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1.3结构设计


第一章
第三节

结构与设计
结构设计

技术与设计2

第三节
学习目标

结构设计

创意设计欣赏

创意设计欣赏

纸椅子

日本设计师设计的纸桥

结构

设计的重要性
日常生活中,没有丰富 的结构设计,产品将会 造型单一、功能单调,那 些大型建筑物、交通运 输工具等更是无法产生; 生产活动中,产品制造 技术、结构安全性及耐 久性评估、维修加固技 术等,都离不开结构的 设计和研究 。

结构设计的目标及要求
结构设计应以一种或几种功能的实现为 基本目标, 应满足设计规范, 满足使用者的基 本需要。

阅读:商业建筑的设计规范

门净宽度不得小 于1.4m,不应设 门槛。

? 儿童自行车的结构设计, 首先应以代步、锻炼 儿童的手脚协调能力为设计目标, 同时要满足 童车结构设计的国家标准和规范要求, 如自行 车的链轮、链条、车把、车闸有一定的要求, 否则设计应视为不合格。

室内楼梯每梯 段净宽不应小 于1.4m,踏步 高度不应大于 0.16m,宽度不 应小于0.28m。

轮椅坡道坡度不 应大于1:12, 两侧应设高度为 0.65m的扶手。

案例分析《户外广告牌的结构设计》

台 风 过 后

增加结构的强度 减少受力面积 改变结构的形状

加固支撑架、连接点 采用通风孔 采用立体环绕、流线设计

结构设计需要考虑的因素有很多,你认 为结构设计主要需要哪些因素?

小结:结构设计应考虑的主要因素有: 稳定性; 强度; 成本; 使用寿命; 美观; 安全因素; 功能; 经济因素等 无论在哪一类用途的结构设计中, 安全都是 至关重要的因素。

复习设计的一般过程
1.设计框图:
设计的过程 设 计

设计的交流

设计的评价

2.设计流程图:
发现与明确 问题 制定设计方 案

模型或原型 制作

优化和改 进

例 防烫锅盖扳手的发明
1、发现与明确问 题。 2、制定设计方案 3、模型或原型制 造 4、优化和改进

案例告诉我们: ①发明设计并不神秘,只要在生活中 多观察、多思考、多动手,就会有灵感; 要不怕困难和失败,反复修改,不断完善, 经过不断的努力才能成功。②发明创造是 否有价值、是不是新东西,还要做调查。 ③要分析是否科学、实用。④一件集智慧、 汗水的发明创造,别忘了申请专利,只有 获得专利才能有效地保护发明。

模型桥的结构设计
一、明确设计目标及要求 1、设计目标及要求:

①用木条制作桥梁模型,结构设计合理,造型美 观。②跨度不小于30cm,长度不限;桥孔高度不 低于15cm,桥面宽度不小于8cm,承载物的质量 不小于500g,承重时间15s以上。③荷载的质量与 桥自身重量的比例越大越好。 2、材料与连接方式:
材料以木条为主,粗绳、细绳为辅,连接方式不 限。

二 、形成初步设计方案
1、收集和整理信息,对有关桥梁信息进行整 理和分析。
2、发现问题: 桥受到压力时,桥面会弯曲变形。如果把 这些力传递到其他地方,就可以使桥面不过分 弯曲变形。 3、桥梁结构类型的选择。

欣赏:令人惊叹的世界十大桥梁

一、组成
桥梁上部结构由桥面、主梁和支座三部分组成。

1. 桥面

供车辆和行人直接行走的部分。铁路桥面有钢轨和轨枕支承 于纵、横粱系统的明桥面;有道碴糟板、道碴、轨枕、钢轨组成 的道碴桥面;有钢轨直接联结于桥面板或主梁上的无碴无枕桥面。

2. 主梁
桥梁的主要承重结构,是桥梁上部结构的主体。铁路桥的主 梁,一般为两片。小跨度的主梁间距不大,桥面可直接铺在主梁 上。也有采用多片主梁的。主梁可做成实腹的板梁,杆件连成的 刚架或桁架,主梁与桥面、联结系结合而成的箱梁。

3. 支座

桥梁上部结构的支承部分。其作用是将上部结构的支承反力 (包括竖向力、水平力)传递给桥梁墩台,并保证上部结构在荷 载的作用和温度变化的影响下,具有设计要求的静力条件。支座 有活动支座和固定支座两种,可用钢、橡胶或一定标号的钢筋混 凝土制作。橡胶支座是一种析型支座,具有重量轻、高度低、构 造简单、加工制造容易、用钢量少、成本低廉及安装方便等优点。

二、类型
按桥面置于上部结构的位置,桥梁上部结构可分 为上承式、下承式(穿式或半穿式)和中承式。上承 式、下承式和中承式的桥面分别置于上部结构的顶部、 底部和中间。按上部结构主梁的结构形式或主要承重 构件特征,桥梁上部结构可划分为板式梁、桁梁、拱 桥、钢架(构)和斜腿刚构、斜拉桥、悬索桥等类型。

各种桥梁结构 教材p27

★桥梁结构类型

钢索斜拉桥:桥上的钢索直接承载桥板的荷载, 并将这一荷载传导至塔架和桥墩。 桁架桥:桁架框承载桥板的荷载。 悬索桥:桥板通过吊缆系于粗悬索上,悬索末端 固定于堤岸,悬索将荷载传导至系悬索的塔架。 讨论与分析 用头脑风暴法进行讨论
1、桥梁为什么会做成以上的各种结构形式。 2、形成你的设计方案,说说你的方案设计的理由。 3、怎样使你的桥梁模型既轻又承载大。

三、模型制作

四、检测、优化和改进设计 1、试验检测 2、优化和改进设计 五、评价
设计与实践

学生作品

测试评价

承重性测试

欣赏

世界首座弧形钢塔斜拉桥南京建成通车

07年5月13日,法国马拉松赛参 赛者在世界最高斜拉桥上飞奔。

该桥横跨法国南部城镇密佑附 近的塔恩河上的山谷,高343米, 甚至高过了埃菲尔铁塔而且仅 仅比帝国大厦低38米,堪称世 界最壮观的公路桥。密佑高架 桥长2460米,整个结构耗费 钢材36000吨,占大桥重量的 四分之一,其他部分是用混凝 土建造的。

美国旧金山金门大桥最著名的悬索桥

英国伦敦塔桥(Tower Bridge)

布达佩斯大桥

上海杨浦大桥

世界最大斜拉桥-苏通长江公路大桥

杭州湾跨海大桥

杭州湾跨海大桥北起嘉兴市海盐郑家 埭,跨越宽阔的杭州湾海域后止于宁波市 慈溪水路湾,全长36公里,是目前世界上 已建或在建的最长的跨海大桥。

大连星海广场马栏河桥

桥功能问题分析:

桥功能问题分析:

桥功能问题分析:

桥功能问题分析:

产品安全问题

产品的成本问题

产品设计美观问题

泰顺廊桥的结构原理: 廊桥结构的基本组合单元是六根杆件,纵向四根、横向 两根,平面呈“井”字形。利用受压。 产生的摩擦力, 构件之间越压越紧。这种结构,不用钉铆,只需用相同规 格的杆件,别压穿插,搭接而成

泰顺廊桥的结构原理示意图

泰顺廊桥欣赏

泰顺廊桥欣赏

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