桥梁结构设计理论方案
作品名称途锐参赛学校大连交通大学
参赛队员周权峰、袁彬、魏剑锋、
赵桐玉、杨馨胜专业名称土木工程指导教师张涛
大连交通大学结构设计竞赛组委会
二○一一年
作品简介
考虑到本次竞赛题目要求为两跨双车道桥梁，在移动荷载以及均布静荷载作用下的加载，根据所学专业理论知识，认识到主要应该解决的是桥梁跨中的抗弯问题以及细节的抗扭问题、主梁的局部稳定性和支座处的抗剪能力。
从全国各高校的比赛情况来看，大多数模型均采用空腹式梁—桁架组合结构。这种桥型不仅制作简单、计算方便、理论与实际吻合情况较好，而且可以通过变桁高来实现竖向抗弯刚度沿桥长方向的变化，从而最大程度减轻结构自重。
在主梁类型的选择上我们曾考虑两种截面形式——单箱双室截面和空心圆形截面。在截面面积及杆件厚度相等的情况下（即控制“自重影响”这一变量），容易验证单箱双室截面比空心圆截面惯性矩大40%以上。此外，前者节点处理较圆形截面简单，故最终可选用单箱双室截面。
注：作品简介应包括对方案的构思、造型和结构体系及其他有特色方面的说明（可加页）。
结构承重验算1.材料的强度特性
我们查阅了浙江大学土木系对结构设计大赛材料的性能试验数据，如下：
1
5
2
( 1 )( 2 )0.00 3.12
0.003.12
2.结构整体受力分析
我们对支座实际的约束情况加以分析，得到进行结构力学理论计算的杆件约束体系如下：
考虑到此次大赛规则有变，加载了均布的静荷载。联系所学桥梁知识对主梁的连续及非连续不同情况做了对比，（单位力）
a. 中间为简支非连续梁在均布荷载下的弯矩图：
1.00
1.001
5
2
( 1 )
( 2 )5.00
5.00
M 图
1
5
2
( 1 )( 2 )-2.08
1.04
-2.08
-2.081.04
b.中间为简支连续梁在均布荷载作用下的弯矩图:
1
5
2
( 1 )
( 2 )
m =1m =1
M 图
由上述受力分析可知在单位均布荷载作用下，连续梁的跨中最大弯矩较小，仅有1.04NM,但是支座处弯矩交大，为2.08NM ；而非连续梁的跨中最大弯矩为较大的3.12NM ，但是支座处弯矩为0。综合考虑不同情况下弯矩的影响，我们选择了中间连续梁的形式，因为这样整个梁的弯矩承受较小，只需在支座处稍加强即可，达到节约材料、减轻自重的目的。
C.移动单位荷载作用下距左端1/8处截面弯矩影响线：（左右对称）
( 1 )( 2 )
2
15
D.移动单位荷载作用下中间支座处截面弯矩影响线：
( 1 )( 2 )
2
15
3.荷载简化
由于计算机模拟分析纸质桥梁模型的局限性，我们对计算模型进行了下列简化和假定：
1.采用空间梁单元模拟桁架结构；
2.车轮荷载按横向线集度荷载在两片主桁间进行分配，等效为作用在纵梁上的集中荷载；
3.不考虑桥面板参与受力；
4.忽略桥面及桥面系局部加劲构造的作用；
5.两跨受力模式一样，仅取一跨进行计算分析。
应该承认，上述简化和假定会带来一定的计算误差。考虑到理论分析用于纸质模型的指导性作用，这样的简化和假定是可以接受的。
采用简化计算模型，考虑将小车荷载转化为加载在左右两根纵梁上的移动点荷载来计算，将总重为100N的小车荷载简化为加载在两根纵梁上的竖向点荷载，即左右两个纵梁分别加载40N 和10N的力，简化后的等价小车荷载模式如图3所示。
图1 简化后的小车荷载（单位：mm）
4.模型单元编号
桁梁模型单元的编号见图2、图3。鉴于纵梁的重要性，每节间的纵梁划分为3～5个单元；为使计算便捷，将其余杆件均视作一个单元。
图2 纵梁单元编号
图3腹杆单元编号
5.纵梁受力情况及挠度
腹杆单元可近似按轴心受压构件计算，根据Midas 软件的桁架单元内力分析结果可知53
号腹杆单元为控制单元；纵梁单元同时受轴向应力、弯曲应力和剪应力的作用，根据软件的应力分析结果可知68号梁单元为控制截面；跨中挠度的大小也为本次模型设计成功与否的关键因素。
模型的53号、68号单元内力和跨中挠度计算结果如表4所示：
表4： 单元内力和跨中挠度计算结果
中心距
53号腹杆 轴力(N)
68号纵梁轴向应力(MPa) 68号纵梁弯曲应力(MPa) 68号纵梁剪
应力(MPa) 跨中挠度
（mm ） 150mm
61.6291
3.6 16.7 2.6 11.03
腹杆轴力 221161.6291 5.90/14/10.44
c N N mm f N mm A σ=
==<= 采用第四强度理论计算模型68号纵梁单元的相当应力：
22222213(3.616.7)3 2.620.8/21/r c N mm f N mm σστ=+=++?=<=
6. 47号纸带单元截面尺寸的选取
基于浙江大学结构设计大赛的材料试验结果和补充试验数据，并参考有关资料，拟定8mm
宽的纸带的性能参数如表5所示。
表5 材料性能参数
名称 层数 面积 弹性模量
极限拉压应力（N/mm 2）
白卡纸1 1 0.3×8=2.4mm 2 1130 22.2/7.0 白卡纸2 2 0.6×8=4.8mm 2 1145 44.0/14.0 白卡纸3 3 0.9×8=7.2mm 2 1600 66.0/21.0 白卡纸4
4
1.2×8=9.6mm 2
1960
88.0/28.0
桥梁模型结构的各杆件单元采用不同层数的白卡纸制成，软件分析计算中采用表6中所列参数。
表 6 单元几何参数表（单位：mm ）
项目 材料 截面形状 宽 高
厚
纵梁 白卡纸3 矩形 9 10 0.9 横梁 白卡纸2 矩形 9 10 0.6 腹杆 白卡纸1 矩形 10 6 0.3 下弦横联 白卡纸1 三角形
边长为8 0.3 纸带 四层纸带 白卡纸4 矩形
8 1.2 1.2 三层纸带 白卡纸4 矩形
8 0.9
0.9
47号纸带单元为桁架单元，主要承受拉力，由Midas 分析结果得其轴力为126.87N 。 1) 选取一层白卡纸： 22126.8752.86/[]22.2/2.4
F N mm N mm A σσ=
==>=，不满足要求； 2) 选取二层白卡纸：
22126.8726.43/[]44/4.8
F N mm N mm A σσ=
==<=，满足要求； 综上可知，两层8mm 的白卡纸可以满足要求，但处于结构的构造要求和47号纸带单元对结
构的重要性，最终我们选定47号纸带单元采用三层8mm 的纸带。
注：结构承重验算应包括结构选型、计算简图、荷载分析、内力分析、承载能力估算等（可加页）。
作品简图
我们最终采用的方案结构体系为两跨简支鱼腹式桁梁桥，为无竖杆的三角形桁架，模型按1015mm＋1015mm等跨布置，全长2030mm，宽200mm。两纵梁中心距为130mm，桥面板自纵梁外缘向外各悬挑30mm，实际通车桥面宽200mm。纵梁采用单箱截面，梁高10mm,箱宽9mm；横梁也采用单箱截面，不等间距布置，梁高10mm，宽9mm；腹杆为不等节间布置，截面采用6mm×10mm矩形空心管；下弦杆采用纸带，尺寸高1.2mm，宽8mm；下弦跨中横联采用正三角形截面，边长为8mm；桥面采用经厚薄处理的整块纸张连续铺设。图1～2分别为最终设计的立面、平面及各杆件截面示意图。
图1 立面布置示意（不包括桥面和局部加劲构造单位：mm）
图2 平面布置示意（不包括桥面和局部加劲构造单位：mm）
注：作品简图应包括结构整体布置图、主要构件详图和方案效果图（可加页）。
第六届全国大学生结构设计竞赛赛题 1．命题背景 吊脚楼是我国传统山地民居中的典型形式。这种建筑依山就势，因地制宜，在今天仍然具有极强的适应性和顽强的生命力。这些建筑既是我中华民族久远历史文化传承的象征，也是我们的先辈们巧夺天工的聪明智慧和经验技能的充分体现。 重庆地区位于三峡库区，旧式民居中吊脚楼建筑比比皆是。近年来的工程实践和科学研究表明，这类建筑易于遭受到地震、大雨诱发泥石流、滑坡等地质灾害而发生破坏。自然灾害是这种建筑的天敌。 相对于地震、火灾等灾害而言，重庆地区由于地形地貌特征的影响，出现泥石流、滑坡等地质灾害的频率更大。因此，如何提高吊脚楼建筑抵抗这些地质灾害的能力，是工程师们应该想方设法去解决的问题。本次结构设计竞赛以吊脚楼建筑抵抗泥石流、滑坡等地质灾害为题目，具有重要的现实意义和工程针对性。 2．赛题概述 本次竞赛的题目考虑到可操作性，以质量球模拟泥石流或山体滑坡，撞击一个四层的吊脚楼框架结构模型的一层楼面，如图2.1所示。四层吊脚楼框架结构模型由参赛各队在规定的时间内现场完成。模型各层楼面系统承受的竖向荷载由附加配重钢板实现。主办方提供器材将模型与加载装置连接固定（加载台座倾角均为o 30θ=），并提供统一的测量工具对模型的性能进行测试。 图2.1.第六届全国大学生结构设计竞赛赛题简图 配重1M 配重2M 配重2M 后固定板 前撞击板 螺杆 钢底座 钢架A 钢架B 不锈钢半圆滑槽 模型部分（含部分加载装置） 加载台座 θ θ 加速度传感器 螺杆 硬橡胶
3．模型要求 图3.1.模型要求示意图 图 3.1模型设计参数取值表 q o 30 0L 20cm > —— H 1cm 99± L < 24cm —— q 配重1M 配重2M 配重2M 前撞击板 后固定板 底板 模型平面尺寸要求示意图 要求平整，且与前撞击板端头有效接触面积不小于22cm 要求平整，且与后固定板端头有效接触面积不小于22cm 底板示意图 允许固定区域 硬橡胶
桥梁结构设计理论方案 桥梁结构设计理论方案作品名称方舟桥参赛学校黑龙江八一农垦大学参赛队员专业名称土木工程、土木工程、土木工程土木工程、指导教师黑龙江省大学生结构设计竞赛组委会二○一一年目录模型方案说明11、材料12、设计思路13、外形选择24、比赛设计要求2结构设计说明21、参考资料22、材料力学性能估计33、结构选型34、截面选用45、荷载分析56、内力分析及计算简图67、试验研究98、承载能力估算99、破坏分析10模型方案说明1、材料桐木、502胶水，实际制作过程中常需在木材上涂胶，所用材料实际是木胶复合材料，其受拉时呈现线弹性和脆性，木材顺纹受拉弹性模量为，木材顺纹抗拉强度设计值为； 2、设计思路众所周知，材料在受拉力的情况下能够最充分的发挥强度，因此在结构的设计中尽可能多的利用木材的抗拉性能，充分发挥502胶水较强的抗剪能力，以及截面较为开展的木材较好的抗压能力，应用桁架结构设计一座质量尽可能小但承载能力尽可能大的木桥。因此，采用由规则矩形拼成的工字型木杆作为支撑桥面板的主梁，利用4*6的矩形木杆作为腹杆，其中竖杆主要受压； 应用粘合后的薄木片作为鱼腹式下弦的受拉构件。上下桥面采用梯形连接，减少材料用量。 3、外形选择模型跨度：1200mm模型长度：1300mm模型宽度：180mm模型高度：180mm结构形式：梁—桁架组合结构模型重量：130.77g 4、比赛设计要求几何尺寸要求(1)模型长度：模型有效长度（即悬空部分，也就是两侧可升降平台端部距离）为1200mm，两端提供竖向和侧向支撑。对于竖向支撑，每边支撑长度为0-70mm（起侧向支撑作用的侧向支撑挡板可左右活动，距离升降平台边缘距离范围为50-70mm，即距离升降平台边缘最远为70mm，最近为50mm，当模型端部支撑长度不足50mm时，则不能提供侧向支撑，仅能提供竖向支撑），如下图2所示。 (2)模型宽度：在模型有效长度范围内（中央悬空部分），模型宽度应不小于180mm，最宽不应超过300mm； 在支座范围内，宽度不限，但不应超过320mm。 (3)模型高度：模型上下表面距离最大位置的高度不应超过400mm； 为方便小车行驶，中央起拱高度不应超过40mm（中央起拱高度指未加载时，对于放置好的模型，端部构件上表面与模型中央起拱最高处构件上表面的距离）； 端部支座位置处的高度不应超过150mm。 2.2结构形式要求对于结构形式没有特定要求，桥面设置两个车道，每个车道宽不得小于90mm，因两车道之间设有行车导索，所以车道之间不能有立柱、拉索一类的构件。 结构可以仅采用竖向支撑的方式，也可以采用竖向和侧向同时支撑的方式来实现约束，如果模型制作失误，不能够完成约束和加载，后果由参赛队伍自行承担。 结构设计说明1、参考资料《结构设计大赛细则》《木结构设计规范》《桥梁工程》2、材料力学性能估计桐木作为模型材料，其力学性能特点是受拉性能良好，抗撕裂能力差，抗弯压能力较弱，将木材粘合成横截面较大的材料后，可承受一定的弯矩，但受长细比的限制，多为压杆失稳状态的受力破坏。 502胶的粘接性能：木材粘接时原来的性质会发生改变，木材变得脆而且易
结构设计大赛心得 依稀记得第一次接触结构设计大赛在我们的力学课上，当时的任课老师一再地强调这个比赛对我们自身以及学院的重要性，还特别地说此次比赛是首次允许新生参加，鼓励我们积极参与其中。对于我们2010级新生来说，理论上的知识当然比不上那些学长学姐了，更别提实际操作经验了，然而参加这个比赛必定是要投入大量的人力物力的，有很大的可能到最后换来的不会是奖牌。但是我们2010级新生骨子里有着初生牛犊不怕虎的精神，就算再累再苦，我想我们也会坚持下去的。为培养大学生的创新思维﹑实际动手能力和团队协作精神，增强大学生的实践与工程结构设计能力，丰富校园活动、学术氛围，促进大学生互相交流与学习，同时，为提高工科类学生对力学学习的兴趣，开拓学生的视野，激发学生对结构力学问题的探讨，提高力学知识水平以及创新能力。 一开始我们组队的时候就出现许多问题，到底是同专业的人一起组队呢，还是选择外班的人。随着我们模型制作工作的推进，类似这样琐碎的小问题不断地出现，真的，有那么一瞬间有想过要放弃，但是看着团队的成员们在苦苦思索解决问题的办法时，再想想当时我们决定要参加比赛时的雄心壮志，只要我们相信自己，我们一定能行。在制作过程中让我印象最深刻的一次是我们在做加载盒的底部时，没有考虑全面，导致加载盒的质量过重了。那个时候这真的像是一盆冷水浇到了我们头上，当时因为还有多的材料，我们有打算重新做一个加载盒的意向，因为大家意见不一致，最后小组成员开会后决定，只能靠砂纸把底部木片交接的地方磨薄。考虑到时间这个因素，这真的是个浩大的工程呢，我觉得在那次以后大家更加团结了，我们似乎看到了希望的曙光。 虽然大赛已经过去了有些日子了，但是我仍然记得我们在制作模型时的酸甜苦辣，记得模型刚制作完成时的欢呼雀跃，记得那次加载时它的坚强挺立，记得拆卸它是眼眶里浓浓的不舍…… 一路坚持下来，我们取得了一点成绩，是信念在支撑着我们做事，这点在队长的身上体现地淋漓尽致，一旦被激发起斗志，我也是个不服输的人，现在仍然很清楚地记得省赛选拨时我们三个是怎样凭着一股韧劲儿在一个星期的时间里让模型有了质的飞跃，那种为了目标竭尽全力的干劲儿只有亲身体会的人才懂得其中的乐趣。我的秘籍——坚持！就模型比赛本身而言，可以简单概括为：多想，多做，多问，遇到困难措手不及也绝不放弃最初的目标。努力的过程是自己的，结果是别人给的。 人越自信就越宽容，眼界越开阔就越能客观理智地看待问题解决问题。 我非常喜欢一句话：这个世界上没有任何人任何事是事先为你准备好的。它告诫我世间万物瞬息万变，纵然发现自己拥有很多，也必须时刻抱有危机意识，激励自己保持一颗上进的心，不断进取，对人对物皆如此，好在其中不变的是你能够掌控自己。 逆水行舟，不进则退。知足常乐，但决不安于现状！ 英语邮箱jianzhu10_english@https://www.doczj.com/doc/534212565.html, 密码jianzhu10
第十届全国大学生结构设计竞赛赛题 大跨度屋盖结构 随着国民经济的高速发展和综合国力的提高，我国大跨度结构的技术水平也得到了长足的进步，正在赶超国际先进水平。改革开放以来，大跨度结构的社会 需求和工程应用逐年增加，在各种大型体育场馆、剧院、会议展览中心、机场候机楼、铁路旅客站及各类工业厂房等建筑中得到了广泛的应用。借北京成功举办2008奥运会、申办2022冬奥会等国家重大活动的契机，我国已经或即将建成一大 批高标准、高规格的体育场馆、会议展览馆、机场航站楼等社会公共建筑，这给我国大跨度结构的进一步发展带来了良好的契机，同时也对我国大跨度结构技术水平提出了更高的要求。 2总体模型 总体模型由承台板、支承结构、屋盖三部分组成(图-1) 加载区域 图-1模型三维透视示意简图 2.1承台板 承台板采用优质竹集成板材，标准尺寸1200mm>800mm，厚度16mm，柱 底平面轴网尺寸为900mm>600mm，板面刻设各限定尺寸的界限：
(1)内框线：平面净尺寸界限，850mr> 550mm；
（2） 中框线：柱底平面轴网（屋盖最小边界投影）尺寸， （3） 外框线：屋盖最大边界投影尺寸， 1050mm X750mm 承台板板面标高定义为土 0.00。 2.2支承结构 仅允许在4个柱位处设柱（图-2中阴影区域），其余位置不得设柱。柱的任 何部分（包括柱脚、肋等）必须在平面净尺寸（850mmx 550mm ）之外，且满足 空间检测要求。（即要求柱设置于四角175mm 125mm 范围内。） 柱顶标高不超过+0.425 （允许误差+5mm ），柱轴线间范围内+0.300标高以 下不能设置支撑，柱脚与承台板的连接采用胶水粘结。 2.3屋盖结构 屋盖结构的具体形式不限，屋盖结构的总高度不大于 125mm （允许误差 +5mm ），即其最低处标高不得低于0.300m ，最高处标高不超过0.425m （允许误 差 +5mm ）。 平面净尺寸范围（850mmx 550mm ）内屋盖净空不低于300mm ，屋盖结构 覆盖面积（水平投影面积）不小于900X300mm ，也不大于1050X750mm ,见图-3。 不需制作屋面。 屋盖结 构覆盖面积（水平投 影面积）不小于900>600mm ，也不大于 1050X750m m 。但不限定屋盖平面尺寸是矩形，也不限定边界是直线。 屋盖结构中心点（轴网900X300mm 的中心）为挠度测量点。 2.4剖面尺寸要求 模型高度方向的尺寸以承台板面标高为基准，尺寸详见图 -4、5。 900mm >600mm ； (I ； ② 图-2承台板平面尺寸图 、柱脚内界 口 g □ Trfrii?尺寸范应 （85Gi550} 〔柱脚不睜进入谀范 柱位 12UW
结构设计大赛策划书 结构设计大赛策划书（一） 一、竞赛目的 结构设计大赛旨在多方面培养大学生的创新思维和实际动手能力，培养团队精神，增强大学生的工程结构设计与实践能力，丰富校园学术氛围，促进交流与学习。 二、竞赛题目 专业组:输电塔结构模型设计与制作。 趣味组：稳立鸡蛋三．材料材料为203g白卡纸、腊线、白胶，固定模型的底板为木工板。(均由大赛组委会统一发放) 四、竞赛安排 1、参赛对象和形式 参赛对象：山东建筑大学全日制在校本科生、研究生。 参赛形式：规定以小组形式参赛，每组应由2-5人组成。 2、时间安排 (4)、本次结构设计大赛的加载及决赛答辩将同时举行,具体时间、地点以及其他详情大赛组委会将以海报形式予以通知,请随时关注、 3、参赛队培训 竞赛组委会在报名截止后将举办有关建筑结构方面的讲座，对本次竞赛题目答疑，对以往竞赛进行讲评，并邀请有关老师对本次结构设计竞赛进行指导，还将特邀以往竞赛成绩优秀者与参赛选手交流。相关安排将以海报形式通知，敬请关
注。 五、竞赛要求 1、参赛要求 (1)结构设计竞赛内容应包括理论设计方案和结构模型两部分。 (2)每个参赛队只能提交一份作品，并命名。 (3)参赛学生只允许参加一个参赛队，各队应独立设计、制作。竞赛期间，指导教师不得直接参与参赛作品的理论方案设计计算及模型制作。比赛时，任何人不得为参赛队提供帮助和指导。一经查实，将取消参赛资格。 (4)各参赛队必须在规定时间和地点参加竞赛活动，缺席者作自动放弃处理。竞赛期间不得任意换人，若有参赛队员因特殊原因退出，则缺人竞赛。 2、理论方案要求 (1)结构设计理论方案内容包括：方案图和计算书。方案图包括若干结构图及主要构件、结点详图；计算书包括荷载分析、内力分析、结构选型、计算简图、承载能力估算等。 (2)理论方案格式和要求：封面（见附件），第一页为300字左右的摘要，其后为方案图和计算书。 3、模型制作要求 (1)模型制作材料由竞赛组委会统一提供。各参赛队在规定时间内完成模型制作，最终模型需与提交的结构设计方案相一致。 (2)模型制作材料为203g白卡纸、腊线、白胶，固定模型的底板为木工板。材料统一由组委会提供和购买，不得使用非组委会提供的其它任何材料。否则，一经查实，取消其参赛资格，并予以通报。
大学生结构设计大赛指导 大连民族学院土木建筑工程学院 二OO八年十月
目录 一结构设计大赛的意义及背景 (1) 二结构设计大赛的题目 (2) 三采用的材料及其性能 (5) 四评分办法 (6) 五方案的确定及理论分析 (8) 六制作技巧 (9) 七往届大赛的题目及作品介绍 (13)
一、结构设计大赛的意义及背景： 结构设计大赛是一项极富创造性，挑战性的科技竞赛。它旨在通过对所学知识的综合运用和团队精神，提高同学的动手能力与思维能力，突出创新精神，加强同学之间的合作与交流，培养团队精神，丰富同学的课余生活。通过结构设计大赛可以很好地将课堂理论与实际工程紧密结合起来，培养大学生的设计与计算能力，全国性大学生结构设计竞赛已被教育部列为大学生9项科技竞赛之一。2005年，由国家教育部高等教育司和中国土木工程学会教育工作委员会联合主办，在浙江大学举行了全国第一届大学生结构设计竞赛，比赛的题目是：“高层建筑结构模型的制作和加载试验”。全国第二届大学生结构设计竞赛将于2008年10月由大连理工大学承办，竞赛题目是：“两跨两车道桥梁模型的制作和移动荷载作用的加载试验”。 2007年5月，由辽宁省教育厅高教处主办，由大连理工大学承办了第一届辽宁省大学生结构设计竞赛，竞赛题目是：“承受运动荷载的桥梁结构模型设计”，我校获得了二等奖1项，三等奖2项，并获得最佳结构奖和最佳组织奖。同时，我校在历届大连市大学生结构设计竞赛中都获得了非常好的成绩。刚刚结束的第四届大连市大学生结构设计竞赛的题目是：“两跨双车道桥梁结构模型设计、制作和移动荷载作用的加载试验”,与全国第二届大学生结构设计竞赛的题目相同，我校获得了一等奖1项，二等奖1项，并获得3项优秀奖及最佳组织奖。我校为丰富校园学术氛围，提高学生的创新设计能力，也已举办过3届结构设计大赛，同学们踊跃参加，收到了很好的效果。
第五届全国大学生结构设计竞赛赛题： 带屋顶水箱的竹质多层房屋结构 一、竞赛模型 竞赛模型为多层房屋结构模型，采用竹质材料制作，具体结构形式不限。模型包括小振动台系统、上部多层结构模型和屋顶水箱三个部分，模型的各层楼面系统承受的荷载由附加铁块通过实现，小振动台系统和屋顶水箱由承办方提供，水箱通过热熔胶固定于屋顶，多层结构模型由参赛选手制作，并通过螺栓和竹质底板固定于振动台上，图1给出了一示意性结构图。 图1 模型示意图 二、模型要求 2.1几何尺寸要求 (1) 底板：多层结构模型用胶水固定于模型底板上，底板为33cm×33cm×8mm的竹板，底板用螺栓固定于振动台上。 (2) 模型大小：模型总高度应为100cm，允许误差为±5mm。总高度为模型底板顶面至屋顶(模型顶面)上表面的垂直距离，但不包括屋顶水箱的高度。模型底面尺寸不得超过22cm ×22cm的正方形平面，即整个模型需放置于该正方形平面范围内，模型底面外轮廓与底板边缘应有足够的距离以保证螺栓能顺利紧固。 (3) 楼层数：模型必须至少具有4个楼层，底板视为模型第一层楼板。除第一层以外，每层楼面范围须通过设置于边缘的梁予以明确定义。 (4) 楼层净高：每个楼层净高应不小于22cm。楼层净高是指该楼层主要横向构件顶部
与其相邻的上一楼层主要横向构件底部之间的最小距离。若底板上设置有地梁，则第一层净高需自地梁顶部开始计算；若无地梁则从底板顶面开始计算。柱脚加劲肋、隅撑及其他外立面构件不影响计算楼层净高。 (5) 使用功能要求：楼层应具有足够的承载刚度，各层空间应满足使用功能要求。在模型内部，楼层之间不能设置任何横向及空间斜向构件。模型底层所有方向的外立面底部正中允许各设置一个12cm×12cm(高×宽)的门洞。 (6) 楼层有效承载面积：楼层范围为各承重分区最外围楼层梁构件所包络的平面，不包括模型内部核心筒区域。在楼层范围内与楼面构件直接接触的铁块的覆盖面积定义为楼层有效承载面积，模型的总有效承载面积应在600cm2至720cm2的范围之内，且每个楼层的有效承载面积不得小于25 cm2。模型顶面为平面，应满足安全放置水箱的要求。 图2 模型立面示意图(单位：mm) 图3 模型底板示意图(单位：mm) 2.2模型及附加铁块安装要求 (1)利用热熔胶将附加铁块固定在模型除底层以外的各个楼层的楼面结构上，可在楼层上设置固定铁块辅助装置，但辅助装置和铁块不能超出楼层范围且不能直接跟柱接触，若辅助装置或铁块与柱子接触，则该层净高以接触点的高度位置开始计算。 (2) 提供大、小两种规格铁块。大铁块长、宽、高约分别为12cm、6cm与3.2cm，重量为1800g。小铁块的长、宽、高约分别为6.0cm、4.5cm与3.2cm，重量为675g。由于加载设备限制，模型中附加铁块总重量不得超过30kg。
目录 设计说明书 1、方案构思 (2) 2、结构选型 (2) 3、材料性能 (2) 4、特色处理 (4) 5、结构分析图 (4)
1、方案构思 仔细阅读完竞赛赛题，我们从模型设计的要求、模型制作材料的 性能、加载形式和制作方便程度等方面出发，进行构思设计。 确定设计竖向荷载80kg，考虑到压杆长细比限制、拉杆的抗撕裂能力、竹皮纸的受拉性能、制作模具等因素，竖向荷载较容易满足，但对于水平冲击荷载和扭转变形，杆件需要较大的刚度，要有很好的抗折、抗扭效果。 （1）本结构主要构思是想利用两根直柱和四根斜柱的轴力来直接抵抗荷载的作用。 （2）设计的总原则是：尽可能的利用直杆来提高结构的承载力，并利用木材的抗拉性能，及抗压性能来抵抗荷载的作用。 2、结构选型 按设计要求，在加载参赛人员的情况下主要考虑竖向荷载，由于人员会产生抖动，还必须考虑水平动荷载的作用；因此，我们选择了正面为梯形侧面为的刚架结构，并且在所有节点处采用刚性连接，使结构具有较好的整体性，以便承受较大的竖向荷载和水平冲击荷载作用。 同时考虑到在初赛中结构的不稳定性，对此我们将在冲击面的两根主柱两侧加呈三角形的加筋肋支撑，一方面可以加强结构两侧的稳定性，一方面可以抵抗一部分水平冲击荷载带来的影响。 再者对于初赛中出现最多的问题，加载时，受拉杆件挠度过大，且节点破坏较严重，我们在新的结构里加强了杆件的强度和节点的刚性处理。
3、材料性能 竹皮纸作为模型材料，其力学性能特点是受拉性能良好，抗撕裂能力较差，抗压稳定性差。将纸裁剪成矩形并用502胶水粘结后，可承受一定的压力，但受长细比的限制，多为压杆失稳状态的受力破坏，可承受一定弯矩。 502胶水的粘接性能：通过对用胶水对接的杆件进行拉伸，可知：502胶水强度较高，凝结时间为4h的试件在接触面被划开破坏，而8h 和12h试件都为接触面处木条表层脱落破坏，因此可确定此胶水强度很高并且在一定力值范围内变形小足以用于粘结料。 竹材材料规格及数量 竹材力学性能参考值：弹性模量1.0×104MPa，抗拉强度60MPa。 （1）502胶水，用于模型结构构件之间的连接。 （2）制作工具：美工刀，钢尺，三角板，砂纸，锉刀。 分析结果：
第三届全国大学生结构设计竞赛 赛题 第三届全国大学生结构设计竞赛委员会 2009.9.24
一、竞赛模型 定向木结构风力发电塔（如图），塔身高800mm，叶片（数量不限）组成的 A A-A 二、模型介绍 1.塔身 塔身为竞赛主结构，需满足以下要求： （1）塔身高800mm，顶点高度实际误差不大于±3mm。塔身外形不影响叶轮运转，塔身水平截面的外轮廓为正多边形或圆形； （2）具有足够的承载能力； （3）具有规定的刚度； （4）与塔顶标准发电机底座连接可靠； （5）与塔底标准底座连接可靠。 2.叶片和叶轮 安装完成后，叶轮外轮廓直径不得大于800mm。 三、装置说明 1.发电机
发电机采用CFX-03型标准发电机，质量4470g，底板及立面详见附图。2.风叶连接件 连接件质量300g，详见附图。 3.发电功率测量系统 发电功率测量系统由导线、负载、功率计组成。导线所受风力不能传递到塔身，由支架承受。 4.鼓风机 相关参数见下表 名称新型节能低噪声轴流风机 型号SF7-4 厂家上海金蓝机电设备成套有限公司 功率3kW 转速1400n/min 风量2500m3/h 风速23m/s 全压力340Pa 经实测，风叶连接件（距鼓风机1m处）的风速参考值如下： 档位风速（m/s） W1 4.0 W2 6.8 W3 9.0 5.塔架安装底盘详见附图。 6.塔脚与安装底盘连接螺栓：重量2g/套。 四、材料及制作工具 1.木材 （1）尺寸：长度1000mm，截面有50mm×1mm、2mm×2mm、2mm×6mm、6mm×6mm； （2）性能参考值：顺纹弹性模量1.0×104MPa，顺纹抗拉强度30MPa。2.胶水：502。
桥梁结构设计理论方案 作品名称途锐 参赛学校大连交通大学 参赛队员周权峰袁彬、魏剑锋 赵桐玉、杨馨胜专业名称土木工程 指导教师张涛 大连交通大学结构设计竞赛组委会 二○一一年
作品简介 考虑到本次竞赛题目要求为两跨双车道桥梁，在移动荷载以及均布静荷载作用下的加载，根据所学专业理论知识，认识到主要应该解决的是桥梁跨中的抗弯问题以及细节的抗扭问题、主梁的局部稳定性和支座处的抗剪能力。 从全国各高校的比赛情况来看，大多数模型均采用空腹式梁—桁架组合结构。这种桥型不仅制作简单、计算方便、理论与实际吻合情况较好，而且可以通过变桁高来实现竖向抗弯刚度沿桥长方向的变化，从而最大程度减轻结构自重。 在主梁类型的选择上我们曾考虑两种截面形式——工字形截面和空心圆形截面。在截面面积及杆件厚度相等的情况下（即控制“自重影响”这一变量），容易验证工字形截面比空心圆截面惯性矩大40%以上。此外，前者节点处理较圆形截面简单，故最终可选用工字形截面。 注：作品简介应包括对方案的构思、造型和结构体系及其他有特色方面的说明（可加页）。
结构承重验算1.材料的强度特性 我们查阅了浙江大学土木系对结构设计大赛材料的性能试验数据，如下：
1 5 2 ( 1 )( 2 )0.00 3.12 0.003.12 2.结构整体受力分析 我们对支座实际的约束情况加以分析，得到进行结构力学理论计算的杆件约束体系如下： 考虑到此次大赛规则有变，加载了均布的静荷载。联系所学桥梁知识对主梁的连续及非连续不同情况做了对比，（单位均布力） a. 中间为简支非连续梁在均布荷载下的弯矩图： 1.00 1.001 5 2 ( 1 ) ( 2 )5.00 5.00 M 图
第五届全国大学生 结构设计竞赛 计 算 书
目 录 1结构选型 (1) 1.1需求分析 (1) 1.1.1 力学 (1) 1.1.2 美学 (1) 1.2结构选型 (2) 1.2.1 竖向承重体系 (2) 1.2.2 横向抗侧力体系 (2) 1.3方案效果图 (3) 2结构建模及主要计算参数 (4) 2.1分析假定 (4) 2.2材料参数及几何模型 (4) 2.2.1 材料参数 (4) 2.2.2 几何模型 (5) 2.3有限元建模 (7) 2.3.1 单元选择及节点处理 (7) 2.3.2 静、动力参数 (7) 2.3.3 有限元分析模型 (8) 3结构受荷分析 (9) 3.1静力分析 (9) 3.1.1 位移 (9) 3.1.2 内力 (9) 3.2动力时程分析 (10) 3.2.1 质量源及节点束缚 (10) 3.2.2 模态分析 (10) 3.2.3 位移和内力 (11) 3.3结构稳定分析 (15) 4节点构造 (15) 4.1支座节点 (15) 4.2梁柱节点 (16) 5模型加工图及材料表 (16) 5.1模型加工图 (16) 5.2材料表 (17) 6铁块分布详图及水箱注水重量 (18) 6.1铁块分布详图 (18) 6.2水箱注水重量 (18) 附件A 模型及节点实物图 (19) 附件B 模型设计施工图 (20)
1.1需求分析 本次结构设计竞赛赛题为采用竹材和502胶水制作一个多层房屋结构 模型，要求所制作的模型不但要能够承受顶部水箱和各楼层铁块的静力荷载，而且必须能够承受模拟地震动的动力荷载。虽然赛题对结构的具体变形没有多加限制，但是对每级荷载加载时的模型失效制定了判定准则。为了保证不出现模型失效，必须严格控制结构的绝对位移和层间位移。因此，设计出来的结构模型必须是一个在满足竞赛要求的前提下，运用空间结构的构造方法和结构力学、材料力学等相关力学知识所设计出的材料消耗最少、同时结构强度和刚度能够满足竞赛要求的结构模型。 以下结合力学和美学对结构方案进行需求分析。 1.1.1力学 （1）静力荷载 结构承受的主要静力荷载为水箱和铁块所产生的重力方向荷载，针对静力荷载需要设计相应的竖向承重构件，例如梁、楼面和立柱等。 （2）动力荷载 结构承受的主要动力荷载为模拟地震动所产生的水平方向荷载，针对动力荷载需要设计相应的横向抗侧力构件，例如立面支撑杆、立面拉索、立面张力膜、立柱等。而模拟地震动的施加方向是随机抽取的，因此结构应尽可能设计成双向等抗侧刚度的形式。 （3）稳定性 结构模型除了需具有满足静力荷载和动力荷载的强度和刚度外，还必须满足稳定性要求，防止构件失稳而导致结构失效。针对稳定性，需要设计承压构件的长细比。 1.1.2美学 从古到今，土木工程的发展都与美学紧密结合，尤其是结构方面与美的结合。作为结构模型的承重体系，可以是柱、梁，也可以是拉索、拉杆和张力膜。这里我们小组根据对结构美学的理解，结合力学需求分析，最 终给结构方案制定了简洁、对称、充满张力的美学目标。 1
结构设计理论方案 作品名称： 团队名称： 团队成员:李晓斌胡建华潘富康 专业班级：土木0806班 团队精神：结构有形梦想无限承载希望建筑未来
目录1、作品摘要 2、结构计算书 2.1结构选型 2.2荷载分析 2.3内力计算分析 1.3.1截面性质分析 1.3.2内力分析计算 2.4内力计算数据表 2.4.1杆端内力值 2.4.2位移计算 2.4.3内力图
3、结构方案图 4、承载能力估算 1、作品摘要：本作品结构为框架结构，其优点为建筑平面布置灵活，使用空间大，延性较好。但是，框架结构由于其抗侧刚度较差，水平力作用下侧向变形较大，所以设计中应合理地布置抗侧力构件，减少水平力作用下侧向变形；平面布置宜规则、对称，并应具有良好的整体性；结构的侧向刚度宜均匀变化，竖向抗侧力构件的截面尺寸和材料强度宜自下而上逐渐减小（不应在同一层同时改变构件的截面尺寸和材料强度），避免抗侧力结构的侧向刚度和承载力突变。我们组的结构为六层的矩形框架结构，由四个直径从下向上逐渐增大的渐变形圆柱支撑整体，柱在节点处保持连续、刚接；横杆、斜杆与柱铰接。从而在一定程度上满足了设计要求。 2、计算书： 2.1结构选型：我们组的结构为六层的矩形框架结构，有四个渐变形圆柱支撑整体，层高133mm，建筑总高985mm。结构受力体系为两榀平面桁架，因此可以选平面结构进行内力计算。为简化计算，认为基础底部为刚接；柱在节点处保持连续、刚接；横杆、斜杆与柱铰
接。 2.2荷载分析：已知荷载：模型顶部为15Kg（150N）的竖向荷载，侧向最大加5Kg（50N）的冲击荷载。 对于冲击荷载的计算，重物G从10cm处自由落体，可知其最大速度为V1=√2gh，再由动量定理可得，Ft=mv，F=m√2gh/t ，考虑冲击时间为0.25s，可得F=28.3N，所以得出冲击荷载为F1=28.3+50=78.3N。考虑冲击时绳子完全回弹则V2=―V1=―√2gh，所以的F2=―2m√2gh/t=―56.6，得出冲击荷载为56.5+50=106.6。综上所述，真实情况在两者之间，考虑安全因素取106.6N。荷载分项系数和组合系数均取1.0。 2.3内力分析计算： 2.3.1截面性质分析：虽然柱子为渐变形柱子，但考虑安全因数，所以按最小的截面进行验算。查资料知，白卡纸的弹性模量E=1459MPa，所以得柱的抗拉（压）刚度为EA1=165009N，抗弯刚度EI=1353074N拉（压）杆的抗拉刚度为EA2=73337N，EI=249347N 2.3.2内力分析计算：采用清华大学开发的结构力学求解器进行计算： 其命令如下： 结点,1,0,0 结点,2,0,133 结点,3,0,266
结构设计大赛之桥梁模型设计戴洁 (广东交通职业技术学院，广东广州510650) 摘要：文中从结构设计大赛的模型要求及比赛加载方式分析入手，提出桥梁模型的设计方案构思，选择结 构方案．并进一步对模型进行了强度、刚度和稳定性受力分析。试验证明本次设计制作的桥梁模型非常坚固， 承受极限荷载接近于封顶值50 kg。 1桥梁模型设计 1．1模型要求及加载方式分析 结构设计大赛拟设计桥梁结构模型。桥梁结构模型设计尺寸要求为：桥面总长l 000 mln；桥面高不低于120 toni：桥面总宽160～180rnITl；桥面净空高度不小于200 toni：最大跨径不小于400 mm。尺寸要求体现了桥梁设计的桥下净空和桥面净空等功能要求。比赛加载方式为动静载结合方式，初赛要求徒手将一辆l5 kg的小车从桥头拉至最大跨的跨中位置．并在该位置停留不少于5 S 然后拉到桥部。模型不至于失效方可进入决赛。决赛采用跨中集中力加载方式，初始荷载为20 ，荷载增加梯度为5 k 次，封项荷载为50 。每次加载后停留5 S。模型不失效即加载成功。模型不失效的标准：模型强度足够、不失去整体承载力：模型跨中挠度不超过l5 mm。小小桥模型须承受l5～50 kg的重量，由此带来的跨中弯矩较大，承载亦不易。但更
难控制的还是弯曲变形，挠度不超出15 mln即要求模型具有足够的抗弯刚度。 1．2材料分析 参赛的结构模型要求采用组委会统一提供的绘图纸、棉线和乳胶。主体材料为绘图纸．辅助材料为棉线和乳胶。单张的绘图纸只能承受少量拉力，不能作为受弯、受压构件，即使多张绘图纸叠放具有抗弯强度．也不能提供足够的抗弯刚度。要使纸构件提供足够的强度和刚度．一种方法将纸卷成圆柱形．作成圆形梁和圆形柱：另一种方法将纸张切片叠成一定厚度并粘在一起．作成一定高度的薄梁．可以用作桥面的抗弯构件。但从整体结构上必须布置成纵、横梁网格系。棉线抗拉能力强，不能受压．只能用来做受拉构件，吊(拉)桥面或捆绑节点，增强节点强度。白乳胶主要起粘结作用。 1．3结构选型与方案构思 鉴于比赛的加载重量大。且挠度变形量控制严格，桥型结构不能采用单一的梁桥、拱桥、悬索桥，而必须采用组合体系桥梁。为使桥面平整，便于行车，主体结构采用梁式桥型。为了增强模型的整体抗弯强度和抗弯刚度．布置斜拉杆(索)或垂直吊杆(索)。用卷成圆柱形的纸杆作为刚性斜拉杆或吊杆．节点用棉线捆绑牢固，做成类似斜拉桥的板拉桥刚性拉杆。桥面下可用拱形结构支撑桥面．也可以采用桥墩加斜撑辅助支撑桥面。拱形结构受力合理．但制作困难。下部结构主要采用实心的圆柱形纸杆作桥墩．由于直径有限(直径大时耗材多)，难以保证桥墩的稳定性，而空心纸卷制作起来有困难．也不能提供足够的抗压强度，所以桥墩结构上必须加强各杆件的横向联系．以增强桥梁的整体稳定性。主孔纵向设计为梁式桥结合“A” 型塔斜拉桥。主
大连理工大学第十二届结构设计说明书作品名称龙门吊
目录 一、概念设计 (2) （一）方案构思 (2) （二）结构选型方案比较 (2) 1.设计方案1 (2) 2. 设计方案2 (4) 3. 设计方案3 (5) （三）最终方案详述 (6) 1.整体结构设计 ....................... . (6) 2.详细设计 (7) 3.设计图纸 (8) 二、计算设计 .............................................................................................. (10) （一）静力分析 ..................................................................................... ..10 （二）基本假设 ..................................................................................... ..13 （三）荷载分析 (13) （四）位移分析 (13) （五）承载能力的优化与极大值估算 (15) 三、构造设计 (16) 四．小结 (18)
一、概念设计 （一）方案构思 本次设计竞赛主要有三个方面的技术要求: ①模型制作材料 模型制作材料为组委会统一提供的230克巴西白卡纸、铅发丝线（鞋底线）和白胶。不得使用组委会指定以外的其它任何材料，否则将直接取消其参赛资格，并在赛会中通报。 ②模型轮廓尺寸限定 模型正立面投影限制在如图1所示阴影范围内；侧立面投影限制在图2所示阴影范围内。提交模型时，参赛学生应使用赛会的固定装置、模型验收模具进行试安装，以确认模型符合尺寸要求，并取得参赛资格。 此外，为保证能够在模型上表面施加移动荷载，模型的上表面应具备足够的硬度及平整度。 ③模型柱脚锚固构造 为保证模型能可靠地锚固于加载试验装置台面，制作模型时，严格按照赛会规定限位器的尺寸制作模型柱脚。 （二）结构选型方案比较 框架结构是指由梁和柱以刚接结或者铰结相连接构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗使用过程中出现的荷载。本次结构设计大赛为正是以框架结构的设计为背景，承受较大竖向荷载，基于这些原则，我们做
第二届结构设计大赛方案 作者：qq 发表日期： 2010-4-1 14:56:58 阅读次数： 755 承办单位：土木与安全工程学院 一．大赛简介 结构设计大赛是一项极富创造性、挑战性的科技竞赛。它旨在通过对所学知识的综合运用和团队精神，提高同学的动手能力与思维能力，突出创新精神，加强同学之间的合作与交流，培养团队精神，丰富同学的课余生活。通过结构设计竞赛可以很好地将课堂理论与实际工程紧密结合起来，培养学生的设计与计算能力。为了多方面培养学生的创新意识、合作精神，提高学生的创新设计能力、动手实践能力与综合素质，丰富校园学术气氛，加强专业建设。 二、机构安排 主任：关天民 副主任：张继和、王艳、赵文春、石爱民、葛宰林、江阿兰、李洪林 委员：巨建民、郭吉坦、赵晶、张业民、马莉英、白海峰、薛齐文、董四辉、李钰、潘科、赵丽华、吴会军、朱绩超、靳长青、李彧、于润群、皮正宏 命题委员会委员：江阿兰、吴会军、朱绩超 专家委员会委员：曲哲、王生武、江阿兰、李洪林、王洪德、巨建民、郭吉坦、赵晶、白海峰、张业民、马莉英、薛齐文、 董四辉、李钰、吴会军 三、竞赛题目 承重结构的模型设计、制作和跨中静荷载作用的加载试验。 四、竞赛内容 理论方案设计、结构模型制作、作品介绍与答辩、模型加载实验。
五、时间及地点安排 1.报名阶段 2010年4月1日——2010年4月15日 参赛同学填写报名表（报名表可在大连交通大学第二届结构设计大赛网站上下载），表上必须填写上参赛全部同学姓名和指导教师相关信息，报名截止后不可更改。填写报名表后需到所在学院签字盖章。报名表后有作品简介、结构承重验算和作品简图，一并填写好送交试验馆614土木与安全工程学院团委，作为初赛评审材料。 2.初赛 2010年4月16日——2010年4月20日 根据参赛选手提供的设计方案（作品简介、结构承重验算和作品简图）进行初赛，2010年4月20日在大连交通大学第二届结构设计大赛网站上公布初赛结果。 3.模型制作 2010年4月21日——2010年5月5日 2010年4月21日大赛筹备组统一发放比赛所需的制作材料，具体地点见大连交通大学第二届结构设计大赛网站通知。 4.上交作品 2010年5月6日——2010年5月7日 提交参赛模型，组委会统一对模型进行封存（具体地点见大连交通大学第二届结构设计大赛网站通知），迟到或缺席视为自动弃权。 5.决赛 2010年5月8/9日 地点见大连交通大学第二届结构设计大赛网站通知。 六、竞赛要求 1.参赛队员要求 （1）参赛者为大连交通大学在校本科生。每个参赛队由3至5名学生组成，允许参赛学生跨专业组队。每位参赛者只允许参加一个参赛队，各参赛队应独立设计、制作。 （2）每个参赛队只能提交一份作品，并给作品命名。
第五届全国大学生结构设计竞赛带屋顶水箱的竹质多层房屋结构 计算书
1．赛题综述 竞赛模型为多层房屋结构模型，采用竹质材料制作，具体结构形式不限。模型包括小振动台系统、上部多层结构模型和屋顶水箱三个部分，模型的各层楼面系统承受的荷载由附加铁块模拟，小振动台系统和屋顶水箱由承办方提供，水箱通过热熔胶固定于屋顶，多层结构模型由参赛选手制作，并通过螺栓和竹质底板固定于振动台上。 几何尺寸要求： (1)底板：多层结构模型用胶水固定于模型底板上，底板为33cm ×33cm×8mm的竹板，底板用螺栓固定于振动台上。 (2)模型大小：模型总高度应为100cm，允许误差为±5mm。总高度为模型底板顶面至屋顶(模型顶面)上表面的垂直距离，但不包括屋顶水箱的高度。模型底面尺寸不得超过22cm×22cm的正方形平面。 (3)楼层数：模型必须至少具有4个楼层，底板视为模型第一层楼板。 (4)楼层净高：每个楼层净高应不小于22cm。 (5)使用功能要求：。在模型内部，楼层之间不能设置任何横向及空间斜向构件。模型底层所有方向的外立面底部正中允许各设置一个12cm×12cm(高×宽)的门洞。 (6)楼层有效承载面积：模型的总有效承载面积应在600cm2至720cm2的范围之内，且每个楼层的有效承载面积不得小于25 cm2。模型顶面为平面，应满足安全放置水箱的要求。 1
2．设计说明 作品构思： 根据赛题的具体要求，选择框架结构为模型的支撑体系结构。框架结构是一种常见的结构形式，特别是在我国经历过5.12汶川特大地震灾害后，框架结构的抗震性能进一步吸引了专家学者的目光。目前大多数房屋结构多采用框架结构，特别是处于地震带附近的房屋结构。框架结构优良的抗震机制要通过强柱弱梁来保证，但是由于框架结构楼面作用大，框架结构的强柱弱梁机制很难做到，故在今后应特别注意保证实现强柱弱梁的设计计算与施工控制，避免强梁弱柱的不利震害[1]。本次模型制作材料与混凝土有较大的区别，竹材的延性较好，抗拉性能较强，制作工艺也与混凝土框架结构有很大的不同，所以，在制作过程中大方向要根据现有的一些设计要求，但是视具体的情况，要做出局部的调整。 3．材料性能分析 模型制作采用竹材，力学性能参考值：弹性模量1.0×104MPa, 抗拉强度为60MPa。 表1：竹材规格表 胶水：采用502快速粘接胶，用于构件之间的粘接，要考虑502 2
结构设计理论方案 作品名称通海大桥 参赛院系土木与交通学院 参赛队员 专业名称地下建筑机电机械自动化 指导教师 辽宁工程技术大学第三届大学生结构设计竞赛 二0一0年
目录 摘要 (2) 1 设计说明书 (3) 1.1 概述 (3) 1.2 方案简介 (3) 1.3结构模型及方案特点 (4) 2结构方案图 (5) 2.1结构效果图 (5) 2.2结构俯视图 (5) 3设计计算书 (6) 参考文献 (8)
摘要 本文根据辽宁工程技术大学大学生结构设计大赛规程和使用材料的特点要求，结合现代桥梁结构的特点，借鉴细杆桥结构设计概念构思了本结构模型。 在造型上，空间上主要采用三棱柱、圆柱、三角形、拱形等几何元素，使用细线、胶水固定各个构件，注重结构的整体性。 在结构设计方面，充分根据纸张的力学性能，主要受力构件采用格构式组合构件，利用圆柱杆支撑增加结构空间作用，使用细线承担部分桥面拉力，提高整体结构的抗压能力。 关键词：结构模型、设计大赛、模型制作
1 设计说明书 1.1 概述 对于结构模型，稳定性起着控制作用，包括整体稳定性和局部稳定性，选择合理有效的结构受力体系对结构模型设计有着重要意义。 模型设计中，主要应考虑充分利用白卡纸受力性能特点。就本次竞赛而言，关键在于充分利用白卡纸坚挺厚实的性能，受压则需要组合成柱的特点，选择优化的结构模型，使结构模型能够接近竞赛规定的最大加载荷载，同时尽可能降低结构的自身重量。 本结构模型根据以上思想，进行结构的构思与设计。 1.2 方案简介 本结构整体外型从正面看有两个相等三角形构成，从侧面看就是一个“口”字，桥面略略上拱，能够有效地抵抗桥面施加的压力。其造型融入三角形和圆柱等美学元素，整体造型简单、受力形式较好，符合本次竞赛的设计理念。 结构根据竞赛规程的要求，确定合理跨度和高度以后，以八根圆柱斜杆为主要受力构件向下传力。根据面内部位的抗弯刚度要求，，通过计算得出合理拉线的位置，合理布置拉线的空间角度；并通过ANSYS软件模拟多种荷载情况下的破坏情况，找出结构构件的薄弱环节进行局部加强，使得结构的破坏向强度破坏靠近，从而使本结构模型具有足够的承载能力和优秀的抗侧能力。
结构设计竞赛赛题 超高层结构 1 赛题背景 现代超高层建筑起源于美国，至今已有80余年历史。超高层建筑是反映国家、城市经济水平和社会现代化程度的一个重要标志。随着社会的不断发展和经济水平的不断提高，我国的超高层建筑建设已经进入了一个蓬勃期，形成了以深圳平安国际金融中心（660 m），武汉绿地中心大厦（636 m）和上海中心大厦（632 m）为代表的一系列600 m级的超高层建筑。截至2015年底，统计结果表明世界范围内在建和已建成超过300m的超高层共210栋，其中中国有105栋（达50%），远超出排名第2的阿拉伯联合酋长王国（37栋），这表明我国已成为世界上超高层数目最多的国家。这对我国超高层结构的设计和施工技术提出了更高的要求。 2 总体模型 总体模型由承台板、核心筒、外框柱和连接构件四部分组成，各部分均采用竹材，形成如图1所示的超高层结构模型，沿高度方向将结构均匀划分为高度为125mm的8个区段。 竹材（主办方提供） 表2.1 竹材规格及数量 注：竹材力学性能参考值：弹性模量1.0×104MPa，抗拉强度60MPa。
粘着剂明星火速胶502胶水（主办方提供） 砂纸、切割刀、直尺三角、尺量角器、铅笔、橡皮擦（以上物品主板方不提供请自行准备） 3003 0 0 (a) 平面图
(b) 立面图 图 1 模型示意图 (单位：mm) 2.1 承台板 承台板标准尺寸300mm ×300mm ，厚度5mm 。 承台板板面标高定义为±0.00。 2.2 核心筒 核心筒高度为1000mm （允许误差+5mm ），共8个区段（或层），每个区段（层）高度为125mm ，位于承台板正中央，承台板中央设有高度25mm ，厚度为5mm 的卡槽用以提高核心筒的整体工作性能。沿高度方向核心筒截面尺寸不发生变化。核心筒外边缘线尺寸为75mm ×75mm ，厚度不允许超过15mm ，允许开洞。采用规格九竹材制作。核心筒底部与承台板连接采用胶水粘结。 2.3 外框柱 沿高度方向柱截面尺寸不发生变化，采用图1所示方式布置8根框架柱，各柱总高均为1000mm （允许误差+5mm ），四跟角部框架柱形心连线尺寸为 75 130 承台板 内边长 75mm 外边长 85mm 厚度 5mm 高度 25mm 下部预设卡槽 增加核心筒整体性