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1.3简单结构的设计


三 简单结构的设计

在我们的日常生产生活中,如果没有丰富 的结构设计,我们的生活就会单调而乏味; 如果没有丰富的结构设计,我们的生活会黯 淡无光;如果没有丰富的结构设计,我们将 生活在没有色彩的世界里。因此,结构设计 对我们的日常生产生活起着极其重要的作用。

1.结构设计的目标及要求

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求。
代步、 锻炼手脚 链轮和链条不可裸露 车把车闸内距不超 6cm,外距不超8cm 外形、色彩 等

功能 例:儿童自 行车的结构 设计 规范 基本需求

一项产品在结构设计时不仅要考虑其功能或 目标的实现,还应注意产品结构设计的国家标准和 规范要求。

商业建筑设计规范 商店营业厅的出入门、安全门净宽度不应 小于1.40m,不应设置门槛。 营业部分的公用楼梯、坡道应符合下列规 定: (1)室内楼梯~~~ (2)室外台阶~~ (3)轮椅使用的坡道~~

? 【马上行动】列举你所知道或听说过的关于

结构设计类的国家标准或规范。
生活中: 铅笔的设计标准、饮料包装盒的食品安全标志等 。

工农业生产中:儿童玩具安全规范、药品名称规范等



桥功能问题

桥功能问题

桥功能问题

桥功能问题

成本问题

安全问题

美观问题

2.结构设计应考虑的主要因素 功能 成本 强度 稳定性 个性化需要

结构 设计
美观

寿命 安全 等```

(观察:桥梁结构设计所考虑的因素!)

?

【案例分析】户外广告牌结构设计中的抗风问题

在户外广告牌的结构设计中,应该考虑其抗风性能,以减小 正面风的压力。请你就户外广告牌设计中的抗风问题,提出 两种以上可行的方案

设计方案 方案1 方案2 方案3

内容
增加结构的强度 减小受力面积 改变结构形状

实现的方式、方法、途径
加固支撑架、连接点 采用通风孔 采用立体环绕

3 简单结构的设计案例
斜拉桥作为一种拉索体系,比梁式桥的跨越能力 更大,是大跨度桥梁的最主要桥型。 斜拉桥由索塔、主梁、斜拉索组成。索塔型 式有A型、倒Y型、H型、独柱,材料有钢和混 凝土的。斜拉索布置有单索面、平行双索面、斜 索面等。

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。

杭州湾大桥的设计方案

杭州钱江大桥结构

稳定性\强度\成本\功能\美观\个性化需要\寿命\安全等

著名桥梁设计

多瑙河桥是跨越 多瑙河的一座混 凝土斜拉桥,全 长406m,通航 孔177m,截面 采用具有较好的 抗风和抗震性能 的箱形截面。

稳定性\强度\成本\功能\美观\个性化需要\寿命\安全等

著名桥梁设计 福斯湾悬臂钢桁 架桥位于英国苏 格兰东海岸,为 19世纪末期世界 上最大的双线铁 路、悬臂刚桁架 桥,该桥1883年 开工,1889年竣 工。

稳定性\强度\成本\功能\美观\个性化需要\寿命\安全等

著名桥梁设计 高明桥是一跨 越西江的大型 公路桥,主通 航孔采用中承 式钢管混凝土 拱,引桥系钢 筋混凝土肋拱, 属于弓形拱桥。

稳定性\强度\成本\功能\美观\个性化需要\寿命\安全等

著名桥梁设计 维拉札诺桥位 于美国纽约, 是跨越维拉札 诺海峡的双层 公路悬索桥。 双面悬索,每 面均为双索

稳定性\强度\成本\功能\美观\个性化需要\寿命\安全等

工艺品设计

4.案例:简易相片架的设计

(1)设计要求: (2)设计分析: (3)设计准备: (4)设计方案:

相框的设计~~ 支架设计~~ 相框与支架的连接~~ 稳定性\强度\成本\功能\ 美观\个性化需要\寿命\安全 等

相片架设计方案A

方案B

方案C

创意相框设计

创意相框设计

结构设计的目标和主要因素
结构设计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 本需求。 主要因素:稳定性、强度、安全因素、 审美需求、个性需要、成本、使用寿命等等

经典结构的欣赏
优秀的结构设计不仅表现在结构的
实用功能上,也表现在形式上,特别是功能 与形式 的统一上。古今中外许多能工巧

匠把结构的功能与形式恰当地结合起来,
形成了一些经典的结构。

如何赏析结构设计作品?
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。

阅读:课本30页案例分析赵州桥

赵州桥又名安济桥,建于隋大业(公元605-618) 年间,是著名匠师李春建造。桥长64.40米,跨径 37.02米,是当今世界上跨径最大、建造最早的单 孔敞肩型石拱桥。因桥两端肩部各有二个小孔,不 是实的,故称敞肩型,这是世界造桥史的一个创造 (没有小拱的称为满肩或实肩型)。赵州桥距今已 1400年,经历了10次水灾,8次战乱和多次地震, 特别是1966年邢台发生的7.6级地震,邢台距这里 有40多公里,这里也有四点几级地震,赵州桥都没 有被破坏,著名桥梁专家茅以升说,先不管桥的内 部结构,仅就它能够存在1400多年就说明了一切。 1963年的水灾大水淹到桥拱的龙嘴处,据当地的老 人说,站在桥上都能感觉桥身很大的晃动。据记载, 赵州桥自建成至今共修缮8次。

饕餮,最贪吃,能吃能喝,常饰于鼎的盖子 上。因它能喝水,几乎在古代桥梁外侧正中都 能见到,防止大水将桥淹没。 赵州桥栏板上的饕餮(仿隋朝栏板)

1991年9月,赵州桥被美国土木工程师学会选定 取为第十二个“国际土木工程里程碑”,并在桥北 端东侧建造了“国际土木工程历史古迹”铜牌纪念 碑。

案例分析: 飞檐、斗拱 (课本31页)

岳阳楼

黄鹤楼
飞檐5层,从 楼的纵向看各层 排檐与楼名直接 有关,形如黄鹤, 展翅欲飞。整座 楼的雄浑之中又 不失精巧,富于 变化的韵味和美 感。

斗拱是中国木构架 建筑特有的结构构件, 在结构上挑出承重,并 将屋顶的大面积荷载经 斗拱传递到柱上。它有 一定的装饰作用,又是 屋顶和屋身的过渡。此 外,它还是封建社会森 严的等级制度的象征和 重要的建筑尺度衡量标 准。斗拱一般使用在高 级的官式建筑中,称为 大式建筑。因为斗拱的 重要性,历代建筑对它 十分重视,使它成为判 断建筑时代的重要标志 之一。

斗拱

应县木塔

释迦木塔位于应县城内西 北佛宫寺内,俗称应县木塔。 建于辽清宁二年(公元1056 年),金明昌六年(公元1195 年)增修完毕。是我国现存最 高最古的一座木构塔式建筑。 为全国重点文物保护单位。 应县木塔的设计,广泛采 用斗拱结构,全塔共用斗拱54 种,每个斗拱都有一定的组合 形式,设计科学严密,构造完 美,巧夺天工,是一座既有民 族风格、民族特点,又符合宗 教要求的建筑,在我国古代建 筑艺术中可以说达到了最高水 平,即使现在也有较高的研究 价值。

太和殿俗称“金銮殿”,殿高35.05米,为重檐庑殿式,面积 2,377平方米,共55门,72根大柱,其中6根是缠龙金柱,是宫中最高大 的建筑

中和殿。在太和殿举行大典时,皇帝先到中和殿稍事休息, 更衣后再到太和殿。

保和殿。每年除夕,清代皇帝在保和殿举行宴会,赐宴外藩、蒙 古王及文武大臣。这里也是考状元的地方,殿试由皇帝亲自命题, 前十名的卷子还要由皇帝亲自阅看,前三名分别为状元、榜眼、 探花,赐进士及第。

重脊的顶端为骑凤仙人,后面依次排列鴟吻(音吃吻,龙的九子 之一)、狮子、天马、海马、狻猊、狎鱼、獬豸、斗牛、行什。装 饰物越多,建筑等级越高。太和殿是我国唯一有十个饰物的建筑。

中国古代建筑的特点
中国古建筑以木材、砖瓦为主要建筑材料,以木 构架结构为主要的结构方式。此结构方式,由立柱、 横梁、顺檩等主要构件建造而成,各个构件之间的结 点以榫卯相吻合,构成富有弹性的框架。木构架结构 有很多优点。首先,承重与围护结构分工明确,屋顶 重力由木构架来承担,外墙起遮挡阳光、隔热防寒的 作用,内墙起分割室内空间的作用。由于墙壁不承重, 这种结构赋予建筑物以极大的灵活性。其次,有利于 防震、抗震。木构架结构很类似今天的框架结构,由 于木材具有的特性,且构架的结构所用斗拱和榫卯又 都有若干伸缩余地,因此在一定限度内可减少由地震 对这种构架所引起的危害。“墙倒屋不塌”形象地表 达了这种结构的特点。

阅读:案例分析

蛋形椅(课本32页)

阿纳?雅格布森被认为是20世纪丹 麦最有成就的建筑师,室内设计师, 家具设计师和手工艺品设计师,也是 仅有的几个将自己的名字镌刻在建筑 与设计这两个领域历史里的设计师。 他的作品不仅是博物馆中的经典藏 品,更成为丹麦人日常生活中不可缺 少的一部分,如一个杯子或者一盏壁 灯。

练习:课本33页

盖里椅

功能:在使用功能上,盖里椅具 有其他椅子相同的功效,唯一的缺点 是没有扶手,而且椅子面过于平直, 坐久了人会觉得不舒服。 结构设计:盖里椅结构上简洁大 方,线条明快,有流动感。占地面积小, 却十分平稳。但椅子的旋转性差,不 能随意转动使得它灵活性也差。 制造技术:盖里椅要达到整体统 一的完美线条和弯曲效果,还要考虑 到重心的位置高低和椅子承受能力的 大小,对制造来说,是一次挑战。 审美:盖里椅的结构传达出一种 盘旋上升、奋发向上的精神,具有雕 塑般的美感和强烈的时代气息,形成 了优雅的浪漫主义设计风格。

作为当代杰出设计大师雅格布森 的设计作品,盖里椅流畅柔软的线条 带给人轻松的心情,金属的质感透过 视觉冲击人们的内心。坐着的人在不 知不觉中陷入雅格布森那宁静而又充 满想象的世界。 “最好的设计便是 没有设计。”正如这句话一样,盖里 椅的设计其实算不上设计,但它确给 了人们另一番感受。

单元小结
1、结构对自然界、技术领域和社会领域具有普遍意义 ? 2、从力的角度来看, 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。 ? 3、结构构件的基本受力有受拉、受压、受剪切、受扭 转和受弯曲。 ? 4、结构类型主要有实体结构、框架结构和壳体结构。 不同的结构类型有不同的受力特点。现实生活中遇到的 结构更多的是若干结构类型的组合。
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5、结构的稳定性和强度是结构设计必须考虑的重要内 容,二者相互联系,相互影响。结构的稳定性主要取决于 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。结构的强度主要取决于结构的组成 形式、构件的几何形状、截面形式、材料以及构件的连 接方式等。 ? 6、在进行结构设计时,必须明确设计的目标和要求, 以实现一种或几种功能为基本目标,满足国家标准和设 计规范,必须抓住主要因素,如功能、稳定性、强度、 美观、成本、安全、个性化需要等。
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7、结构设计中的美学因素、环境因素、安全因素以及 时尚、个性、文化等都已成为人们进行结构设计时必须 综合考虑的重要因素。结构的牢固、稳定、简约、和谐、 美观是结构设计不变的追求。


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