通用技术学案
通用技术《技术与设计2》——江苏教育出版社
四、经典结构的欣赏
学习目标
1．学会观察结构的实用性和美。
2．能从技术和文化的角度欣赏并评价典型结构设计的案例。
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。
赏析结构设计作品，可从技术与文化两个角度进行。
技术的角度主要有：结构的使用功能的实现，结构的稳固耐用，结构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。
文化的角度主要有：结构的文化寓意与传达，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。
案例分析 赵州桥
赵州桥坐落于河北省赵县，跨洨水，隋大业年间由著名匠师李春修建，是当今世界上年代最久、跨度最大的敞肩型石拱桥。赵州桥结构新奇，造型美观。
技术角度： 1、功能
它是一座单拱桥，桥洞不是普通半圆形，而像一张弓，桥面平坦宽阔，成为“坦拱”，兼顾了水陆交通，方便了马车通行。
2、结构设计
赵州桥最大的科学贡献在于它的“敞肩拱”的创造。在大拱的两肩，砌了4个并列的小孔，既增大了流水通道、减小了流水冲力、加速泄洪，又节省了石料，减轻了桥身重力，增强了桥身的稳定性，保证了桥在1400多年的历史中，经受
住无数次洪水的冲击、8次大地震的摇撼以及无数车辆的重压。李春所设计的赵州桥，其结构的强度和稳定性科学合理。
3、技术施工
赵州桥的石拱由28道拱圈纵向并列砌成，每道拱圈可独立站稳，自成一体，既便于施工，又利于单独修补。这样大跨度的坦拱，对桥台水平推力很大，建造难度高。而桥台却是既浅又小的普通矩形，厚度仅为1.549m，由5层排石垒成，其地基是承载力较小的亚黏土。在这样的地基上，用这样小的桥台，建这样大跨度的石拱桥，在世界上是罕见的。
文化角度：
赵州桥的弧形平拱和敞肩小拱给人以巨身轻灵、跃跃欲飞的动感。桥两边的栏板和望柱上，雕有各种精美图案，刀法苍劲，造型生动，线条刚劲之中见柔和，稳重之中显轻灵，雄伟之中含隽永。主拱顶上有一块雕着龙头的龙门石，八瓣莲花的仰天石点缀于桥两侧。这些雕像，寄寓着大桥不受水害、长存永安的愿望。赵州桥在中外桥梁史上占有十分重要的地位，对我国以后的桥梁建筑有着深远的影响。
思考：赵州桥的“敞肩拱”设计给我们怎样的启示？还有哪些结构设计与此相似？
案例分析 飞檐
飞檐是中国古代建筑的屋顶结构的特色之一。屋顶的曲线，向上微翘的飞檐，使得原是异常沉重的屋顶，反而随着线的曲折，显出向上挺举的飞动轻快。
技术角度：
1、功能：飞檐和向外和向上探伸翘起的屋角，使十分庞大、高耸的屋顶显得格外生动而轻巧，扩大了采光面，有利于排泄雨水。
2、结构设计：以岳阳楼为例，岳阳楼三层建筑均有飞檐，挑出的飞檐由斗拱承托，承托飞檐的方木块叫做“斗”，托着斗的木条叫做“拱”。飞檐的造型并没有脱离建筑屋顶本身的结构功能而独立，其轮廓的和谐、对称都是在合理的
受力结构基础上所产生的。屋面凹曲，屋檐、屋角和屋顶的飞脊都是弯曲的，形成直线和曲线的巧妙组合。
3、技术施工：
岳阳楼是纯木结构，飞檐、斗拱及整个建筑没有用一钉一铆，仅靠木制构件的彼此接连，经受岁月的剥蚀而昂然耸立了上百年。飞檐、斗拱的结构之复杂，工艺之精美，令人惊叹。
文化角度：
飞檐的造型减轻了古建筑大屋顶的沉重感，使建筑静中有动，增添了建筑物飞动轻快的美感。飞檐造型传达出尊贵、凝重的寓意，体现了高贵华美的风韵，丰富了中国古代建筑文化。现代建筑设计师们对它也异常偏爱，使得这一特殊的中国古典建筑结构得以演变、改进和发展，并流传下来。
探究
中国古代建筑的结构多以木材为材料。请你从材料与构件的连接方式等角度，分析中国古代建筑稳固的原因。
案例分析 蛋形椅
丹麦设计师雅格布森的作品十分强调通过细节的设计，以达到整体的完美，他把家具、地板、灯具等的细节看成与建筑总体设计一样重要。1958年，他为斯堪的纳维亚航空公司旅馆设计的蛋形椅是他的典型代表作之一。
技术角度：
1、功能：在使用功能上，蛋形椅具有与其他椅子相同的功效。
2、结构设计：蛋形椅的结构简洁大方，独脚支架，支撑脚线条明快，均以不锈钢为材料，椅面和靠背是热压胶合板整体成型。
文化角度：
整体造型精练，雅致，具有雕塑般的美感和强烈的时代气息。这一设计改变了传统的实用主义设计理念，形成优雅的浪漫主义设计风格，导致了人们对家具的重新理解，引发了20世纪60年代新型家具的出现。
链接
《工业设计史》，何人可，北京理工大学出版社，2000年版。 《工业设计概论》，程能林，机械工业出版社，2003年版。 练习
1、查阅结构设计的资料，选择1—2个你所欣赏的案例，从功能、结构设计、材料和审美等角度进行简单分析。
2、查阅资料，从结构设计的角度，认识交通工具演变发展的过程，分析它们在造型、结构上的区别与联系，畅想未来的交通工具会有怎样的结构，并将你的研究成果和所思所想写成一篇技术小论文。
本单元小结
结构对自然界、技术领域和社会领域具有普遍意义。
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。结构构件的基本受力有拉力、压力、剪切力、扭转力和弯曲力。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。
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。
在物质文明、精神文明高度发展的今天，任何一种结构的设计已不仅仅局限于只满足它的使用功能。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。
综合实践
1、塔式起重机是工地常用的起吊机械，是悬臂结构设备。为使起重机正常工作，必须保证当起重机在起吊重物和不起吊重物时都不至于翻倒。我们可从力矩平衡的角度来讨论起重机的稳定条件。
假设机架自身的重力是W，作用线距右轨B的距离为e，起吊重力p的作用线距右轨B的最远距离为L，平衡重力Q的作用线距左轨A的距离为a，轨道A、B的间距为b。
在满载时，若平衡重力过小，起重机可能会绕B点向右倾倒；当空载时，若平衡力太大，起重机又可能绕A点向左倾倒。根据力矩平衡原理有：
当满载时，Qmin（a+b）=W.e+p.L； 当空载时，p=0，Qmax a=W（e+b）。
要使起重机在满载和空载时都不至于倾倒，请论证起重机左端的平衡力Q应满足的条件。
苏教版《通用技术(必修)》《技术与设计2》学案：1.4经典结构的欣赏
