大学生结构设计大赛计算书模板

“千年龟壳”屋盖结构模型设计方案学院名称XXXXXXXXXX专业名称土木工程学生姓名XXX 、XXX 、XXXX指导老师XXXXXXXXXXXXX联系电话XXXXXXXX浙江省大学生结构设计竞赛组委会二OO六年十月一、设计说明书根据竞赛规则要求，我们从模型的用材特性、加载形式和制作方便程度等方面出发，采用社会上收集的易拉罐罐体、用改性丙烯酸酯胶作为粘结剂，精心设计制作了“千年龟壳”屋盖模型。

刚与柔的完美结合是这个模型的最大特点。

1、结构体系主体为张弦梁的结构体系：屋面板和方型梁的组合，作为张弦梁的压弯系统，承担结构的整体受弯、受压和抗剪；单根铝片作为张弦梁的受拉系统，承担下部拉力；方型薄壁杆作为张弦梁的中间撑杆，协调上述两者共同工作，承受压力。

2、截面选择用U型加两侧翼缘和面板黏结组成完整的箱型截面，让屋面板参与整体受力，产生蒙皮效应；铝条抗拉能力强，因此采用简单的“一”字型截面；撑杆受压，采用方型既有利于稳定，又有利于与上部箱型梁的紧密连接。

3、节点设计支座处：采用封闭箱型局部加固端部，保证能承受较大的支座反力；采用双层材料在梁底夹住铝条，保证铝条不因受拉而产生支座处突然脱开。

加载处：将连接拉环的铝条，从方型薄壁撑杆中穿过后，直接粘贴于方型梁顶，加载时荷载通过拉环和铝条直接作用于梁上。

合理的模拟了现实中张弦梁的工作状态。

4、制作处理在制作过程中使模型整体向上微拱，使梁尽可能受压力而少受弯，有利于梁的稳定和减少挠度。

5、设计假定（1）材质连续，均匀；（2）梁与梁之间结点为刚结；梁与撑杆之间的连接为铰结；撑杆与下部拉条之间为铰结；屋盖支座为简支；（3）屋盖本身质量不计；加载时，荷载以集中力的形式作用在指定的九个节点处。

（4）杆件计算时采用钢结构的计算模式；根据以上假定，通过结构力学求解器建立计算模型，所得的内力和位移作为构件设计的依据。

二、方案图1．模型结构图“千年龟壳”效果图“千年龟壳”仰视图模型实物图2．结构整体布置图左视图(2-2)左视图(1-1)仰视图节点5节点74.截面详图梁撑杆杆撑拉条三、计算书 1 .结构选型采用“丰”字交叉式张弦梁结构形式。

结构设计大赛计算书
作品名称：启明星
作品重量： 342g
队伍名称：宝宝琪最美队
学生姓名：顾姝妤学号 20148568
学生姓名：乐呈学号 20148389
学生姓名：刘小琪学号 20148316
建筑方案说明
1.建筑材料
（1）竹材，用于制作结构构件。

竹材力学性能参考值：弹性模量 1.0×10^4 MPa，抗拉强度 60MPa。

（2）502 胶水，用于模型结构构件之间的连接。

（3）铅发丝线 5m，用于制作悬挂吊重的绳套。

（4）热熔胶：用于模型与圆形支承钢柱的连接。

根据组委会提供的材料及性能参考值可知，结构的主要材料竹皮是理想的弹塑性材料，同时应充分发挥材料的抗拉性能。

2.建筑工程
我们利用0.2mm厚竹皮的抗拉强度大及刚度小的特点，与0.5mm 厚竹皮粘结制成的刚度较大的杆件，以及空心竹杆连接制成一个预应力整体结构，并将两个相同的结构组装成为一个美观的整体。

通过最合理的结构设计以及组合方法，将荷载几乎全部通过拉力承担，用最少的材料发挥最大的强度。

结构计算书
1.计算简图
2.荷载分析
轴力图
弯矩图
3.变形分析
4.结论
由分析可知，整个结构主要承受沿杆方向的轴力作用，而弯矩非常小，竹皮的抗拉和空心管的抗压能力都十分可靠。

并且我们在易变形处用竹皮包裹加强稳定性，因此结构可以承受很大的荷载。

竹子公寓（第五组作品）（四川大学）一结构选型由于本次竞赛结构需承受地震作用，而框筒结构具有很好的减震效能的效果，并且加强了结构整体性，这在当今高层建筑结构体系中应用广泛。

考虑到本次竞赛加载评分中模型质量对结构得分很有影响，因此在保证结构稳定，满足承载要求的前提下，尽可能的节省材料给便显得尤为重要。

处于此考虑，我们摒弃了耗费材料的剪力墙结构，拟先采用通俗的框结构模拟指导。

二概念设计考虑到此次比赛用材料为竹皮，存在竖向纹理，材料各向异性。

且厚度最后只有0.5mm，因此无论圆柱或者方形柱均需耗费较大的胶水，并存在施工难度大的问题，因此我们想到柱子采用4-角钢的形式。

很好的利用材料的纹理，提高了柱子的竖向承载力。

本次比赛需在楼层上加上铁块，因此核心筒的设计需要尽量减少对板面积的影响，考虑连接的方便，以及结构整体的协调，采用核心柱，与角柱对应，加强整体结构性的同时，使得结构外观更加协调。

结构截面形式如下图：初步选型就常规的框筒结构而言，其结构的设计的基本出发点在于柱、梁以及斜撑的连接组合设计与核心筒设计，因此针对设计要求对结构进行预设，并模拟优化显得十分必要，我们经讨论准备先从梁柱的设计和斜撑的布置着手，对下面的方案利用midas进行模拟分析，对比优化后得出最后方案。

设计方案一：通过对本次荷载的初步估算，估计柱子的宽度先采用25mm*25mm的角钢柱，核心筒为圆形直径为20mm，壁厚5mm，柱子从基础顶面至地面为竖直，柱，核心筒均整体施工，以加强整体性，对抗震有利。

考虑到铁块加载以及顶部水箱，楼层高度设计为渐变式，从底层至上为280mm，250mm,240mm,230mm。

由于采用了角钢型柱子，梁柱的连接就大为方便，更简洁结实，因此采用材料较省，惯性矩较大很承受较大弯矩的T型梁，这样梁柱对接只需天然夹紧，涂以502速干胶便可。

斜撑采用Z字型，能加强柱与柱之间的连贯性。

通过midas模拟结构得出，核心筒的受力较小，柱子的承载能力能够很好的满足设计要求，存在材料的较大浪费，且圆形核心筒过大的占用了楼层面积，对铁块的布置影响很大。

目录1设计说明 (1)2总装配图 (1)3叶片设计及构件图 (2)4塔架设计、构件图及主要连接图 (3)4.1发电塔架设计 (3)4.2 结构几何与材料属性的确定 (5)4.3 塔身构件图 (5)4.4 主要连接图 (6)5水平风荷载计算 (8)6 结构变形计算 (9)6.1 有限元模型的建立 (9)6.2 分析假定 (10)6.3位移计算结果 (10)7结构承载力计算结果 (11)7.1强度验算 (11)7.2稳定性分析（对压弯柱） (12)8模型详图与材料预算 (12)参考文献 (13)1设计说明此次结构设计竞赛模型为定向木结构风力发电塔。

竞赛限定塔身高为800mm，叶轮直径为800mm。

竞赛目的是为了在满足竞赛要求的情况下，通过合理设计叶片形状和数目，使得风力发电机的发电效率最大，同时尽量保证发电塔的塔身结构材料消耗较轻，结构强度和刚度能够满足竞赛要求。

这需要综合运用空气动力学、结构力学和材料力学等相关的力学知识。

从结构刚度要求和节约材料角度出发，发电塔结构选择正三角形截面的格构式结构。

其具有较好的刚度，同时在视觉上，我们也希望以尽量少的杆件形成刚度较好的塔架结构，并通过合理的设计尽量减小杆件的截面尺寸，这样从各个角度观赏结构都具有较好的视觉效果。

我们设计的结构模型效果如图1所示。

图1 结构模型图（斜视图）2总装配图总装配图如图2所示，采用三片叶片，三片叶片之间角度为120度。

叶片与风电塔之间采用风叶连接件进行连接，风叶连接件的外轮廓尺寸为92mm。

图2 总装配图3叶片设计及构件图图3风力发电机测试系统风力发电机的功率和位移测试系统如图3所示。

在风力发电机的发电功率测试系统中，发电机功率采用功率计测量，负载为15欧姆。

风力发电机的效率和叶片对发电机产生的扭矩密切相关，其与电流强度、叶片的动力扭矩成正比。

图4叶片外轮廓图图5 叶片分段截面尺寸风力发电机叶片设计是风力发电机捕捉风能的核心部件，叶片设计的好坏直接决定了风力发电机的发电效率，是整个风力发电机系统最为关键的部分。

1结构建模及主要参数本结构采用MIDAS进行结构建模及分析。

1.1midas结构模型利用有限元分析软件midas建立了结构的分析模型，模型采用梁单元建立，如图1-1所示。

(a) 结构分析模型三维轴测图(b) 结构分析模型侧面图(c) 结构分析模型立面图(d) 结构分析模型平面图图1-1 模型图1.2结构分析中的主要参数在midas建模分析中，对主要参数进行了如下定义：（1）材料部分：竹皮的弹性模量设为6000N/mm2，抗拉强度设为60N/mm2；（2）几何信息部分：桁架杆件采用了矩形截面，截面尺寸有两种，第一种（高6mm，宽6mm，厚度1mm）；第二种（高12mm，宽6mm，厚度1mm）。

虚拟梁采用矩形截面截面，截面尺寸：高4mm，宽4mm。

（3）荷载工况部分：根据赛题规定，可能有4种荷载工况。

第一级荷载为GA1=90N、GA2=90N、GB1=90N、GB2=90N、GC1=90N、GC2=90N、GD1=90N、GD2=90N，第二级荷载为GA1=90N、GA2=0N、GB1=180N、GB2=90N、GC1=90N、GC2=90N、GD1=90N、GD2=90N，第三级荷载为GA1=90N、GA2=0N、GB1=0N、GB2=270N、GC1=90N、GC2=90N、GD1=90N、GD2=90N，第四级荷载为50N的移动荷载，并保持第三级荷载不变。

（4）结构支座部分：支座节点位置全部使用固结约束。

2受力分析2.1强度分析（1）第一级荷载在第一级荷载作用下，查看结构的梁单元内力图。

经分析，其应力情况如图2-1所示，可知：结构最大拉应力为17.59MPa，最大压应力为-20.01MPa，结构满足材料强度要求。

图2-1 第一级荷载下梁单元应力（2）第二级荷载在第二级荷载作用下，查看结构的梁单元内力图。

经分析，其应力情况如图2-2所示，可知：结构最大拉应力为20.18MPa，最大压应力为24.78MPa结构满足材料强度要求。

第七届全国大学生结构设计竞赛计算书目录一、前言 (2)二、设计说明 (3)2.1方案构思 (3)2.2结构选型 (4)三、结构特点 (8)3.1整体结构特点 (8)3.2细部制作特点 (8)四、受力分析及计算 (13)4.1结构受力分析 (13)4.2结构建模及计算分析 (15)五、结构设计图及材料表 (20)5.1结构三视图 (20)5.2节点构造图 (21)5.3结构三维图 (22)5.4材料使用明细表 (22)六、总结 (24)一、前言正如插图所见，“踩高跷”是我国一项群众喜闻乐见、流行甚广的传统民间活动。

高跷分高跷、中跷和跑跷三种，最高者一丈多。

高跷表演者不但以长木缚于足行走，还能跳跃和舞剑，形式多样。

传统高跷道具简单，但木质的选料很讲究，必须采用坚硬而有韧性的木质，腐木不可用。

将选好的木头经过木匠加工成4-5尺长的木棍，木棍上扁下圆，脚踏板的设置，是根据高跷的高度而定，一般在3尺以上装置。

高跷的绑腿绳，一般是用布制成的，这样的绑绳既能绑紧，又不勒腿脚。

“踩高跷”不但具有很高的健身价值，而且还具有很高的艺术价值，对振兴民族精神和活跃、充实人民的文化生活都起着积极的作用。

这次结构设计竞赛是一个既有趣又富有挑战性的科技竞赛。

高跷所承受的荷载与高跷的结构形式和运动方式密切相关，这次比赛正是给我们建立了一个理论贴近实际贴近生活的平台。

通过运用所学知识自行设计和制作竹高跷结构，可以提高我们的动手能力与思维能力，激发创新和竞争意识，培养科学思维，加强团队协作。

同时让我们更加加深对“踩高跷”这一传统民间艺术的了解，更好的继承传统文化。

在赛前准备过程中，我们提高了自己的思考能力，加深了理论知识的理解，而且还将与其他学校的参赛队员交流经验，使我们的眼界更加开阔。

这次比赛无疑使我们的大学生活更加充实更加有意义，将为我们的人生画上精彩的一笔！二、设计说明2.1方案构思竞赛赛题要求参赛队设计并制作一对竹结构高跷模型，并进行加载和绕标竞速测试。

全国大学生结构设计大赛计算书作品名称：参赛学校：参赛队员：专业名称：指导教师：全国大学生结构设计竞赛组委会目录第1 部分设计说明书 (2)1.1 结构选型 (2)1.2 特色说明 (3)第2 部分设计方案图 (4)2.1 结构总装配图 (4)2.2 构件详图 (5)2.3 节点详图 (6)2.4 方案效果 (7)2.5 铁块分布 (7)第3 部分设计计算书 (10)3.1 计算模型 (10)3.2 结构计算假定及材料特性 (10)3.2.1 计算假定 (10)3.2.3 构件截面尺寸 (11)3.2.4 材料力学性能 (11)3.3 结构动力分析 (12)3.3.1 计算模型建模 (12)3.3.2 模态分析 (12)3.3.3 时程分析 (14)3.4 结构极限承载力计算 (16)3.5 计算结论 (18)参考文献 (20)第 1 部分设计说明书··1.1 结构选型根据本次竞赛要求，该竹制结构模型需要经受三次不同强度大小的地震考验，分别以不发生破坏、不发生梁柱等主要构件破坏和不坍塌为评判标准，并不参考结构在地震效应作用下的侧移反应。

因此不必选用抗侧刚度较大的结构体系，从而达到节省材料、减小地震时地震力的作用；由于比赛规则限制，上层部分的平面内部竖向构件到底层时无法落地，造成竖向抗侧力构件不连续，因此不利于结构选用核心筒等抗侧力结构体系；综上，将该结构模型的结构形式定为框架结构。

由于模型加载时采用的铁块为长方体，且屋面水箱底部为正方形。

为方便加载，将模型的各层平面设计为正方形。

同时，为减小结构在地震作用下产生扭转作用，将竖向构件分别布置在四个角点，使其沿平面主轴对称。

各竖向构件底部间距均取规则所允许的最大间距，使结构的高宽比达到最小，最大程度减小了地震引起结构的倾覆作用。

按照结构在地震作用下的剪力与弯矩上小下大的基本分布规律，将模型的平面尺寸依次减小，使结构竖向刚度从上到下均匀增大，使模型外形更接近于弯矩的分布，使各杆件内力分布更合理。

Babel-Tower框架结构模型设计理论方案安徽工业大学第一届大学生结构设计竞赛框架结构模型设计理论方案Babel-Tower框架结构模型设计理论方案作品序号KJ-146学院名称学生姓名指导教师联系电话安徽工业大学结构设计竞赛组委会1一、Babel Tower结构设计理论方案概述根据竞赛规则规定，我们从结构形式选型与规则要求相协调的角度出发，综合考虑加载实际情况以及所提供材料的特点等方面，设计了该结构。

根据规则，采用230克白卡纸，蜡线及白乳胶这三种材料制作成该框架体系。

并绘制出模型的结构空间立体图、结构整体布置图、结构局部布置图、结构破坏形式图等。

从结构整体着眼，设计中充分利用三角形结构的稳定性和偏心支撑良好的耗能性能以及预应力的受力优点。

在设计计算过程中假定材质连续均匀、柱与斜撑连接采用铰结、模型本身质量不计，忽略底部与板连接的斜撑，利用PKPM程序进行立体模型建立，利用结构力学求解器进行内力分析计算得出整个结构的内力图及变形图，并对结构杆件进行强度及稳定性计算校核。

同时，对模型进行了大量加载实验。

通过计算和实验，最终确认该模型能满足强度、刚度及稳定性的要求，实用和美观结合体现了结构有形、创意无限的大赛主题思想。

二、本模型设计的六大特点说明1：预应力束管柱的制作与组合：由于加载过程中主要部位的竖向支撑柱为大偏心受压（即一侧受压一侧受拉），故在柱截面受拉一侧布置蜡线并且施加预应力。

由于管内预应力较大导致管体向受拉一侧均匀弯曲，则考虑使用普通纸管与预应力纸管通过纸带螺旋加箍束缚组合形成束管的方案消除预应力带来的初始偏心。

最终，在束管成型后，加载试验证明，该预应力束管柱较之相同截面尺寸的纸管柱抗压抗扭承载力可以提高1.2倍左右。

2：空间斜撑构成3个刚性面与分层连接板的布置方案：该框架结构以束管作为主要的受力构件，为提高整体性并减小受压束管的自由长度，我们采用分段合理增加空间斜撑并且使用纸板作为连接板的方案。

结构设计方案与计算书承受运动载荷的不对称双跨桥梁结构模型设计时间：2012/5/2一、设计方案根据竞赛规则要求，我们从模型的用材料特性、加载形式和制作方便程度等方面出发，采用组委会提供的桐木作为结构的原材料，白乳胶作为粘接剂，精心设计了该不对称双跨桥梁结构模型。

1.结构体系主体为拱桥+斜拉桥组合结构体系：采用拱形架和斜拉索的组合，作为桥梁的承重系统，承担结构的整体受弯、受压和抗剪。

2.连接方式节点与支座处的连接为刚性连接，绳索与桥面的链接可视为铰连接。

3.节点设计桥体杆架间的连接节点处，根据抗剪抗弯的需要，各个节点采用紧密配合、胶合加固，以提高节点处的强度和稳定性。

4.制作处理a)桥墩采用加固双墩结构，通过增加三角形连接杆增强其稳定性；b)在立柱和桥梁之间加斜梁以提高整个结构的稳定性c)在结构制作完成后在表面刷上一层薄薄的乳胶，增加材料的抗弯性能，还避免材料本身的一些缺陷成为应力集中点5.设计假定a）桐木材质连续均匀；b）梁与立柱以及梁与梁之间节点视为刚性连接；桥梁和加载台接触处视为固定铰支座；c）加载时，载荷以集中力和均布载荷的形式作用在横梁上；d）杆件计算时采用钢架结构的计算模式；绳索视为拉杆进行计算。

根据以上假定，通过工程力学相关知识建立计算简化模型，以求得的内力和位移作为构件设计的依据。

方案图如下：图一结构设计主视简化图图二实际尺寸标注图三横向面结构尺寸简图各柱的长度尺寸如上图所示,在实际制作过程中可能存在略微的误差。

材料表：图一中，白色线代表塑料包装绳，黄色线代表桐木杆；图三中材料皆为桐木杆。

二、计算书(一)桐木的力学性能根据试验数据，每次试验有三组试验数据，采用有效数据的平均值，根据弹性理论计算桐木的弹性模量E.1.拉伸试验: (1)2*2木杆:1E =F*L(l *A)=107*70/(2*2*0.68)=2.75GPa ，[1σ]=107÷4=26.75MPa ；2E =F*L(l *A)= 138*70/(2 *2*0.83)= 2.91GPa ，[2σ]=138÷4=34.5MPa ；3E =F*L(l *A)=185*70/(2*2*0.95)=3.4GPa ，3[]σ=185÷4=46.25MPa ；E =3.02GPa ，平均拉伸许用应力[σ]=35.8. (2)2*4木杆:1E =F*L(l *A)=365*110/(2 *4* 1.5)=3.34GPa,[1σ]=365÷8=45.62MPa ；2E =F*L(l *A)=430*110/(2 *4 * 2.6)=2.27GPa,[2σ]=430÷8=53.75MPa ；3E =F*L(l *A)= 450*110/（2*4*2.65）=2.33GPa ，3[]σ=450÷8=56.25MPa ；E =2.65GPa ，平均拉伸许用应力[σ]=51.87MPa. (3)10*2木杆1E =F*L(l *A)=550*110/(2 * 10* 4.1)=737 MPa,[1σ]=550÷20=27.5MPa ；2E =F*L(l *A)=650*110/(2 * 10*5.7)=627MPa,[2σ]=650÷20=32.5MPa ；3E =F*L(l *A)= 610* 110/(2 *10*5.7)=588MPa,3[]σ=610÷20=30.5MPa ；E =651 MPa, 平均拉伸许用应力[σ]=30.17MPa.由以上计算数据可以得出，截面越大，计算得到的拉伸弹性模量越小。

桥梁结构设计理论方案作品名称蔚然水岸参赛学院建筑工程学院参赛队员吕远、李丽平、李怡潇、赵培龙专业名称土木工程一、方案构思1、设计思路对于这次的设计，我们分别考虑了斜拉桥、拱桥、梁式桥和桁架桥的设计方案。

斜拉桥可以看作是小跨径的公路桥，且对刚度有较高的要求，所以斜拉桥对材料的要求比较高，对于用桐木强度比不上其他样式的桥来得结实；拱桥最大主应力沿拱桥曲面而作用，而沿拱桥垂直方向最小主应力为零，可以很好的控制桥梁竖直方向的位移，但锁提供的支座条件较弱，且不提供水平力，显然也不是一个好的选择；梁式桥有较好的承载弯矩的能力，也可以较好的控制使用中的变形，但桥梁的稳定性是个很大的问题，控制不了桥梁的扭转变形，因此，我们也放弃了制作梁式桥的想法；而桁架桥具有比较好的刚度，腹杆即可承拉亦可承压，同时也可以较好的控制位移用料较省，所以，相比之下我们最后选择了桁架桥。

2、制作处理（1）、截杆裁杆是模型制作的第一步。

经过试验我们发现，截杆时应该根据不同的杆件，采用不同的截断方法。

对于质地较硬的杆应该用工具刀不断切磋，如同锯开；而对于较软的杆应该直接用刀刃用力按下，不宜用刀口前后切磋，易造成截面破损。

（2）、端部加工端部加工是连接的是关键所在。

为了能很好地使杆件彼此连接，我们根据不同的连接形式，对连接处进行处理，例如，切出一个斜口，增大连接的接触面积；刻出一个小槽，类似榫卯连接等。

（3）拼接拼接是本模型制作的最大难点。

由于是杆件截面较小，接触面积不够，乳胶干燥较慢等原因，连接是较为困难的。

我们采取了很多措施加以控制，如用铁夹子对连接处加强压、用蜡线进行绑扎固定等。

对于拱圈的制作，则预先将杆件置于水中浸泡并加上预应力使其不断弯曲，并按照先前划定的拱形不断调整，直至达到理想形状。

在拱脚处处理时，先粘结一个小的木块，让后用铁夹子施加很大的压力，保证连接能足够牢固。

乳胶粘接时要不断用电吹风间断性地吹风，使其尽快形成粘接力，达到强度的70%（基本固定）后即可让其自行风干。

目录1结构选型 (1)1.1设计背景 (1)1.2设计思路 (2)1.3 结构选型 (2)2结构分析与计算 (3)2.1 荷载分析 (3)2.2内力分析 (5)2.3位移分析 (6)2.4 小结 (7)3. 模型设计 (8)3.1构件几何尺寸及数量 (8)3.2 模型制作工序 (9)4节点构造 (10)4.1支撑节点 (10)4.2梁杆节点 (11)5. 试验分析 (11)5.1实验方法 (11)5.2 试验数据 (12)结论 (12)参考文献 (12)1结构选型1.1设计背景桥梁是这样一种建筑物，它或者跨过惊涛骇浪的汹涌河流，或者在悬崖断壁间横越深渊险谷，但在克服困难、改造了大自然以后，它便利了两岸的往来，又不阻挡山间水上的原有交通。

——茅以升桥的上下结构是用多种材料造成的。

材料的选择及如何剪裁配合，都是设计的任务。

在这里有两个重要条件，一是要使上层建筑适应下面的地基基础，有什么样的基础，就决定什么样的上层建筑，上层建筑又反过来要为巩固基础而服务；一是要把各种不同性质、不同尺寸的材料，很好结合起来，使全座桥梁形成一个整体，没有任何一个孤立“单干”的部分。

纵然上部结构和下部结构各有不同的自由活动，也要步调一致，发挥集体力量。

因此如何提高桥梁上部结构的刚度，提高抗疲劳性是当代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不等跨桥梁设计为题目具有重大的现实意义和工程针对性。

图1-1 杭州湾跨海大桥1.2设计思路在满足竞赛全部要求的前提下通过较为精确的模拟荷载计算和合理的设计做出优秀的长跨结构模型尽可能利用所给材料使结构具有足够的结构强度、刚度来抵御较大的移动荷载。

因此基于以上设计要求和目的我们可以按照以下几个思路进行设计：1)选择合理的受力结构体系桁架结构体系制作工艺简单、结构传力明显高效、具有较强的刚度和承重性能而且稳定性良好，是一种合理且常采用的结构类型。

斜拉结构体系质量轻盈、结构设计更为简单。

1 结构设计说明（一级标题，黑体三号）（个人完成，不得雷同）1.1 作品名称（二级标题，黑体四号）一线天（正文字体宋体小四，行距1.5倍行距）1.2 模型简介（含创意来源、作品寓意、结构形式、结构布置）1.3 方案特点（正文字体宋体小四，行距1.5倍行距）1.4 应用前景（正文字体宋体小四，行距1.5倍行距）2 结构方案图（新起1页）2.1 结构三维图（电脑绘图）2.2 结构正立面图2.3 结构侧立面图2.4 结构俯视图2.5 结构实物图（斜上方45度拍摄，背景为浅色，要求能够看到每根杆件的相对位置，如下图。

）2.6 构件汇总表（表中的杆件编号，只需而且必须在2.1-2.4中的某一图中标明一次。

）表1 桁架杆件表（表名、表中内容居中，宋体五号，行距1.5倍行距）柱编号构件长度/mm 制作长度/mm 截面尺寸/mm 卷纸层数数量FG－1 70.71 90 10 4 4 FG－2 150.68 170 10 4 4 FG－3 150.17 170 10 4 4 FG－4 64.29 85 10 4 4 FG－5 57.14 80 10 4 4 FG－6 50 70 10 4 4 FG－7 42.86 60 10 4 4 FG－8 100 120 10 5 2表2 梁构件表梁编号构件长度/mm 制作长度/mm 截面尺寸/mm 卷纸层数数量TL－1*700 760 10 4 2 TL－2 100 150 10 2 2 XL－1 316.23 390 10 6 4表3 支撑构件表3 结构计算书（新起1页）（个人完成，不得雷同）3.1 结构计算模型（正文字体宋体小四，行距1.5倍行距）3.2 结构静荷载承载力验算（正文字体宋体小四，行距1.5倍行距）3.3 结构位移计算（正文字体宋体小四，行距1.5倍行距）4 模型破坏分析（新起1页）分析制作的模型在加载过程中是否达到预期值，对最终破坏的原因进行分析（可从设计和制作两个方面考虑）附录（相关照片）（模型照片1张，制作过程照片2-3张，组员与模型合影1张，加载照片1张）。

“PKPM”杯第五届全国大学生结构设计竞赛计算书摘要“PKPM”杯第五届全国大学生结构设计竞赛参赛作品——“竹”，欲学竹之挺拔，PK竹之坚韧，能矗立于大震之后。

该作品采用仿生设计。

柱脚仿竹之根须，分散粘接于底板，锚固可靠；柱身仿竹之躯干，为中空截面，上细下粗，受力合理；梁柱节点仿竹之竹节，连接牢靠，韧性好。

根据竞赛规则和地震波特性，合理设计了结构形式和铁块放置方式，形成了上部水平刚度小，下部水平刚度大，同时兼顾稳定性的结构体系。

在满足竞赛所有要求的前提下，经多次计算、试验和优化，作品“竹”在平面上呈边长141mm的正方形，每层有4个矩形箱型截面主梁，并由4个三角形箱型截面柱支撑；为布置更多铁块，在第三层上采用了悬挑梁，以扩大楼层面积；在立面上，布置了一些控制结构水平刚度和提高稳定性的斜向和水平支撑。

考虑材料的离散性和制作工艺的误差，作品“竹”的自重为78±5g，承载27±3kg铁块和满载的水箱，其有效承载面积为648cm2，能成功抵御竞赛给定的各级地震作用。

总之，作品“竹”造型简洁、工艺精美、受力合理、结构材料效率比高，实现了模型自重轻、抗震性能好的目标。

目录1设计说明 (2)2 结构选型 (3)3 结构建模及主要计算参数 (4)3.1 分析假定 (4)3.2 材料特性、几何模型 (5)3.3 静、动力荷载参数 (6)3.4 有限元模型的建立 (7)4 结构受荷分析 (8)4.1 结构静力分析 (8)4.2 结构动力分析 (9)5 节点构造 (12)5.1 支座节点 (12)5.2 相贯节点 (12)6 模型加工图及材料表 (13)6.1 模型加工图 (13)6.2 材料表 (15)7 铁块分布详图 (16)7.1 铁块分布详图 (16)7.2 水箱注水重量 (18)附录：参赛作品“竹”设计图1 设计说明“PKPM”杯第五届全国大学生结构设计竞赛结构设计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。

浙江工业大学第十届大学生结构设计竞赛海洋平台结构设计与模型制作理论方案作品名称：塔式海洋平台学生姓名：xxx ,xxx, xxx指导教师：xxx联系电话：xxxxxxxx浙江工业大学大学生结构设计竞赛组委会二〇一二年四月目录一、设计摘要 (3)二、主要结构图 (3)三、计算简图和荷载分析 (3)（1）荷载分析 (4)（2）计算简图 (4)四、承载力估算 (4)（1）轴力图 (4)（2）剪力图 (5)（3）弯矩图 (6)（4）内力分析 (6)五、位移估算 (7)（1）结构变形图 (7)（2）位移计算 (7)（一）设计摘要：此结构主要是塔型，因为考虑到有较大的风荷载，即水平力，故做此设计。

结构主要由两部分组成，一部分是下面的塔型，另一部分是上面的竖杆。

而竖杆上面有一个转了45度的箍，用来和最上面的箱子镶嵌。

作此设计的主要目的是为了让下面的塔型三根柱子来承受侧力。

柱子是采用4片7mmx1mm的木片组成箱型截面。

这种构造刚度大，稳定性好。

支撑架设计主要采用了塔形的设计方案，充分考虑到了材料用量和承受一定质量的设计要求。

塔形的结构特点可以节省较多的材料用量；塔身是四边形主要有两层，上层四面是人字形结构，可以充分的把上部传下的力传递给四根主受力杆，进而传给地面；下层对角相连也是充分考虑了受力及省料的问题。

每层每面都粘结了拉杆对结构进行维护，经试验拉杆可以承受较大的拉力，以防止结构失稳而破坏。

细部特点：四个主要受力杆是由四根细杆叠加而成，具有很大的刚度和强度，力学特性明显；薄片具有很大的顺纹抗拉能力，起维护和稳定作用。

整体特点：整体结构构造布局合理，受力均匀，形态方正，质量较轻。

（二）主要结构图：（三）计算简图和荷载分析：（1）荷载分析：该结构是完全对称结构，故可以简化为如下的计算简图。

柱子要承受上面盒子的重量，而风荷载又作用在盒子上面，再传到柱子上来。

风作为横向荷载，作用在柱子上，则简化一个弯矩和一个水平的作用力。