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“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结构设计大赛计算书结构设计大赛是一项旨在考察参赛者对于结构设计原理和实践能力的比赛活动。
参赛者通过设计、计算和模拟结构的方法，展示自己的创造力、工程素质和解决问题的能力。
本文将从浅入深，从设计思路到实际实施，介绍结构设计大赛的相关内容。
首先，结构设计大赛的成功与否与参赛者的设计思路有着密切的关系。
设计思路是指在结构设计过程中，参赛者根据任务要求和限制条件，通过合理的分析和策略，形成一种可行的设计思想。
参赛者应该注重综合考虑结构的安全、经济和实用性，灵活运用不同的结构设计方法，如梁结构、桁架结构、柱状结构等，以满足工程要求。
其次，结构设计大赛的计算工作至关重要。
参赛者需要根据设计思路，对结构进行力学分析和计算。
力学分析包括结构的受力情况、应力分布和变形特征等。
参赛者需要熟练掌握结构力学的相关原理和计算方法，如静力学、动力学和弹性力学等。
通过准确的计算，可以充分评估结构的可靠性和安全性，为设计提供科学依据。
此外，参赛者还需要利用计算机进行结构的模拟和优化。
计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助工程（CAE）技术的应用，能够帮助参赛者快速生成结构模型，并进行力学仿真和优化计算。
参赛者可以通过不断调整结构参数、材料选型和构件布置等，寻找最佳的设计方案。
同时，计算机模拟也可以为结构设计提供详细的结果数据，方便参赛者进行结果分析和展示。
最后，结构设计大赛还强调参赛者对于结构实施的指导意义。
结构设计不仅仅是理论上的构思和计算，更需要考虑实际的施工和使用情况。
参赛者应该重视工程实践，了解结构施工工艺和材料特性，提供合理的施工指导和建议。
只有结构设计与实际实施相结合，才能确保设计方案的可行性和有效性。
综上所述，结构设计大赛是一项需要参赛者具备全面能力和创新思维的活动。
通过设计思路、力学计算、计算机模拟和实施指导四个方面的全面考察，参赛者可以充分展现自己的结构设计才能和应对问题的能力。
希望广大参赛者能够在结构设计大赛中充分发挥自己的潜力，为工程领域的发展贡献力量。
唐山学院土木工程系结构（桁架）模型设计计算书专业：土木工程组长姓名：袁广涛4070408113成员姓名：赵菲4070408203张嶔峰4070408244王娟4070408204指导教师：马卫华2009年4月29日目录1．设计任务书∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2 2．结构计算书∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙32.1设计说明∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙32.2结构选型及内力分析∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙42.2.1材料性能分析∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙42.2.2构件力学性能∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙42.2.3结构模型体系选择及内力分析∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4（1）模型一∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙5（2）模型二∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙62.3杆件选择∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙82.4承载力估算∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙82.5空间作用的影响∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙83. 加载实验∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙84. 参考文献∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙81. 设计任务书：1.1.参赛要求(1)各参赛队应独立设计、制作模型并完成加载试验，每位参赛者只允许参加一个队。
桥梁结构设计大赛计算书桥梁结构设计大赛计算书大赛名称：桥梁结构设计大赛主办单位：XXX大学桥梁工程学院比赛时间：2022年X月X日比赛地点：XXX大学校园一、比赛背景桥梁是人类交通和基础设施建设中不可或缺的重要组成部分。
为了推动桥梁工程的研究和创新，促进优秀人才的培养，XXX大学桥梁工程学院决定举办桥梁结构设计大赛。
本次大赛旨在通过参赛选手的创新设计和计算能力，提升桥梁结构设计水平，促进桥梁工程的发展。
二、参赛要求与规则1.参赛对象：本次比赛开放给全国范围内的高校本科生和研究生报名参加。
2.作品要求：参赛作品需为原创桥梁结构设计方案，并附有详细的计算书。
作品形式不限，可以是CAD图纸、模型或电子文档。
3.评审标准：评审将综合考虑桥梁结构的创新性、安全性、经济性和可行性。
参赛作品需符合国家桥梁设计规范和相关标准。
4.参赛费用：参赛选手需按规定缴纳报名费用，并提交参赛申请表和相关证明材料。
三、计算书要求与内容1.计算书编写：参赛作品需附有详细的计算书，包括结构设计的计算过程、参数选择、荷载计算、受力分析、构件验算等内容。
2.计算方法：计算书应使用合理的计算方法和软件工具，确保计算准确性和可靠性。
参赛选手需在计算书中说明所采用的计算方法和工具。
3.材料选择：计算书中需详细说明所选用的材料性能参数、强度设计值、安全系数等，并合理选择材料，以确保桥梁结构的强度和稳定性。
4.荷载计算：计算书中需对桥梁结构所受的静载荷、动载荷和温度荷载进行详细计算和分析，确保桥梁结构在各种工况下的安全性能。
5.构件验算：计算书中需对桥梁结构各个构件进行验算，包括钢梁、混凝土梁、桩基等。
验算应满足设计规范的要求，确保构件的强度和稳定性。
四、奖项设置与评选方式1.奖项设置：本次大赛设一、二、三等奖各若干名，并颁发优秀组织奖、最佳创新奖等特别奖项。
2.评选方式：评审团将对参赛作品进行评审和打分，综合考虑结构设计、计算书质量、创新性等因素进行评选。
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。
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。
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。
结构设计计算书一、梁计算：（一）屋面验算：本设计的钢结构梁均为简支梁，材质为Q345，材料设计标准值为310N/mm²；以最不利构件计算，主梁取F~G轴线/4轴线之间的钢梁GL1，次梁取1~4轴线/F~G 轴线之间的次梁GL3验算。
1.次梁GL3验算HN400×150×8×13（1）永久荷载计算：防水层荷载（两层3mm厚SBS）： 2.1×0.006×5000×10=0.63KN/m；防水找平层（20mm厚水泥砂浆）： 2.1×0.02×1700×10=0.84KN/m；屋面1:6珍珠岩水泥砂浆找坡层（平均厚度200mm）：2.1×0.2×800×10=3.36KN/m；100mm厚挤塑板保温层： 2.1×0.1×40×10=0.084KN/m；150mm厚钢承板C30砼结构板：（2.1×0.074+2.1×0.076÷2）×2500=5.88KN/m HN400×150×8×13钢梁自重：55.8×10=0.558KN/m；合计：11.352KN/m （2）屋面活荷载计算：不上人屋面活荷载标准值：0.5KN/㎡： 2.1×0.5=1.05KN/m；基本雪载：0.35KN/㎡： 2.1×0.35=0.735KN/m；基本风荷载：0.25KN/㎡： 2.1×0.25=0.525KN/m；施工荷载：2.0KN/㎡： 2.1×2.0=4.2KN/m；合计： 6.51KN/m （3）.弯矩计算：M=ql²/8=（1.35×11.352+1.4×6.51）×9²÷8=220.887KN.m（4）验算钢梁弯矩值：W=M/f=220.877×1000×1000÷310=712538.7mm³=712.54cm³经过查表得钢梁HN350×175×7×11的W x=782cm³＞712.54 cm³2.主梁GL1验算(HN692×300×13×20)：11.352×9÷2=45.408次梁传来的集中荷载简图F1 =45.408 F2=45.408 F3=45.408弯矩组合计算：M=1.35×1.66×8.42÷8+45.408×3×4.2×1.35=792.16KN.MW=M/f=964.4103×1000×1000÷295=2685273.559mm³＜4980cm³选用HN700×300×13×203.主梁GL2验算：1.主梁验算HN400×150×8×13（1）永久荷载计算：防水层荷载（两层3mm厚SBS）： 2.0×0.006×5000×10=0.60KN/m；防水找平层（20mm厚水泥砂浆）： 2.0×0.02×1700×10=0.68KN/m；屋面1:6珍珠岩水泥砂浆找坡层（平均厚度200mm）：2.0×0.2×800×10=3.2KN/m；100mm厚挤塑板保温层： 2.0×0.1×40×10=0.08KN/m；150mm厚钢承板C30砼结构板：（2.0×0.074+2.0×0.076÷2）×2500=5.6KN/m HN400×150×8×13钢梁自重：55.8×10=0.558KN/m；合计：10.718KN/m （2）屋面活荷载计算：不上人屋面活荷载标准值：0.5KN/㎡： 2.0×0.5=1.0KN/m；基本雪载：0.35KN/㎡： 2.0×0.35=0.70KN/m；基本风荷载：0.25KN/㎡： 2.0×0.25=0.50KN/m；施工荷载：2.0KN/㎡： 2.0×2.0=4.0KN/m；合计： 6.2KN/m（3）.弯矩计算：M=ql²/8=（1.35×11.398+1.4×6.2）×8.4²÷8=212.274KN.m（4）验算钢梁弯矩值：W=M/f=212.274×1000×1000÷310=684753.5mm³=684.75cm³经过查表得钢梁HN350×175×7×11的W x=782cm³＞827.36 cm³2.主梁GL2验算(HN600×200×11×17)：10.718×8.4÷2=47.872次梁传来的集中荷载简图F1 =47.872 F2=47.872 F3=47.872弯矩组合计算：M=1.35×0.896×82÷8+45.016×3×4×1.35=785.2KN.MW=M/f=889.8×1000×1000÷295=2661705.763mm³＜3000cm³选用HN600×200×11×17（二）楼面积算：1.次梁GL3验算HN400×150×8×13（1）永久荷载计算：楼面装修材料荷载： 1.20KN/m150mm厚钢承板C30砼结构板：（2.1×0.074+2.1×0.076÷2）×2500=5.88KN/m HN400×150×8×13钢梁自重：55.8×10=0.558KN/m；合计：7.638KN/m （2）屋面活荷载计算：医院楼面活荷载标准值：0.5KN/㎡： 2.5KN/m；施工荷载：2.0KN/㎡： 2.1×2.0=4.2KN/m；合计： 6.7KN/m （3）.弯矩计算：M=ql²/8=（1.35×7.638+1.4×6.7）×9²÷8=119.374KN.m（4）验算钢梁弯矩值：W=M/f=119.374×1000×1000÷310=643143.266mm³=643.143cm³经过查表得钢梁HN350×175×7×11的W x=782cm³＞643.143 cm³2.主梁GL1验算(HN692×300×13×20)：7.638×9÷2=45.408次梁传来的集中荷载简图F1 =34.371 F2=34.371 F3=34.371弯矩组合计算：M=1.35×1.66×8.42÷8+34.371×3×4.2×1.35+6.7×8.42÷8=679.456KN.MW=M/f=679.456×1000×1000÷295=2303.241mm³＜4980cm³选用HN700×300×13×203.主梁GL2验算：1.主梁验算HN400×150×8×13（1）永久荷载计算：楼面装修材料荷载： 1.20KN/m150mm厚钢承板C30砼结构板：（2.0×0.074+2.0×0.076÷2）×2500=5.6KN/m HN400×150×8×13钢梁自重：55.8×10=0.558KN/m；合计：7.358KN/m （2）楼面活荷载计算：楼面活荷载标准值： 2.5KN/m；施工荷载：2.0KN/㎡： 2.0×2.0=4.0KN/m；合计： 6.5KN/m （3）.弯矩计算：M=ql²/8=（1.35×7.358+1.4×6.5）×8.4²÷8=167.874KN.m （4）验算钢梁弯矩值：W=M/f=167.874×1000×1000÷310=541.528.084mm³=541.528cm³经过查表得钢梁HN350×175×7×11的W x=782cm³＞541.528 cm³2.主梁GL2验算(HN600×200×11×17)：7.358×8.4÷2=30.904 次梁传来的集中荷载简图F1 =30.904 F2=30.904 F3=30.904弯矩组合计算：M=1.35×0.896×82÷8+30.904×3×4×1.35+6.5×1.4×82÷8=583.115KN.M W=M/f=583.115×1000×1000÷295=1976661.424mm³＜3000cm³选用HN600×200×11×17二、单柱荷载计算以F轴线与4轴线交点的柱进行计算：P=47.872×3+45.408×3+34.371×3+30.904×3=475.665KN故单柱承载力为475.665KN单柱强度验算：P÷S=475.665×1000÷12040=39.507N/mm2＜215N/mm2单柱稳定性验算：λ=l0/¡，¡=（I/A）1/2=（20500÷120.4）1/2=13.05cmλ=l0/¡=360÷13.05=27.59＜150。
结构设计计算书一：设计概况1.建设项目名称：综合办公楼（集购物，餐饮，娱乐，办公，旅馆于一体）2.建设地点：给定地基三3.设计资料：3.1.地质水文资料：根据工程地质勘测报告，拟建场地地势平坦，二类场地，表面为平均厚度1.0m 左右的素填土，以下为3.0m 左右的沙质粘土，承载力的特征值为220 kN/m 2，再下面为厚约5-7米的砾层，其承载力的特征值为300kN/m 2。
地下水位距地表最低为-12m,无侵蚀性，对建筑物基础无影响。
3.2.气象资料：全年主导风向：西北风 夏季主导风向：东南风 基本风压为：0.35kN/m 2（B 类场地) 基本雪压为：0.25kN/m 23.3.抗震设防要求：七度三级设防3.4.底层室内主要地坪标高为±0.000，室外地面标高-0.450米。
二.结构计算书1.结构布置方案及结构选型 1.1.结构承重方案选择根据建筑功能要求以及建筑施工的布置图，本工程确定采用框架承重方案，框架梁、柱布置参见结构平面图。
1.2.主要构件选型及尺寸初步估算 主要构件选型（１）梁﹑板﹑柱结构形式：现浇钢筋混凝土结构 （２）墙体采用：混凝土空心砌块（重度12KN/平方米） （３）墙体厚度：外墙:240mm ，内墙:240mm （４）基础采用：柱下独立基础 1.3.主要构件选型及尺寸初步估算 主要构件选型横梁300*600，纵梁300*600，次梁CL1，CL2 :300×500,CL3 200×400,CL4 200×300（混凝土C30 fc =14.3MP ，ft =1.43MP ）柱截面尺寸估算：该框架结构抗震等级为三级，轴压比限值为0.9（混凝土C35，fc =16.7，ft =1.57）边柱mm mm mm f N A c 4234233.1793537.169.01000*8*12*0.3*2.7*3.12⨯==⨯=≥μ 中柱mm mm mm f N A c 6066063.3676747.169.01000*8*12*15.6*2.7*3.12⨯==⨯=≥μ边柱，中柱皆取600*6002mm。
结构设计计算书（参考）1.绪论1.1 ⼯程背景本项⽬为9层钢筋混凝⼟框架结构体系，占地⾯积约为960.96 m 2，总建筑⾯积约为8811.84 m 2；层⾼3.6m,平⾯尺⼨为18.3m×52.0m 。
采⽤桩基础，室内地坪为±0.000m ，室外内⾼差0.6m 。
框架梁、柱、楼⾯、屋⾯板板均为现浇。
1.1.1 设计资料1.1.1.1 ⽓象资料夏季最⾼⽓温42.3C ?，冬季室外⽓温最低9C ?-。
冻⼟深度25cm ，基本风荷载W 。
=0.35kN/ m 2；基本雪荷载为0.2 kN/ m 2。
年降⽔量680mm 。
1.1.1.2 地质条件建筑场地地形平坦，地基⼟成因类型为冰⽔洪积层。
⾃上⽽下叙述如下：新近沉积层（第⼀层），粉质粘⼟，厚度0.5—1.0⽶，岩性特点，团粒状⼤孔结构，⽋压密。
粉质粘⼟层（第⼆层），地质主要岩性为黄褐⾊分之粘⼟，硬塑状态，具有⼤孔结构，厚度约3.0⽶, qsk=35—40kPa 。
粉质粘⼟层（第三层），地质岩性为褐黄⾊粉质粘⼟，具微层理，含铁锰结核，可塑状态，厚度3.5⽶， qsk=30—35kPa 。
粉质粘⼟层（第四层），岩性为褐黄⾊粉质粘⼟，具微层理，含铁锰结核，硬塑状态，厚度未揭露，qsk=40—60kPa,qpk=1500—2000kPa 。
不考虑地下⽔。
1.1.1.3 地基⼟指标⾃然容重1.90g/cm 2，液限25.5％，塑性指数9.1，空隙⽐0.683，计算强度150kp/m2。
1.1.1.4 地震设防烈度7度1.1.1.5 抗震等级三级1.1.1.6 设计地震分组α=（表3.8《⾼层建筑结构》）场地为1类⼀组Tg（s）=0.25s max0.161.1.2 材料柱采⽤C30，纵筋采⽤HRB335，箍筋采⽤HPB235，梁采⽤C30，纵筋采⽤HRB335，箍筋采⽤HPB235。
基础采⽤C30，纵筋采⽤HRB400，箍筋采⽤HPB235。
“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。
结构设计大赛计算书
我理解你的意思是希望制作一个关于结构设计大赛的计算书，以便参赛选手能够进行相关计算。
以下是一个简要的
计算书的结构设计示例：
封面：在封面上写上计算书的名称、结构设计大赛信息、
参赛选手的姓名等。
目录：列出计算书中各个章节的标题和页码，方便读者查阅。
简介：简要介绍结构设计大赛的目的、背景、参赛规则等。
章节1：设计要求和限制
- 解释参赛选手需要满足的设计要求和限制条件，包括结构类型、载荷要求、材料限制等。
章节2：设计参数和变量
- 列出设计过程中涉及到的参数和变量，如强度、位移、截面尺寸等。
章节3：理论计算方法
- 介绍常用的结构设计理论和计算方法，如梁的弯曲计算、柱的稳定计算等。
章节4：结构力学计算
- 详细说明参赛选手需要进行的结构力学计算方法，如静力分析、动力分析等。
章节5：结构设计软件使用
- 介绍常用的结构设计软件，如AutoCAD、ANSYS等，以及如何使用这些软件进行结构设计计算。
章节6：案例分析
- 给出一些结构设计的案例，包括实际结构和理论计算样例，供参赛选手进行学习和实践。
附录：补充相关信息和表格
- 包括参考文献、公式表、材料性能表、单位换算表等。
这只是一个示例，你可以根据实际情况对计算书的结构进
行调整和完善。
2016年辽宁省大学生结构设计竞赛计算书作品名称：参赛学校：参赛队伍：参赛队员：指导教师：目录目录 (2)1 概念设计 (1)1.1设计思路 (1)1.2结构选型 (1)1.3方案效果图 (5)2 计算设计 (5)2.1 材料力学性质参数 (5)2.2 计算简图 (5)2.3 静力分析 (6)2.4 动力分析 (7)3 构造设计 (9)3.1 梁柱节点 (9)3.2 斜撑节点 (10)3.3 交叉斜撑节点 (10)4 模型加工图及材料表 (11)4.1 模型加工图 (11)5 小结 (12)6参考文献 (12)1 概念设计1.1设计思路本次竞赛设计内容为多层结构，根据竞赛所给模型制作要求以及加载条件等内容，我们的模型设计思路如下。
（1）根据模型竖向尺寸以及截面尺寸要求，我们选用四根长为1000mm、截面边长10mm的通长纸筒作为框架柱，每个结构层选用四根长220mm、截面边长8mm的方纸筒作为横梁，该竖向构件加水平构件定义出了我们模型的基本框架形式。
（2）根据加载要求，该模型顶部需要承担10kg的竖向荷载，竖向加载稳定后，要继续进行冲击荷载加载，因此我们采用截面边长8mm的纸筒作为斜撑，来增加框架结构的平面内以及平面外稳定，提高模型的刚度，减小位移。
（3）根据评分标准，我们在保证模型加载成功的基础上，尽可能降低模型质量，柱采用变截面卷法，根据受力特性纸筒分别采用单层和双层卷法。
我们将结构形式选定为梁柱框架体系外加平面内以及平面外斜撑。
1.2结构选型在确定结构模型设计总体思路后，我们借助有限元分析软件进行模型杆件受力变形定性分析，并结合模型加载试验，逐步完善优化我们的模型，达到位移与质量最优结合。
模型优化过程如图1所示：图1 模型结构优化过程第一种模型形式，纯梁柱框架，共五层，梁柱之间无任何斜撑。
该结构只竖向加载，将荷载换算作用在平行两根梁上，ABAQUS计算结果如下图2所示。
从位移计算结果可以明显看出，该结构在竖向荷载作用下，柱（竖向杆件）发生较大挠曲变形，特别是顶部两层。
结构设计计算说明书
1、结构选型
结构受力明确合理，可以从荷载的传递方式看出：
小车荷载→桥面板→横梁→竖直柱→横梁两端→支座
2、结构模型简化与荷载分析
（1）结构模型简化：
（2）荷载分析：
桥受的荷载主要是：小车和砝码的移动动荷载，此处由于对软件操作不熟悉，将载荷设置为100N的均布载荷，材料选用的是桦木代替比赛所用的桐木，另外软件里备用材料选的是ABS塑料。
2、内力分析计算
以下是用软件Inventor得到的应力分析图。
3、构件的安全系数分析
4、结论
假设在该结构下梁中心处受到均布100N作用时，上面梁受到最大压应力为16.78MPa,实际条件提供为桐木，因此应该和Inventor软件分析的结果类似。
况且考虑到实际情况，不可能
一直承受100N的均布载荷，所以实际承载应该可以满足要求。
高跷结构设计计算书
作品名称
参赛人员
参赛学校
专业班级
指导教师
一．设计说明 (3)
1.方案构思 (3)
2.结构选型 (3)
3.结构特色 (5)
二．方案设计 (6)
1.设计基本假定 (6)
2.材料性能分析 (6)
3.材料截面选择 (7)
4.模型结构图 (8)
5.节点详图 (9)
6.主要构件材料表及结构预计重量 (11)
三．计算机分析模拟 (13)
1.有限元模型的建立 (13)
2.结构静力的分析 (13)
3.变形图 (14)
4.自由度分析 (15)
5.应力分析 (17)
四.结构设计总结 (18)
1.总结 (18)
2.参考 (18)
1.方案构思
模型主要承受选手800N的竖直静荷载和在动载过程中的冲击荷载竖向静荷载较容易满足，而竖向冲击荷载对结构的刚度要求高，同时要求结构能够承受一定的抗剪和抗扭能力。
通过合理的设计结构，从而保证结构在行走过程中有足够的强度，刚度，稳定性。
设计原则：考虑到模型的主要承载在竖直位置，所以尽可能的利用竖向支撑的4根立杆来提高模型的承载力，在立杆旁加细杆起到辅助支撑的作用，同时也可以保证模型在行走转弯过程中的抗扭，抗弯性能。
2.结构选型
由于三角形具有较强的稳定性，而且在平面上容易找平，我们选择三角形为主体结构框架，我们以空间刚架为主导。
图1右展示了高跷结构中间位置的设计图。
结构的左右两部分为对称结构。
如图1右所示，3杆为T截面杆，既能满足结构的受力要求还能减轻结构的质量。
1杆为截面为12X6的矩形截面杆，考虑到在动载的过程中1杆所受的弯矩较大，所以采用b=6 h=12的方式以提高I值。
3,4杆分别为立柱和底座。
图一
平面刚架架之间通过横向系斜杆连接以防止面外失稳，增强了结构的整体性。
本次比赛规定的尺寸为：高度265mm、上平面长400mm 宽150mm、下平面长不超过200mm宽不超过150mm。
我们设计的结构的主要构件尺寸如图4所示。
3.结构特色
这个名为漫步云端的结构是在我们制作结构对结构进行试验的多次循环反复而后的出来的结构，它凝聚了所有的试验所得的经验。
它的优点
（1）从结构外形来看，我们采用梯形做主体形状，受力均
匀。
载方便，上宽下窄，形状渐随着高度逐渐变化。
（2）针对结构的受力特点和位移情况，选择四边形子并且在柱内增加了T字形柱，成为我们结构一大特色。
（3）主梁与底座之间相连时，节点通过端点延伸木条结，用胶水加固，这大大提高了斜梁的稳定性和强度。
（4）主要受力柱子采用简单的立柱经济实用。
受力均匀，加载方便，质量轻巧，有效利用空间。
二．方案设计
1.设计基本假定
（1）木条材质连续均匀。
（2）各个节点按刚节点计算，支座为固定支座。
加载时竖直静荷载为均布荷载作用在整个层面上，后以此传递。
（3）杆件计算时采用钢结构计算模式。
2.材料性能分析
木材
本次竞赛中使用的桐木材料，有三种规格：4×6mm、2×6mm、1×55mm、2×4mm。
木材有顺纹与横纹之分，顺纹力学性能较好，抗拉强度达30MPa，顺纹弹性10
MPa。
横纹力学性能则较差。
在设计与制作过程中，1.04
我组充分利用竹材顺纹的拉压性能，尽量减小对木纤维的破坏。
与其它材料相比，木材的延性较好，设计时做了充分的
考虑。
胶水
根据赛题规定，502胶水用作主体结构的粘结，涂胶的质量直接影响整个结构的性能，涂胶时应做到适量、均匀。
502胶水的腐蚀性较强，使用时要非常小心，且其挥发较快，涂胶之后应马上粘贴，否则粘结强度将会受到严重影响。
热溶胶
热熔胶用于鞋与踏板，踏板与模型的固定，根据比赛规定，如果在加载过程中有脱落视为加载失败。
故研究热熔胶粘结意义重大。
在试验中发现，热溶胶在模型与踏板中粘结性比鞋与踏板中强。
所以加强鞋与踏板的连接就非常重要。
3.材料截面选择
主要受力柱采用立柱的形式，由4跟4×6mm的木条粘结而成。
形成外侧8×12mm的矩形，保证抗压的同时减轻了材料的质量。
T形柱稳定性好，我们用T型柱搭出上部的空间角锥体，使结构整体稳定。
T形柱由6×8mm腹板和4×6mm翼缘组成。
外围4根斜柱由3根4×6mm木条粘结而成。
形成6×12mm 的矩形，即保证了抗压又保证了抗弯性能。
结构内部用斜柱由2根4×6mm木条粘结而成，与结构内部立柱相连，增加结构在行走转弯过程中的抗扭矩性能。
在结构外形的选择方面，考虑到此高跷结构需承受较大的竖
向荷载，结构底座的受力最大也最为复杂。
因此底座采用截面为8X12的杆件制作，中间十字架由两根粘结好的6×8mm 杆卯榫相连，有效的加强底座连接强度。
了结构图1展示了底座结构的设计图。
图1
4.模型结构图（如图二）
图二
5.节点详图
高跷主结构通过502胶水将杆件之间进行连接。
这里列出了五种支座连接节点的构造形式，包括四根杆件相连接的复杂节点、底座外框连接节点、立柱与底座连接节点、底座十字架加固连接点、斜撑杆与外框连接点。
各自在结构中的部位
及其构造实体图如图三所示。
图三
节点1内节点1外
节点2 节点
3
节点4 节点5
6.主要构件材料表及结构预计重量（表一）
标号 形状 截面
尺寸
长度 数量
1 外框
6
×12mm
290m
m
4
2 T 字梁
翼缘
6×8mm 腹板 6×4mm
260m m
4
3 斜柱6×
8mm
260m
m
2
4 底座外框8×
12mm
长
150mm
短
134mm
4
5 底座内框8×
12mm
134m
m
2
6 立柱8×
12mm
248m
m
1
7 支杆
4×
6mm
179m
m
6
表一
结构预计重量：单个95g
三．计算机分析模拟
3.1有限元模型的建立
在进行结构内力分析时按空间刚架结构进行计算。
由于本高跷结构材
质为木材，节点处连接主要靠胶水进行粘连，连接牢固，按照刚接计
算较为合理。
所以本高跷结构在进行内力分析时，主结构设为杆单元
计算。
由于涉及杆件很多，且超静定的特性，通过手工计算难以获得
其准确的计算结果。
为此，我们根据确定的结构形式、杆件截面以及
材料属性等设计参数，在大型通用有限元分析程序ANSYS中建立结
构的分析模型。
3.2结构静力分析
由于我队的静载和动载选手体重为80Kg，因此在设计时单个高
跷结构的承载力为800N。
具体的各点受力情况为：在上图的有限元
模型中在矩形中间点的受力为200N，其他边上各点的受力都为100N。
3.3.1变形图
3.3.2.1自由度分析
3.3.2.2自由度分析
3.3.3应力分析
四．结构设计总结
总结
根据以上理论分析和模型试验，表明本次设计所选用的结构体系是合理的，构件的强度、刚度和稳定性均满足设计要求，且质量较轻。
回顾这一个多月来的备战，我们收获颇丰。
在备战过程中，我们对于结构概念布置、结构抗震设计以及结构分析等方面都有了较深的认识，同时将所学知识应用于实践。
在模型制作出来之后我们队的队长张帆积极的进行动载测试，通过了多次的动载他积累了很多在绕标竞速中的技巧。
在失败的时候，我们并没有气馁，在成功的时候，我们欢欣鼓舞，更有信心去迎接进一步的挑战。
在这个过程中，我们也深深体会到了团队合作的重要性，哪里有困难大家都积极地思考、解决。
参考书目
材料力学第四版刘鸿文主编高等教育出版社
结构力学第三版龙驭球主编高等教育出版社
《木结构设计原理》潘景龙祝恩淳中国建筑工业出版社2.应用软件
AUTOCAD2007
Solidworks2010
Ansys14.0。
