圾桶盖时，下列对杆件主要受力形式分析中正确的是()A.踏杆AC受弯曲，连杆BC受拉B.踏杆AC受压，连杆BC受弯曲C.踏杆AC受弯曲，连杆BC受压D.踏杆AC受压，连杆BC受拉答案C【例2】如图所示是一款创意三轮车葡萄酒瓶架。若要提高它的稳定性，有效的改进措施是()解析本题D项增大了结构与地面的支撑面积，提高结构的稳定性，因此D选项符合题意；A项提高了结构的强度；B项将减小结构与地面的支撑面积；C项升高了结构的重心，也降低了结构的稳定性。答案D[变式2](2017·4月衢丽湖舟联考)如图所示为我国传统木工工艺中的一种榫接结构。已知构件的横截面尺寸均为100mm×100mm，以下关于构件2的结构方案中合理的是()答案B【例3】小通家的简易电脑桌，使用一段时间后出现左右晃动。下列改进方案中，合理的是()解析电脑桌在使用一段时间后出现了左右晃动的情况，最可能的是横、竖连接板之间松动导致的，因此属于结构的强度问题。影响结构强度的因素主要有三种，本题其实考查的是结构的形状对强度的影响。A选项影响的是结构的稳定性；C、D选项其实就等于长方形中间加一条平行于边的中线，改变后的结构依然是属于几何可变体系，电脑桌还是会左右晃动；只有B选项中的加竖立横板的方法才能保证不晃动。答案B[变式3](2017·4月浙江选考)如图所示是一种手动冲压机，扳动手柄，通过连杆带动压杆运动。下列关于该冲压机的分析中，正确的是()A.压杆只能上下移动，不能转动，压杆与机座之间的连接属于刚连接B.冲压时连杆受压C.冲压机重心的垂线偏离支撑面中心，提高了冲压时的稳定性D.手柄上施加力F时，压杆向上运动答案C【例4】(2015·10月浙江选考)如图所示是一款木制衣帽架。为了提高其稳定性，下列措施中不合理的是()A.增大底座的支撑面积B.缩小立柱的截面积C.降低衣帽架的高度D.缩短衣帽钩伸出的长度解析本题考查了影响结构稳定性的因素。A选项增大支持面积，能提高结构的稳定性；B选项缩小立柱的截面积，对稳定性没有影响；C选项降低衣帽架的高度，可降低重心，提高稳定性；D选项缩短衣帽钩的长度，使重心的垂线落在支撑面的范围内，可提高稳定性。答案B[变式4]如图所示为一款折叠式文具架，利用四边形的几何可变体系调节高度，为了提高其稳定性，以下措施中不正确的是()A.降低文具架的高度B.增大底部支撑面积C.采用较重的底座D.将其中的连接方式由铰连接改为刚连接解析根据本题意，D项改变连接方式后，折叠式文具架因为刚性连接而形体不可改变，违背了题意，D项错误，A、B、C三项都是增加其稳定性的措施。答案D【例5】孙丽对如图所示的户外垃圾桶结构进行改进。以下措施中不合理的是()解析A项、C项通过铰连接增大了垃圾桶的实用性，可行性比较好；B项改变底座的形状，提高了垃圾桶的稳定性，措施可行；D项降低外桶固定点，重心高于固定点连线，桶易翻倒，稳定性差，符合题意，故选D。答案D[变式5]小刘家的长木凳凳脚与凳板间的连接处出现了松动，以下加固方法中，既美观又有效的是()解析本题考查简单结构的设计。选项A、D在凳子侧面用铁钉固定木条的方法欠缺美观，而B、C相对较好；另外凳脚与凳板间松动用一根铁钉加固强度不够，连接处容易转动，效果不好。选项C的榫接效果较好。答案C【易混易错】构件的五种受力形式(3)受扭转：由大小相等、转向相反、作用面都垂直于杆轴的一对力偶所引起，表现为杆件的任意两个横截面发生绕轴线的相对转动。(4)受弯曲：由垂直于杆件轴线的横向力，或由作用于包含杆轴的纵向平面内的一对大小相等、方向相反的力偶所引起的，表现为杆件轴线由直线变为受力平面内的曲线。在结构中，载荷(即外力)、变形的关系是：载荷使结构变形，变形产生内力，载荷是“因”，变形和内力是“果”。没有外载荷，结构就不会有变形，因而也就不会有因变形而产生的附加内力。