结构设计赛参赛作品

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1、砂仓结构模型设计作品名称　参赛学校集美大学　参赛队员、、专业名称土木工程、土木工程、土木工程指导教师　福建省第三届大学生结构设计竞赛组委会二零一零年1.设计说明书现在建筑讲究简洁大方，这就是我们作品的起点和灵感来源。1.1方案构思本次结构设计大赛要求模拟设计一个沙仓结构模型。我们在认真研究了大赛的要求的前提下，做了充分的理论分析，查阅了大量的资料，通过足够的实验，充分利用了材料特性，并且考虑到建筑的实用和创新，精心制作了该模型，并命名为“模型充分利用了白卡纸的力学性能。借助白乳胶的强粘结力制作杆件，然后把杆件通过合理的交接方式连接起来，形成了一个受力大、空间整体性好、结构美观

2、的模型，给人以良好的视觉享受，该模型结构采用的是通过粘结加固成刚性节点，能承受较大的弯短作用。整个受力体系通过水平和竖直构件形成一个空间整体性非常好的结构，在主要的受力部位和接点处采用合理的措施予以加强，能有效的防止结构发生侧移。建筑的结构设计要做到安全、经济、合理，首先要选择最优的结构方案，其次进行合理的计算和构造，因此在模型的制作过程中要综合考虑各种因素进行结构选型；然后进行方案图的设计；再根据结构所承载的大小和特点，选择各个杆件截面的大小，进行受力分析，验算结构及构件的强度、刚度和稳定性，还要计算在满载的情况下，偏移大小是否超过限定值，最后进行设计的全面合理的分析。1.

3、2结构选型在结构体系的的选择中，我们以所学的理论知识为指导，以建筑要求为背景，系统的分析了传统的格构柱，空心箱形截面柱，圆管柱，框架结构，框柱桁梁，格构柱桁架梁，隅撑框架，带隅撑门式钢架，叠层门式刚架（施工轻型脚手架），两铰拱，三铰拱，单层或多层拱架，电塔桁架等多种自重轻的空间结构形式的优缺点，努力在严谨、务实的基础上，本着“取长补短”的原则，吸收了部分体系的优点，同时设法对部分体系的不足之处进行弥补和改进，从而提出了框架-斜拉组合体系。另外，考虑到模型制作和实际工程的差别，我们再设计过程中对模型所采用的体系做了适当的完善，使体系在该模型中更能发挥其优势。三角形是一个平面稳定

4、体系，所以我们要充分利用三角形的这一特性。因此我们采用三角柱，以及三角梁和三角底座。这样能充分保持结构的稳定型。使结构在承受竖向静载前提下，并有侧向位移量限制。因而要求结构具有足够的刚度，不致产生较大变形。采用这种结构，有以下优点：受力合理；造型新颖美观大方；用料少。在容器的选择上，同样容积就表面积而言，球形最小，圆柱形次之，棱柱形再次之，其次为其他各种异型。但球形不实际，因而采取圆柱形容器1.3特色容器与下部结构可为分体组装。上部为容器，下部为支架。主体结构都为三角形。没有小构件的连接，都为整体构成，争强了整体的稳定性。经过多次的实验，我们的得出节点是最容易破坏的部分，因此

5、我们对节点做了特殊处理，我们对柱与梁采用嵌入式的方案，使节点更加牢固。对于柱子也有我们的特色，我们采用了柱中柱的结构，使柱子更加牢固，不易折断和扭曲。同时我们利用纸带抗拉性强的特点，采用纸带斜拉的方式，使得支架不易放生侧移。2方案图2.1整体结构布置图正立面图侧立面图图1-1整体结构布置图2．2节点详图1节点详图2节点详3节点详图1-2节点详图2．3方案效果图柱的效果图3计算书3.1结构选型在支架的的选择上，我们知道支架的高宽比越小，结构越不易倾覆，（高为结构重心高度，宽为底部柱脚间的最远距离）我们经过多次的实验，最终确定了高为205mm,宽为120mm，的最优解。为了能使整

6、体结构稳定，我们采用了等边三角形，三根三角形柱在分别分布在三个顶点，使圆柱形地盘受力更加均衡，由于柱子受压易折断，所以我们用柱中柱结构使柱子刚度增加，不易折断和扭转。由于杆件的截面及长度要满足杆件受力不发生局部和整体不失稳要求，又要节省材料，最后我们选择的边长为9mm的正三角形柱。由于拉杆（带）不易失稳，可尽量多用拉杆。因此我们采用了纸带斜拉的方式，来防止它侧移，充分利用了纸带受拉不易失稳的性能。在容器的选择上，同样容积就表面积验，而言，球形最小，圆柱形次之，棱柱形再次之，其次为其他各种异型。但球形不好制作，因此我们选择了圆柱形的容器。我们知道，料仓窄而高：有利于减小重力偏心

7、影响，和减少水平受力结构，但仓底和侧壁压力会较大，且结构重心会较高不利于抗倾覆；而料仓宽而扁：不利于减少水平受力结构，不利于减小重力偏心影响，但仓底和侧壁压力会较小，结构重心低利于抗倾覆；我们经过多次多次的加载实验，最终选择了料仓的底为90mm,高为250mm的造型，这样就在重力偏心影响和抗倾覆中，取得了最优方案。3．2材料力学性能纸是一种特殊的材料，对其力学性能了解的较少，为了较为准确地得到其弹性模型，对各种层数的纸进行了实验，实验数据如表1—1、表1—2所示，由于数据离散性较大，纸的弹性模量与其厚度