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钢平台结构计算书惠州市林浩钢结构建设有限公司钢平台结构计算书编制：审核：批准：惠州市林浩钢结构建设有限公司二〇二〇年一月钢平台结构计算书一、概述1.1 单桩竖向抗压静载试验概述单桩竖向抗压静载试验（以下简称单桩静载），适用于检测单桩的竖向抗压承载力。
既可用于设计阶段的试验桩检验，也可用于施工阶段工程桩抽样检测。
图1 静载试验现场1.2 加载反力装置概述单桩静载试验设备由包括加载系统、反力系统和量测系统三大部分组成，见图2。
常用压重平台作为反力装置，即所谓堆载法、堆重法。
堆载法反力装置由支墩、主梁、次梁、混凝土试块组成。
加载装置由千斤顶构成，通过控制仪器自动加载。
图2 压重平台反力装置示意图1.3 试验加载要求按单桩承载力特征值为8000kN，垂直静载试验加荷最大值为16000kN计。
主要受力参数如下表所示：表1 受力指标1.4 平台细部构造1.4.1 拟选用主、次梁及其尺寸主梁、次梁采用箱形钢梁，主梁长度为10m，配置2根；次梁长度为12m，配置10根。
细部尺寸见图3、图4。
图3：主梁细部尺寸图图4：次梁细部尺寸图主梁截面高度H=1000mm，宽度B=500mm，腹板厚度t w=32mm，上下翼缘厚度t f=50mm，翼缘自由外伸宽度c=18mm，不设加劲肋。
次梁截面高度H=600mm，宽度B=600mm，腹板厚度t w=20mm，上下翼缘厚度t f=20mm。
翼缘自由外伸宽度c=100mm，加劲肋间距为1000mm。
钢垫块尺寸1000mm×2000mm、厚度25mm，配置3~4块。
1.4.2 平台尺寸两支墩轴线间距8.0m，净距7.0m，并保证支墩边与桩中心距离不少于4D且不少于2.0m。
钢平台尺寸为12m×10m，次梁两端搁置于支墩上，主梁置于次梁之下，未加载时主次梁间为脱离状态；次梁两端伸出支墩轴线外长度2.0m，跨度8.0m，次梁间横向轴线间距1.0m。
水泥试块尺寸为1m×1m×2m，单块重量为50kN。
钢结构建筑的风洞试验与风力设计钢结构建筑是现代建筑领域的一项重要技术，其广泛应用于高层建筑、桥梁和厂房等工程项目中。
在设计钢结构建筑时，风力是需要考虑的主要因素之一。
为了确保结构的安全性和可靠性，进行风洞试验是不可或缺的。
本文将探讨钢结构建筑的风洞试验和风力设计的重要性，并介绍风洞试验的原理和过程。
一、风洞试验的重要性钢结构建筑在遭受风力荷载时，会受到各种复杂的力学效应，如风压、风振、风荷载和风致振动等。
这些效应可能对建筑物的结构和稳定性产生影响，因此需要进行风洞试验来评估和验证设计方案。
1. 评估结构的稳定性：风洞试验可以模拟实际建筑物在不同风速和风向条件下受到的风力作用，通过测试建筑物的结构响应，评估结构在强风下的稳定性。
这有助于确定结构的最优设计和改进。
2. 确定风荷载：风洞试验还可用于测定风荷载的大小和风荷载分布的变化。
通过测量试验模型所受的风力和压力分布，可以准确计算建筑物所受的风荷载，为结构设计提供依据。
3. 优化风防设计：风洞试验还能够验证和优化建筑物的风防设计措施。
通过观察试验模型的流场和压力分布，可以确定改进建筑物外形或添加风防设施的措施，减小风力对建筑物的影响。
二、风洞试验的原理和过程风洞试验是使用风洞设备对建筑物模型进行试验，以模拟实际风场条件，测定建筑物在不同风速下的风力响应。
1. 风洞试验设备：风洞通常由主风机、边界层装置、试验段和测量设备等组成。
主风机产生空气流动，边界层装置模拟大气边界，并减小建筑物模型所受的边界效应。
试验段是进行风洞试验的主要区域，用于放置建筑物模型。
测量设备用于测量风速、风压和力学响应等参数。
2. 建筑物模型制作：建筑物模型通常由比例缩小的钢结构制成，以模拟实际建筑物的形状和结构。
模型制作需要考虑比例尺、几何形状和材料性能等因素。
模型的尺寸和比例应根据实际风洞试验的要求进行确定。
3. 测试与数据分析：在风洞中，建筑物模型暴露在不同速度和角度的风场中，通过测量设备获取模型受力和响应的数据。
钢框架结构拟动力模型试验与原型对比的研究一、绪论A. 研究背景和意义B. 国内外研究现状及存在的问题C. 研究目的和内容二、钢框架结构拟动力模型试验A. 模型设计和制作B. 试验装置和测试仪器C. 拟动力荷载设计和试验方案D. 试验结果分析和评价三、钢框架结构原型建造与结构分析A. 原型建造和实测数据采集B. 结构参数分析和确定C. 结构静载荷试验和分析D. 结构动力响应预测和模拟四、模型试验与原型对比分析A. 对比分析基础和方法B. 对比结果分析和评价C. 试验与模拟误差及其原因分析D. 结构抗震性能评估五、结论与展望A. 研究结论总结B. 研究意义和发展建议一、绪论A. 研究背景和意义随着经济的发展和城市化进程的加速，高层建筑和大型工业厂房的建设不断增加。
这些大型建筑结构往往面临着严峻的自然灾害和人为因素带来的挑战。
其中，地震作为一种具有破坏性的自然灾害，会对建筑物结构造成巨大的破坏，甚至可能导致生命财产损失。
因此，建筑物抗震设计和抗震性能评估成为当前结构工程研究的重点之一。
随着计算机科学和数值模拟技术的不断发展，越来越多的结构工程研究开始借助于数值模拟来进行室内试验和场外试验，以及静态和动态试验等。
然而，由于模拟的精度和真实环境存在较大差距，因此模拟结果的可靠性和适用性仍然需要通过与实际结构的试验数据进行对比验证。
本研究将调查比较钢结构物在振动时受自然力的情况，并使用钢框架结构拟动力模型试验与原型进行了对比分析，目的是在保证模型可靠性的前提下，分析模型使用中的优缺点以及可以改进的地方，从而更好地评估大型建筑结构的抗震性能，实现更好的结构工程研究。
B. 国内外研究现状及存在的问题近年来，国内外学者和工程师在结构工程领域进行抗震研究，提出了众多的理论和实践经验。
其中，许多研究关注结构振动动态特性，以及结构在地震荷载下的响应特性。
在实验方法方面，许多学者使用真实原型进行试验，在更真实的情况下进行抗震能力评估。
钢结构受力分析与设计原则钢结构是一种常用的建筑结构形式，其强度和稳定性使其成为许多大型建筑物和桥梁的首选。
钢结构的受力分析和设计原则是确保结构安全和可靠的关键步骤。
本文将探讨钢结构受力分析和设计原则的重要性以及相关的技术要点。
1. 强度分析钢结构的强度分析是确定结构在各种荷载条件下的承载能力的过程。
这包括对结构的静力和动力荷载进行计算和分析，以确保结构在正常使用和极端情况下都能够安全承载荷载。
常见的荷载包括自重、活载、风荷载和地震荷载等。
在强度分析中，需要考虑材料的强度特性、截面形状、连接方式和构件的几何形状等因素。
通过使用合适的计算方法和公式，可以确定结构的强度和稳定性，以满足设计要求和规范。
2. 稳定性分析稳定性分析是评估结构在受到外部荷载作用时的抗侧扭、抗屈曲和抗侧移能力。
钢结构的稳定性问题主要包括局部稳定性和整体稳定性。
局部稳定性是指构件在受到压力时的抗压能力。
当构件的压力超过其临界压力时，会发生屈曲失稳现象，导致结构的破坏。
因此，在设计中需要考虑构件的稳定性，并采取相应的加强措施，如加强剪切、加强侧向支撑等。
整体稳定性是指结构在受到侧向荷载作用时的整体抗侧移和抗扭转能力。
通过合理的结构布置和连接方式，可以提高结构的整体稳定性，确保其在受到侧向荷载时不会发生失稳。
3. 设计原则在进行钢结构的受力分析和设计时，需要遵循一些基本的设计原则，以确保结构的安全和可靠。
首先，需要根据结构的使用要求和荷载条件确定结构的设计标准和规范。
这些标准和规范包括结构的荷载标准、材料的强度标准、构件的尺寸和几何要求等。
其次，需要合理选择材料和构件的截面形状。
钢结构的材料通常是高强度的碳钢或合金钢，具有较高的强度和韧性。
在选择截面形状时，需要考虑结构的受力性能和经济性，以达到最佳的设计效果。
另外，还需要进行结构的优化设计和细节设计。
优化设计是通过调整结构的布局和构件的尺寸，使结构在满足强度和稳定性要求的同时，尽可能减少材料的使用量。
钢结构是现代建筑工程中常见的结构形式，它具有轻、强、刚性好等特点，因此在大型建筑和桥梁工程中得到广泛应用。
在钢结构设计与计算过程中，采用合适的计算方法是非常重要的。
目前，钢结构通常采用的计算方法主要包括以下几种：一、极限状态设计法极限状态设计法是一种钢结构设计的常用方法，其基本思想是在结构受力达到一定限值时，结构或结构构件的强度和刚度出现不可逆的变形或破坏。
极限状态设计法是按照结构在极限状态下的受力性能进行设计，以确保结构在设计使用寿命内具有足够的安全性能。
极限状态设计法采用荷载组合的方法，将不同设计荷载按照特定比例组合，考虑结构在不同工况下的受力情况，进而进行结构设计与计算。
在国内，极限状态设计法通常是按照《钢结构设计规范》（GB xxx-2017）中的规定进行执行。
二、等效静力法等效静力法是钢结构静力分析的常用方法之一，其基本思想是将动荷载通过某种方法转化为静荷载，然后进行静力分析与计算。
等效静力法在现代的工程实践中非常常见，可用于分析和设计各类钢结构建筑和桥梁。
在等效静力法中，通常会采用荷载系数或者动力系数来进行荷载的转化，从而简化结构的静力分析与计算过程。
等效静力法在国内的使用也得到了《钢结构设计规范》（GB xxx-2017）等规范的认可与支持。
三、有限元法有限元法是一种较为先进的结构分析方法，也被广泛应用于钢结构的设计与计算。
有限元法以结构力学理论为基础，通过将结构分割为若干个有限单元，在每个单元内建立适当的位移函数和应变函数，最终建立整个结构的位移场和应变场，并通过求解结构的平衡方程和边界条件来获取结构的受力情况。
有限元法在分析与设计复杂结构、非线性受力情况下具有显著的优势，因此得到了广泛的应用。
四、概率体系法概率体系法是一种以概率理论为基础的结构设计与计算方法，其基本思想是将结构在其寿命内受到的荷载和强度等因素考虑为随机变量，通过概率统计的方法分析结构在设计寿命内的安全性能。
概率体系法可用于研究结构的可靠性、结构在特定设计寿命下的安全性等问题，因此在部分特殊结构和重要工程中得到了广泛的应用。
钢结构的疲劳寿命和评估疲劳是指物体在周期性加载下的循环应力作用下逐渐累积损伤的现象。
钢结构广泛应用于建筑、桥梁、船舶等领域，而对于钢结构的疲劳寿命和评估，对于保障结构的安全性和可靠性具有重要意义。
一、疲劳寿命的含义和评估方法疲劳寿命是指钢结构在不断受到循环应力作用下，能够保持结构完整性和性能的时间。
钢结构的疲劳寿命评估方法目前主要有试验方法和计算方法两种。
试验方法是通过搭建实验模型，给予不同频率和幅值的循环载荷加载，测量应变和应力的变化，然后评估结构的疲劳寿命。
试验方法的优势在于可直接观测和测量结构变形和受力情况，但其劣势是成本高昂且耗时较长。
计算方法是通过使用疲劳寿命的评估公式来预测结构的寿命。
常用的评估公式包括极限应力幅值公式、应力周期计数公式和应变幅值公式。
计算方法的优势在于成本较低且速度较快，但其劣势是需要可靠的材料性能数据和较为精确的工况分析。
二、影响钢结构疲劳寿命的因素1.循环载荷频率和幅值：循环载荷频率和幅值是影响钢结构疲劳寿命的重要因素。
载荷频率越高、幅值越大，结构的疲劳寿命就越短。
2.材料的疲劳性能：不同的钢材具有不同的疲劳寿命。
一般情况下，高强度钢材的疲劳寿命较短，而低强度钢材的疲劳寿命较长。
3.构件的形状和尺寸：构件的形状和尺寸对钢结构的疲劳寿命也有一定影响。
一般情况下，形状复杂的构件疲劳寿命相对较短，而较为简单的构件疲劳寿命相对较长。
三、钢结构疲劳寿命评估的重要性评估钢结构的疲劳寿命对于工程设计、结构检测和维护具有重要意义。
1.工程设计：在钢结构的设计阶段，进行疲劳寿命评估可以帮助工程师合理选择材料，优化结构形式和尺寸，预测结构的疲劳损伤，从而提高工程的安全性和可靠性。
2.结构检测：定期对钢结构进行疲劳寿命评估可以帮助监测结构的健康状况，及时发现潜在的疲劳问题，采取相应的维修和保养措施，延长结构的使用寿命。
3.维护管理：钢结构的疲劳寿命评估结果可以作为维护管理的依据，合理安排维修和保养周期，提高维护管理的效益和准确性。
钢结构框架的建模与仿真技术随着建筑工程的不断发展，钢结构框架已经成为现代建筑中的重要组成部分。
钢结构具有优良的抗震性能、可持续发展性以及施工速度快等优势，因此在高层建筑、大跨度建筑以及特殊用途建筑中得到了广泛应用。
在钢结构框架的设计和施工过程中，建模与仿真技术发挥着重要的作用，能够提高工程的质量和效益。
本文将详细介绍钢结构框架的建模与仿真技术，分析其应用场景以及未来发展趋势。
一、建模技术建模是钢结构框架设计的重要环节，通过建模可以准确地表示和描述结构的各个组成部分，为工程的分析和设计提供依据。
钢结构框架的建模技术包括几何建模和力学建模两个方面。
1. 几何建模几何建模是指在计算机系统中对钢结构框架进行图形化表示的过程。
在几何建模中，常用的方法有手工建模和软件辅助建模。
手工建模是根据设计图纸和规范要求进行手工绘制，适用于简单结构和小规模项目。
软件辅助建模则利用计算机软件进行自动化建模，能够更准确、更高效地完成建模过程。
目前常用的几何建模软件有AutoCAD、Revit 等。
2. 力学建模力学建模是指利用物理学原理对钢结构框架进行建模和分析的过程。
钢结构框架的力学建模可以采用两种方法，即离散模型和连续模型。
离散模型是将结构离散成多个节点，通过节点之间的连接关系和受力关系来描述整个结构的力学行为。
连续模型则是将结构看作连续的弹性体，通过有限元方法对结构进行离散求解。
力学建模要考虑结构的受力性能、破坏机理以及变形特性等因素，能够对不同工况下的结构进行分析和设计。
二、仿真技术仿真技术是对钢结构框架进行虚拟试验和性能评估的过程，可以模拟结构在不同工况下的力学行为和响应。
通过仿真技术，可以预测结构的安全性、可靠性和稳定性，为结构设计和施工提供科学依据。
1. 静力仿真静力仿真是针对结构在静态荷载作用下的力学行为进行模拟和分析。
通过静力仿真，可以计算结构的内力、应力、变形等参数，并判断结构的安全性。
静力仿真可以采用有限元方法进行求解，也可以通过手算方法进行近似计算。
钢结构基本原理自主实验“H型柱受压构件试验”实验报告小组成员：实验教师：杨彬实验时间： 2016.11.8一、实验目的1. 通过试验掌握钢构件的试验方法，包括试件设计、加载装置设计、测点布 置、试验结果整理等方法。
2. 通过试验观察工字形截面轴心受压柱的失稳过程和失稳模式。
3. 将理论极限承载力和实测承载力进行对比，加深对轴心受压构件稳定系数计算公式的理解。
二、实验原理1、轴心受压构件的可能破坏形式轴心受压构件的截面若无削弱，一般不会发生强度破坏，整体失稳或局部失稳总发生在强度破坏之前。
其中整体失稳破坏是轴心受压构件的主要破坏形式。
轴心受压构件在轴心压力较小时处于稳定平衡状态，如有微小干扰力使其偏离平衡位置， 则在干扰力除去后，仍能回复到原先的平衡状态。
随着轴心压力的增加，轴心受压构件会由稳定平衡状态逐步过渡到随遇平衡状态，这时如有微小干扰力使基偏离平衡位置，则在干扰力除去后，将停留在新的位置而不能回复到原先的平衡位置。
随遇平衡状态也称为临界状态，这时的轴心压力称为临界压力。
当轴心压力超过临界压力后，构件就不能维持平衡而失稳破坏。
轴心受压构件整体失稳的破坏形式与截面形式有密切关系，与构件的长细比也有关系。
一般情况下，双轴对称截面如工形截面、H 形截面在失稳时只出现弯曲变形，称为弯曲失稳。
2、基本微分方程（1）钢结构压杆一般都是开口薄壁杆件。
根据开口薄壁杆件理论，具有初始缺陷的轴心压杆的弹性微分方程为：由微分方程可以看出构件可能发生弯曲失稳，扭转失稳，或弯扭失稳。
对于H 型截面的构件来说由于 所以微分方程的变为：由以上三个方程可以看出： 3个微分方程相互独立只可能单独发生绕x 弯曲失稳，或绕y 轴弯曲失稳，或绕杆轴扭转失稳。
()()020000t IV0IV =''-''+''+''-''-''--θθθθθθωR N r u Ny v Nx GI EI ()00IVIV =''+''+-θNy u N u u EI y ()0IV0IV =''-''+-θNx v N v v EI x 000==y x ()()0200t 0IVω=''-''+''-''--θθθθθθR N r GI EI IV ()0IV 0IVy=''+-u N u uEI ()IV0IV x =''+-v N v v EI失稳形式的类型取决于长细比，长细比大的发生。
钢结构工程的试验检测方法钢结构工程试验检测方法引言：钢结构工程是现代建筑领域中一种重要的结构形式，具有高强度、轻质化、施工速度快等优点。
为了确保钢结构工程的质量和安全性，试验检测方法在工程实践中起着重要的作用。
本文将介绍钢结构工程常用的试验检测方法及其原理。
一、静载试验静载试验是钢结构工程中常用的试验检测方法之一。
其原理是通过施加静态荷载，模拟结构在正常使用或极限状态下的受力情况，评估结构的承载能力和变形性能。
静载试验通常包括静力试验和振动试验两种形式。
1.1 静力试验静力试验是通过施加恒定荷载或逐渐增加荷载的方式，测量结构的变形和应力，从而评估结构的承载能力。
静力试验可分为全尺寸试验和模型试验两种形式。
全尺寸试验更接近实际工程情况，但成本较高；模型试验则可以通过缩小结构尺寸，降低试验成本，但存在尺寸效应问题。
1.2 振动试验振动试验是通过施加动态荷载，观测结构的振动响应，评估结构的动态特性。
振动试验可以分为自由振动试验和强迫振动试验两种形式。
自由振动试验是通过施加冲击或激励，测量结构的自由振动频率和振型；强迫振动试验则是通过施加单频、多频或随机激励，测量结构的频率响应函数和振动传递特性。
二、破坏试验破坏试验是钢结构工程中常用的试验检测方法之一。
其原理是通过施加较大荷载，使结构发生破坏，评估结构的承载能力和破坏机制。
破坏试验通常包括静态破坏试验和疲劳破坏试验两种形式。
2.1 静态破坏试验静态破坏试验是通过施加逐渐增加的荷载，直至结构发生破坏，测量结构的破坏荷载和破坏模式。
静态破坏试验可以评估结构的极限承载能力和破坏机制，对于钢结构的设计和改进具有重要意义。
2.2 疲劳破坏试验疲劳破坏试验是通过施加交变荷载，模拟结构在长期使用过程中的疲劳破坏情况。
疲劳破坏试验可以评估结构的疲劳性能和寿命，对于钢结构的安全评估和维护具有重要意义。
三、非破坏试验非破坏试验是钢结构工程中常用的试验检测方法之一。
其原理是通过施加小荷载或无荷载，测量结构的非破坏性指标，评估结构的质量和健康状态。
北交《钢结构设计原理》在线作业一一、单选题（共 15 道试题，共 30 分。
）1. 下列因素中，（）与钢构件发生脆性破坏无直接关系。
. 钢材屈服点的大小. 钢材含碳量. 负温环境. 应力集中正确答案：2. 当梁上有固定较大集中荷载作用时，其作用点处应（）。
. 设置纵向加劲肋. 设置横向加劲肋. 减少腹板宽度. 增加翼缘的厚度正确答案：3. 钢材的疲劳破坏属于（）破坏。
. 弹性. 塑性. 脆性. 低周高应变正确答案：4. 钢材中磷含量超过限制时，钢材可能会出现（）。
. 冷脆. 热脆. 蓝脆. 徐变正确答案：5. 屋架的矢高一般为跨度的( )。
. 1/7~1/8. 1/7~1/9. 1/6~1/8. 1/6~1/9正确答案：6. 目前我国钢结构设计（）。
. 全部采用以概率理论为基础的近似概率极限状态设计方法. 采用分项系数表达的极限状态设计方法. 除疲劳计算按容许应力幅、应力按弹性状态计算外，其他采用以概率理论为基础的近似概率极限状态设计方法. 部分采用弹性方法，部分采用塑性方法正确答案：7. 焊接残余应力不影响构件的（）。
. 整体稳定性. 静力强度. 刚度. 局部稳定性正确答案：8. 钢材的冷弯试验是判别钢材（）的指标。
. 强度. 塑性. 塑性及冶金质量. 韧性及可焊性正确答案：9. 有二个材料分别为Q235钢和Q345钢的构件需焊接，采用手工电弧焊，焊条应选用（）型。
. 43. 50. 55. T50正确答案：10. 影响钢材疲劳强度的主要因素不包括（）。
. 构造状况. 应力幅. 循环荷载重复的次数. 钢材的静力强度正确答案：11. 钢材的伸长率可以通过下列( )试验来获得。
. 冷弯180°试验. 单向一次拉伸试验. 疲劳试验. 冲击试验正确答案：12. 体现钢材塑性性能的指标是（）。
. 屈服点. 屈强比. 伸长率. 抗拉强度正确答案：13. 在动荷载作用下，侧面角焊缝的计算长度不宜大于（）。
钢结构设计风荷载计算一、引言钢结构设计是指在满足强度、刚度和稳定性等方面要求的前提下，对各种荷载进行合理计算和分析，以确定构件尺寸和材料，从而保证钢结构的安全性和经济性。
其中，风荷载是钢结构设计中重要的考虑因素之一，本文将针对钢结构设计中的风荷载计算进行详细介绍。
二、风荷载的基本概念风荷载是指风对建筑物或结构物表面所产生的作用力及其分布。
根据风速和结构形状的不同，风荷载可以分为静力风荷载和动力风荷载两种。
1. 静力风荷载静力风荷载主要是指风对建筑物或结构物表面产生的压力和吸力。
根据我国《建筑抗风设计规范》的规定，静力风荷载可以根据结构的高度、曝光系数、风向因子等参数进行计算。
2. 动力风荷载动力风荷载主要是指风对建筑物或结构物引起的振荡。
在结构的振动问题中，根据风速和结构的自振频率的关系可以将动力风荷载分为区域风场作用下的稳态风和非稳态风的影响。
三、风荷载的计算方法风荷载的计算方法主要有三种：权重法、动力反应谱法和风洞试验法。
以下将对这三种方法进行详细介绍。
1. 权重法权重法是一种简单且常用的计算方法，适用于一般结构。
该方法根据结构自重和荷载的分布情况，在结构上设置一系列风荷载作用的控制面，然后通过对风荷载相互作用的计算，最终得到结构的风荷载。
2. 动力反应谱法动力反应谱法是一种适用于考虑结构动力响应的计算方法。
该方法通过测定结构物对不同风速下的振动响应，进而确定结构的风荷载。
此方法相对于权重法计算更为精确，能够更好地反映结构的动力性能。
3. 风洞试验法风洞试验法是一种通过对模型在风洞中进行实验来模拟真实风场，从而测定结构在不同风速下的风荷载。
该方法具有直观、准确的特点，但操作比较繁琐且成本较高，主要适用于一些关键性的工程项目。
四、风荷载计算的注意事项在进行钢结构设计风荷载计算时，需要注意以下几个方面：1. 考虑风荷载合理性风荷载计算是钢结构设计中的一个重要环节，必须确保计算结果的合理性。
在进行计算时，需要根据建筑物的实际情况，合理确定风荷载的计算方法和参数，避免过大或过小的计算结果。
２０１ 科技资讯 ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ２００７ ＮＯ。
１８ＳＣＩＥＮＣＥ ＆ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＩＮＦＯＲＭＡＴＩＯＮ学 术 论 坛结构设计竞赛是一项针对在校大学生的极富创造性，挑战性的科技竞赛。
它旨在通过对材料力学，结构力学，桥梁工程，桥梁结构实验，高层建筑结构等基础知识的综合运用，多方面培养大学生的创新思维和实际动手能力，加强同学之间的合作与交流，培养团队意识，丰富课余生活。
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，培养大学生的设计与计算能力。
因此，在国内很多著名高校，此项比赛成为了土木类专业的传统赛事。
在高教司和一些著名高校的积极筹办下，２００５年６月在浙江大学举办了第一届全国大学生结构设计竞赛，加强了学校之间的交流，促进了此项赛事的发展。
本项竞赛也是教育部重点支持的竞赛之一。
本文将介绍模型的设计和制作方法，并通过具体实例加以说明。
１ 材料和构件模型的合理设计需要建立在对材料充分认识的基础上，因此，正确认识材料性能是做好模型的关键。
大多数比赛使用的材料是白卡纸，腊线，乳胶，也有采用其他一些材料的。
这里主要讨论一下白卡纸，腊线这两种材料以及由这些材料制作的杆件以及他们的连接。
这里主要参考一些赛事提供的材料性能结合简便的实验做定性分析。
１．１ 材料性能１．１．１线的性能与白卡纸相比具有较大的抗拉强度，但是抗拉刚度小，没有抗压能力，可以模拟实际结构中的拉杆，索等构件。
线在变形时有一部分为永久变形，可以在使用前进行预张拉，之后再使用到结构中，以消除永久变形对结构的不利影响。
１．１．２白卡纸的性能具有较强的抗拉与抗压强度、刚度。
使用时需要注意纸张两个方向纹理的不同。
纸杆是结构的主要受压，受弯杆件。
一般均为薄壁杆，可参考实际结构中薄壁杆件。
纸带有一定的抗拉强度，作为拉杆时相比腊线来说有较大的刚度。
纸片有一定的抗拉强度，可以作为张力膜使用。
钢结构设计模型试验计算---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 规范:GB 50017-2003 钢结构设计规范分析类型:构件验算---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 规范组:构件: 1 点:3坐标: x = 1.00 L = 4.00 m---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 荷载:主导荷载工况: 1 DL1---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 材料: STEELf = 215.00 MPa fv = 125.00 MPa E = 206000.00 MPa G = 79000.00 MPa----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------截面参数: H 300x200x0ht=30.0 cmbf=20.0 cm ay=40.00 cm2 Az=16.80 cm2 Ax=56.80 cm2tw=0.6 cm Iy=9510.00 cm4 Iz=1330.00 cm4 It=15.35 cm4t=1.0 cm Wy = 634.00 cm3 Wz = 133.00 cm3gy1 = 1.05 gy2 = 1.05 gz1 = 1.20 gz2 = 1.20¸ą°ĺ:h0/tw = 46.67 (h0/tw)max = 74.80ŇíÔµ:bef/t = 9.70 (bef/t)max = 13.00---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 内力和系数:N = 2.11 kN My = 2.06 kN*mn = 1.00 Mmaxy = 2.06 kN*mVz = 1.23 kNBmy = 1.00---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 特征截面点的应力:SigN = 0.37 MPa SigMy = 3.26 MPaTauz,max = 0.75 MPa---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 侧向屈曲参数:l1 = 4.00 mLamb = 82.66 Fib = 0.91---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 屈曲参数:对Y 轴的: 对Z 轴的:ly = 4.00 m Lamy = 30.91 lz = 4.00 m Lamz = 82.66l0y = 4.00 m ŔŕĐÍ y = b l0z = 4.00 m ŔŕĐÍ z = bN'ey = 10985.88 kN Fiy = 0.93 Fiz = 0.67---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 验证公式:截面校核腹板: h0/tw = 46.67 < 74.80 = (h0/tw)max; 翼缘: bef/t = 9.70 < 13.00 = (bef/t)max [5.4] 短截面N/An + My/(gy*Wny) = 3.47 < 215.00 = f [5.2.1]Tauz,max = 0.75 < 125.00 = fv [4.1.2]构件稳定校核Lamy = 30.91 < 150.00 = Lamy,max Lamz = 82.66 < 150.00 = Lamz,max [表5.3.7]N/(Fiy*A) + Bmy*Mmaxy/(gy*W1y*(1-0.8*N/N'ey)) = 3.50 < 215.00 = f [5.2.2-1]N/(Fiz*A) + n*Bty*Mmaxy/(Fib*W1y) = 4.11 < 215.00 = f [5.2.2-3]---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 极限位移挠度(局部系统):uy=0.0cm< uy max =L/250.00=1.6cm 验算主导荷载工况: 1 DL1uz=0.0cm< uz max =L/250.00=1.6cm 验算主导荷载工况: 1 DL1位移(全局系统):vx=0.0cm< vx max =L/150.00=2.7cm 验算主导荷载工况: 1 DL1vy=0.0cm< vy max =L/150.00=2.7cm 验算主导荷载工况: 1 DL1---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 截面OK !!!钢结构设计---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 规范:GB 50017-2003 钢结构设计规范分析类型:构件验算---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 规范组:构件: 2 简单杆_2点:1坐标: x = 0.00 L = 0.00 m---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 荷载:主导荷载工况: 1 DL1---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 材料: STEELf = 215.00 MPa fv = 125.00 MPa E = 206000.00 MPa G = 79000.00 MPa----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------截面参数: PIPE_51ht=2.0 cmay=1.88 cm2 Az=1.88 cm2 Ax=3.14 cm2tw=1.0 cm Iy=0.79 cm4 Iz=0.79 cm4 It=1.57 cm4Wy = 0.79 cm3 Wz = 0.79 cm3gy1 = 1.15 gy2 = 1.15 gz1 = 1.15 gz2 = 1.15¸ą°ĺ:h0/tw = 2.00 (h0/tw)max = 100.00---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 内力和系数:N = 0.12 kN My = -0.02 kN*mn = 0.70 Mmaxy = -0.02 kN*mVz = 0.15 kNBmy = 1.00---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 特征截面点的应力:SigN = 0.38 MPa SigMy = 20.91 MPaTauz,max = 0.65 MPa---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 侧向屈曲参数:Fib = 1.00---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 屈曲参数:对Y 轴的: 对Z 轴的:ly = 3.00 m Lamy = 600.00 lz = 3.00 m Lamz = 600.00l0y = 3.00 m ŔŕĐÍ y = a l0z = 3.00 m ŔŕĐÍ z = aN'ey = 1.61 kN Fiy = 0.02 Fiz = 0.02---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 验证公式:截面校核腹板: h0/tw = 2.00 < 100.00 = (h0/tw)max; [5.4] 短截面N/An + My/(gy*Wny) = 18.56 < 215.00 = f [5.2.1]Tauz,max = 0.65 < 125.00 = fv [4.1.2]构件稳定校核Lamy = 600.00 > 150.00 = Lamy,max Lamz = 600.00 > 150.00 = Lamz,max [表5.3.7]N/(Fiy*A) + Bmy*Mmaxy/(gy*W1y*(1-0.8*N/N'ey)) = 39.06 < 215.00 = f [5.2.2-1]N/(Fiz*A) + n*Bty*Mmaxy/(Fib*W1y) = 33.49 < 215.00 = f [5.2.2-3]----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------极限位移挠度(局部系统):uy=0.0cm< uy max =L/250.00=1.2cm 验算主导荷载工况: 1 DL1uz=0.0cm< uz max =L/250.00=1.2cm 验算主导荷载工况: 1 DL1位移(全局系统):vx=0.0cm< vx max =L/150.00=2.0cm 验算主导荷载工况: 1 DL1vy=0.0cm< vy max =L/150.00=2.0cm 验算主导荷载工况: 1 DL1---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 截面OK !!!钢结构设计---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 规范:GB 50017-2003 钢结构设计规范分析类型:构件验算---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 规范组:构件: 3 简单杆_3点:1坐标: x = 0.00 L = 0.00 m---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 荷载:主导荷载工况: 1 DL1---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 材料: STEELf = 215.00 MPa fv = 125.00 MPa E = 206000.00 MPa G = 79000.00 MPa----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------截面参数: H 300x200x0ht=30.0 cmbf=20.0 cm ay=40.00 cm2 Az=16.80 cm2 Ax=56.80 cm2tw=0.6 cm Iy=9510.00 cm4 Iz=1330.00 cm4 It=15.35 cm4t=1.0 cm Wy = 634.00 cm3 Wz = 133.00 cm3gy1 = 1.05 gy2 = 1.05 gz1 = 1.20 gz2 = 1.20¸ą°ĺ:h0/tw = 46.67 (h0/tw)max = 73.28ŇíÔµ:bef/t = 9.70 (bef/t)max = 13.00---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 内力和系数:N = 2.18 kN My = -1.83 kN*mn = 1.00 Mmaxy = -1.83 kN*mVz = 0.77 kNBmy = 0.85---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 特征截面点的应力:SigN = 0.38 MPa SigMy = 2.89 MPaTauz,max = 0.47 MPa---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 侧向屈曲参数:l1 = 4.00 mLamb = 82.66 Fib = 0.91---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 屈曲参数:对Y 轴的: 对Z 轴的:ly = 4.00 m Lamy = 30.91 lz = 4.00 m Lamz = 82.66l0y = 4.00 m ŔŕĐÍ y = b l0z = 4.00 m ŔŕĐÍ z = bN'ey = 10985.88 kN Fiy = 0.93 Fiz = 0.67---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 验证公式:截面校核腹板: h0/tw = 46.67 < 73.28 = (h0/tw)max; 翼缘: bef/t = 9.70 < 13.00 = (bef/t)max [5.4] 短截面N/An + My/(gy*Wny) = 3.13 < 215.00 = f [5.2.1]Tauz,max = 0.47 < 125.00 = fv [4.1.2]构件稳定校核Lamy = 30.91 < 150.00 = Lamy,max Lamz = 82.66 < 150.00 = Lamz,max [表5.3.7]N/(Fiy*A) + Bmy*Mmaxy/(gy*W1y*(1-0.8*N/N'ey)) = 2.75 < 215.00 = f [5.2.2-1]N/(Fiz*A) + n*Bty*Mmaxy/(Fib*W1y) = 3.26 < 215.00 = f [5.2.2-3]---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 极限位移挠度(局部系统):uy=0.0cm< uy max =L/250.00=1.6cm 验算主导荷载工况: 1 DL1uz=0.0cm< uz max =L/250.00=1.6cm 验算主导荷载工况: 1 DL1位移(全局系统):vx=0.0cm< vx max =L/150.00=2.7cm 验算主导荷载工况: 1 DL1vy=0.0cm< vy max =L/150.00=2.7cm 验算主导荷载工况: 1 DL1---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 截面OK !!!钢结构设计---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 规范:GB 50017-2003 钢结构设计规范分析类型:构件验算---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 规范组:构件: 4 简单杆_4点:1坐标: x = 0.00 L = 0.00 m---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 荷载:主导荷载工况: 1 DL1---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 材料: STEELf = 215.00 MPa fv = 125.00 MPa E = 206000.00 MPa G = 79000.00 MPa----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------截面参数: PIPE_51ht=2.0 cmay=1.88 cm2 Az=1.88 cm2 Ax=3.14 cm2tw=1.0 cm Iy=0.79 cm4 Iz=0.79 cm4 It=1.57 cm4Wy = 0.79 cm3 Wz = 0.79 cm3gy1 = 1.15 gy2 = 1.15 gz1 = 1.15 gz2 = 1.15¸ą°ĺ:h0/tw = 2.00 (h0/tw)max = 100.00---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 内力和系数:N = 0.12 kN My = -0.01 kN*mn = 0.70 Mmaxy = -0.01 kN*mVz = 0.03 kNBmy = 1.00---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 特征截面点的应力:SigN = 0.39 MPa SigMy = 7.38 MPaTauz,max = 0.12 MPa---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 侧向屈曲参数:Fib = 1.00---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 屈曲参数:对Y 轴的: 对Z 轴的:ly = 3.00 m Lamy = 600.00 lz = 3.00 m Lamz = 600.00l0y = 3.00 m ŔŕĐÍ y = a l0z = 3.00 m ŔŕĐÍ z = aN'ey = 1.61 kN Fiy = 0.02 Fiz = 0.02---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 验证公式:截面校核腹板: h0/tw = 2.00 < 100.00 = (h0/tw)max; [5.4] 短截面N/An + My/(gy*Wny) = 6.81 < 215.00 = f [5.2.1]Tauz,max = 0.12 < 125.00 = fv [4.1.2]构件稳定校核Lamy = 600.00 > 150.00 = Lamy,max Lamz = 600.00 > 150.00 = Lamz,max [表5.3.7]N/(Fiy*A) + Bmy*Mmaxy/(gy*W1y*(1-0.8*N/N'ey)) = 27.58 < 215.00 = f [5.2.2-1]N/(Fiz*A) + n*Bty*Mmaxy/(Fib*W1y) = 24.91 < 215.00 = f [5.2.2-3]----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------极限位移挠度(局部系统):uy=0.0cm< uy max =L/250.00=1.2cm 验算主导荷载工况: 1 DL1uz=0.0cm< uz max =L/250.00=1.2cm 验算主导荷载工况: 1 DL1位移(全局系统):vx=0.0cm< vx max =L/150.00=2.0cm 验算主导荷载工况: 1 DL1vy=0.0cm< vy max =L/150.00=2.0cm 验算主导荷载工况: 1 DL1---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 截面OK !!!钢结构设计---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 规范:GB 50017-2003 钢结构设计规范分析类型:构件验算----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------规范组:构件: 5 简单杆_5点:1坐标: x = 0.83 L = 2.50 m---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 荷载:主导荷载工况: 1 DL1---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 材料: STEELf = 215.00 MPa fv = 125.00 MPa E = 206000.00 MPa G = 79000.00 MPa----------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------截面参数: PIPE_51ht=2.0 cmay=1.88 cm2 Az=1.88 cm2 Ax=3.14 cm2tw=1.0 cm Iy=0.79 cm4 Iz=0.79 cm4 It=1.57 cm4Wy = 0.79 cm3 Wz = 0.79 cm3gy1 = 1.15 gy2 = 1.15 gz1 = 1.15 gz2 = 1.15¸ą°ĺ:h0/tw = 2.00 (h0/tw)max = 100.00---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 内力和系数:N = 0.12 kN My = 0.01 kN*mn = 0.70 Mmaxy = -0.01 kN*mVz = -0.03 kNBmy = 1.00---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 特征截面点的应力:SigN = 0.38 MPa SigMy = 9.58 MPaTauz,max = -0.11 MPa---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 侧向屈曲参数:Fib = 1.00---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 屈曲参数:对Y 轴的: 对Z 轴的:ly = 3.00 m Lamy = 600.00 lz = 3.00 m Lamz = 600.00l0y = 3.00 m ŔŕĐÍ y = a l0z = 3.00 m ŔŕĐÍ z = aN'ey = 1.61 kN Fiy = 0.02 Fiz = 0.02---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 验证公式:截面校核腹板: h0/tw = 2.00 < 100.00 = (h0/tw)max; [5.4] 短截面N/An + My/(gy*Wny) = 8.71 < 215.00 = f [5.2.1]Tauz,max = 0.11 < 125.00 = fv [4.1.2]构件稳定校核Lamy = 600.00 > 150.00 = Lamy,max Lamz = 600.00 > 150.00 = Lamz,max [表5.3.7]N/(Fiy*A) + Bmy*Mmaxy/(gy*W1y*(1-0.8*N/N'ey)) = 26.79 < 215.00 = f [5.2.2-1]N/(Fiz*A) + n*Bty*Mmaxy/(Fib*W1y) = 24.22 < 215.00 = f [5.2.2-3]---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 极限位移挠度(局部系统):uy=0.0cm< uy max =L/250.00=1.2cm 验算主导荷载工况: 1 DL1uz=0.0cm< uz max =L/250.00=1.2cm 验算主导荷载工况: 1 DL1位移(全局系统):vx=0.0cm< vx max =L/150.00=2.0cm 验算主导荷载工况: 1 DL1vy=0.0cm< vy max =L/150.00=2.0cm 验算主导荷载工况: 1 DL1---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 截面OK !!!。
