结构设计大赛理论设计方案
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⼤学⽣【结构设计】竞赛经验漫谈⽅案⼤学⽣结构设计竞赛经验漫谈吴⼩亮洪磊全国⼤学⽣结构设计竞赛是国家教育部批准的9个⼤学⽣竞赛资助项⽬之⼀,⼤赛旨在培养⼤学⽣的创新意识与合作精神,提⾼⼤学⽣的创新设计能⼒和动⼿实践能⼒。
⼤赛⾃举办以来,得到了全国各⼤⾼校相关专业师⽣的⼴泛关注。
笔者有幸参加了两届校级结构设计竞赛,并代表学校参加了第⼆届全国⼤学⽣结构设计竞赛。
作为⽐赛的参与者,我们现将关于⽐赛的相关认识和经验略作总结,供各位参考。
第1节理论准备作为⼀项极具启发性、创造性和挑战性的科技竞赛,⼤学⽣结构设计竞赛既考验参赛者的结构设计知识,⼜锻炼⼤家的动⼿实践能⼒,并在竞赛过程中,考验参赛⼤学⽣的综合素质。
⼀个优秀的竞赛作品,必然是参赛者准确把握命题要求、正确运⽤理论知识、精确进⾏模型制作的结晶。
1.1审题——细致准确、有的放⽮由于受⽐赛时间、材料等条件限制,⼤学⽣结构设计竞赛往往突出“结构概念设计”的要求。
参赛选⼿⼀般只需在符合题⽬要求的前提下,从满⾜结构承载能⼒的⾓度进⾏构思和设计即可。
要做到“符合题⽬要求”,就需要我们充分了解要求,准确把握⽐赛规则。
只有“审”好了题,才能做到有的放⽮,更好地指导模型设计与制作。
⾸先,在结构设计之前,参赛者应认真阅读⽐赛章程。
⽐赛章程是对⽐赛相关事宜的详细阐述。
我们除了要准确了解参赛对象、⽐赛进程等规定外,更应该对命题要求、理论设计、加载⽅式、破坏指标、评分标准等核⼼内容做细致分析。
以桥梁结构模型设计为例,通过阅读⽐赛章程,我们⾄少需提炼以下五点信息:①模型尺⼨在⽐赛章程中,⼀般会给出模型尺⼨的限值。
当未直接给出限值时,可通过加载条件间接加以确定。
如对于桥梁长度⽽⾔,过短不利于加载平台的有效⽀承,过长则增加结构⾃重;对于⾼度⽽⾔,过⼩不利于结构竖向刚度的保证,过⾼则影响加载试验,也增加了结构的⾃重;对于宽度,⼀般受车道条件和加载⽅式的限制。
因此,模型的尺⼨应保持在⼀定范围内,通过理论分析和模型试验取得各⽅⾯的平衡。
第二届三峡大学结构模型设计竞赛设计方案作品名称:玉宇亭参赛队员:王飞宇、梁晓婷、胡玉1.设计构思1.1 竞赛赛题分析1.本次竞赛要求制作带屋顶水箱的竹质材料多层房屋结构,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。
2.模型的各层楼面系统承受的荷载由附加铁块实现。
水箱通过热熔胶固定于屋顶,多层结构模型通过螺栓和竹质底板固定于振动台上。
模型试验仅在单一水平向施加地震作用。
试验时模型放置方向由参赛者自行确定。
3.本次竞赛采用振动台单方向加载,通过输入实测地震动数据模拟实际地震作用。
4模型总高度应为75cm,允许误差为±10mm。
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指定平面范围内,模型必须3个楼层,底板视为模型第一层楼板。
每个楼层层高25 cm,允许误差为±5mm。
楼层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。
5.材料:竹材,用于制作结构构件。
有如下二种规格:编号竹材规格款式单张重量(g)11250×430×0.35mm 本色侧压双层复压竹皮1862 1250×430×本色侧压单层复压竹1080.20mm 皮竹材力学性能参考值:弹性模量1.0×104MPa,抗拉强度60MPa。
热熔胶、模型底板、砂纸等。
1.2模型设计思路我们以概念设计辅助计算设计为基础,从设计开始,把握好能量输入、建筑体型,结构体系、刚度分布、构件延性等主要方面,从根本上消除建筑中的抗震薄弱环节,再辅以必要的计算和构造措施,可以设计出具有良好抗震性能和足够可靠度的建筑。
1.模型主要承受竖直荷载和较大的水平动载,竖直荷载要求模型有较强的抗压性能,水平动载对结构的刚度要求较高,同时要求结构有较强的抗剪能力。
按设计要求,在楼面承受荷载情况下外加较大的水平动力荷载,因此,我们选择了整体构造截面为矩形的框架结构,并且利用箱型梁与正方形。
郑州大学结构设计大赛作品名称:保钓桥参赛单位:郑州大学土木工程学院参赛成员:指导教师:⏹目录:◆设计说明1.作品名称……………………………………………………2.结构选型……………………………………………………3.结构尺寸确定…………………………………………………4.结构模型制作及节点构造的设计……………………………◆方案图◆计算书一、计算思路1.结点…………………………………………………………………..2.单元…………………………………………………………………….3.支座……………………………………………………………………4.荷载加载…………………………………………………………………5.计算工具…………………………………………………………………..二、具体计算1.计算简图 ........................................2.结构建模……………………………………………………3.内力计算…………………………………………………三、结构分析◆总结和感想●设计说明1. 作品名称保钓桥(以此表达我们的爱国热情)2. 结构选型一般较大跨径的桥梁,常采用刚桁架桥梁,我国比较有名的桁架桥梁有:武汉长江大桥(三联3*128m连续桁架梁),南京长江大桥(三联3*160连续钢桁梁),九江长江大桥,香港青马大桥以及芜湖长江大桥等【南京长江大桥】联系到本次比赛模型制作的具体要求:模型为纸制单跨简支结构(150g/㎡),结构形式不限,结构模型计算净跨800mm,中部承受集中力。
众所周知,纸的材料性能较差,尤其是抗弯和受剪能力,但纸制柱形构件抗拉和抗压能力较强,为尽量避免使构件承受弯矩和剪力,充分发挥材料的抗拉、抗压能力,我们采用了桁架桥梁的形式,桥梁上部和下部主桁架是主要承重结构,在竖向荷载作用下,各杆件主要产生轴向力(但由于节点的刚性,杆件中也产生较小弯矩,设计时需注意)。
根据比赛设计的承重的特殊性(中部垂直受力),我们将桥梁设计成上承式双层层面结构。
“8”字型赛道场地常规赛8字形运动小车结构设计方案日期20XX.XX.XX第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛The 4thNational UndergraduateEngineering Training Integration Ability Competition结构设计方案Structure Design Scheme参赛项目 “8”字型赛道场地常规赛1、设计思路为实现小车做“8”字形绕桩运动,从传动系统、转向机构、调节装置和稳定性等方面进行设计。
①传动系统设计重锤下落的势能通过绕线轴传递给大齿轮,大齿轮与小齿轮配合将动力传递给后轮轴,后轮轴带动主动轮转动,实现小车的行走。
根据MATLAB 轨迹仿真结果,设计小车传动比为1:4,小齿轮齿数取36,大齿轮齿数取136。
4/1136/3612≈=i ;式中:12i —齿轮传动比(小齿轮齿数与大齿轮齿数比)。
图1②转向机构设计为使小车平稳运行,在转向模块中采用带有球铰支连杆的空间曲柄摇杆机构,绕线轴转动将驱动力传递给曲柄,曲柄转动并通过连杆带动摇杆前后摆动,摇杆与前轮架固结,从而实现前轮的周期性摆动,达到绕桩前进的目的。
图2③调节装置设计针对不同的桩距设定,确保小车准确运行“8”字轨迹,因此,加入调节装置。
连杆与两侧的关节轴承之间分别采用正反螺纹连接,通过旋进或旋出螺纹改变连杆长度即可实现改变小车前轮摆角;连杆与转向杆之间选用螺杆固定,通过旋进或旋出螺纹,改变转向杆长度便可改变小车的周期。
④稳定性设计小车底盘为对称结构,零件对称分布在底盘上保证稳定性;底盘经过铣削多余材料处理减轻其重量提高强度,保证底盘不易变形;悬挂装置由三根铝棒和一个紧固套构成,保证重锤垂直下落,避免重锤摆动造成小车倾斜。
产品名称小车 共 5 页第1页 编号学校名称:X X X X 大学参赛项目:“8”字型赛道场地常规赛装 订 线2、小车出发定位方案图3①车选择在木桩一侧发车,发车位置和角度依据桩距计算得到。
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。
第十七届结构设计大赛设计方案一、项目概述。
咱们这次参加第十七届结构设计大赛,那可得搞出个超酷的方案来!我们的目标呢,是设计一个既稳固又有创意的结构,就像打造一个超级英雄的基地一样,稳稳当当又充满惊喜。
二、结构选型。
1. 基础部分。
咱先从基础说起。
这就好比是建筑的脚,得站得稳稳当当的。
我们打算采用扩展基础,就像给结构穿上一双超级大的鞋子。
把基础做得宽宽的,这样它就能把结构的重量均匀地分散到地面上。
就像大胖子要穿大码鞋一样,不然脚可受不了呀。
在基础的材料选择上,我们想用高强度的混凝土。
这混凝土就像是超级胶水,把基础里的砂石紧紧地黏在一起,让基础坚不可摧。
2. 主体结构。
主体结构我们想采用桁架结构。
桁架结构就像是由很多小棍子搭成的架子,这些小棍子相互支撑,形成一个稳定的整体。
想象一下,就像用很多筷子搭成一个牢固的小房子,每根筷子都在发挥自己的力量。
桁架的杆件我们打算用轻量级的铝合金。
铝合金这东西又轻又结实,就像一个瘦弱但肌肉发达的运动员。
用它来做杆件,既能减轻整个结构的重量,又能保证结构的强度。
3. 连接节点。
节点可是结构里的关键部分,就像关节一样,连接着各个杆件。
我们计划设计一种特殊的节点,用螺栓和特制的连接件把杆件连接起来。
这就好比是给关节装上了螺丝,让它们紧紧地固定在一起,又方便拆卸和调整。
三、荷载分析。
1. 恒载。
恒载就是结构自身的重量啦。
我们在设计的时候,已经精确计算了每一部分的重量,从基础到主体结构再到一些附属的小部件。
就像知道自己身上每个零件有多重一样,这样才能确保结构在自身重量下不会出问题。
2. 活载。
活载可就比较复杂了,像人在结构上走动啊,风的吹拂啊,这些都是活载。
我们参考了以往大赛的经验和相关的规范,对活载进行了合理的估计。
比如说,预计会有多少人同时站在结构上,风最大可能会有多大的力量。
就像预测有多少朋友来家里开派对,要提前准备好足够的空间和食物一样。
四、结构计算。
1. 力学模型建立。
结构设计大赛计划书土建学院科技部2011.10。
30一、活动介绍1全国结构设计大赛简介全国大学生结构设计竞赛的宗旨是:培养大学生的创新意识、合作精神,提高大学生的创新设计能力、动手实践能力和综合素质,加强高校间的交流与合作.于 2005 年在浙江大学举行第一届全国大学生结构设计大赛,第二届第三届第四届第五届分别于2008年、2009、2010、2011年在大连理工大学、同济大学、哈尔滨工业大学、东南大学举行。
2我院结构设计大赛经过八年的风雨的洗礼和时代的考验,由西南科技大学土木工程与建筑学院学生会主办的科技文化节活动之结构设计大赛塑造了西科大独特的校园文化,活跃我校的校园文化氛围。
每届比赛都能吸引了大量来自土建学院甚至兄弟学院的队伍.当今社会竞争日益激烈,为了适应社会发展的新形势,创新意识和创新能力已经成为当代大学生所必须具备的重要素质,基于这个需要,集专业性、知识性、创造性、趣味性为一体的结构设计比赛应运而生并一路走来。
二、活动宗旨结构模型设计大赛旨在通过竞赛活动培养大学生的创新思维和实际动手能力,培养大学生团队协作精神,增强大学生的工程结构设计与实践能力,浓厚校园教学、科研与学术氛围,促进大学生相互交流与学习,并在此基础上促进高校学生课外学术科技活动的蓬勃开展,发现和培养一批在学术科技上有作为、有潜力的优秀人才。
三、活动简介(一)活动主题:桥梁、高层(趣味组)老师出题(专业组)(二)活动时间:2012年X月X日(三)活动地点:107广场(四)活动对象:全体西南科技大学在校学生(五)主办单位:土木工程与建筑学院学生会承办单位:土木工程与建筑学院学生会科技部(六)活动形式:本次比赛分为专业组和趣味组,采取赛前制作,现场比赛的形式四、可行性分析(一)成熟的学术氛围经过八届的科技文化节的开展,我院已具备了良好的学术文化氛围。
在这个时候我们举办结构设计大赛,容易调动同学们的积极性,这从往届逐渐增多的参与人数中可窥一斑。
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。
结构设计大赛教学计划一、引言结构设计是建筑工程中不可或缺的重要环节,为了提高学生的结构设计能力,激发他们对建筑工程的兴趣,本校决定举办一场结构设计大赛。
本文将介绍这场大赛的教学计划。
二、目标与意义1. 目标- 提高学生的结构设计技能,培养他们的创新能力和团队合作精神;- 激发学生对建筑工程的兴趣,拓宽他们的职业发展方向;- 培养学生的解决问题的能力和批判性思维。
2. 意义结构设计大赛为学生提供了一个锻炼和展示自己技能的平台,有利于他们在学习过程中将理论知识与实践应用相结合。
同时,大赛对于学生的发展和就业竞争力也具有积极影响,培养出更多优秀的结构设计人才。
三、大赛内容及形式1. 大赛内容大赛的主要内容是设计与建造一个具有挑战性的结构模型,参赛者需要在规定的时间内完成设计及构建,并提交完整的设计报告。
2. 大赛形式- 个人赛:每个参赛者独立完成设计与建造;- 团队赛:参赛者组成团队共同完成设计与建造。
四、教学计划1. 前期准备在正式举办大赛前,学校需要提前做好教学计划的准备工作:- 制定大赛的具体时间、地点和报名规则;- 确定参赛者的资格条件和参赛费用;- 设计大赛的评分标准和奖励方式。
2. 大赛前- 宣传推广:通过校园海报、宣讲会等形式宣传大赛,吸引更多的学生参与;- 培训讲座:邀请相关专家进行结构设计的培训讲座,为参赛者提供必要的知识和技能支持;- 团队组建:鼓励学生组建团队参赛,促进团队合作和协作能力的培养。
3. 大赛期间- 设计指导:为参赛者提供设计指导和支持,确保他们在设计过程中不断改进和完善;- 设备支持:为参赛者提供必要的实验设备,确保他们的设计能够顺利实施;- 阶段评估:设立阶段性评估环节,对参赛者的设计和建造过程进行评估和指导。
4. 大赛后- 评选与展示:根据评分标准确定个人和团队的获奖名单,并组织展示活动,展示参赛者的设计成果;- 反思总结:对大赛的整体情况进行总结和反思,提出改进和优化方案,为以后的教学计划提供参考。
第十六届全国大学生结构设计竞赛理论方案理论方案:基于传统建筑技术和现代结构设计原理上,结合竞赛要求与题目的特点,制定以下理论方案:1.竞赛背景及目标:在建筑结构设计领域,通过竞赛的形式,促进大学生专业技术水平的提高,激发创新潜能,培养团队合作意识和实践能力。
2.竞赛题目分析:根据竞赛官方发布的题目,深入理解并分析设计要求、限制条件、目标要求等。
3.结构设计目标:设计目标是在满足建筑功能和安全性的前提下,实现结构的稳定性、经济性和美观性的最佳平衡。
4.结构系统选择:根据题目的要求,综合考虑建筑空间布局、荷载特点和工程条件等因素,选择适合的结构系统,如框架结构、矩形平板结构、空间网壳结构等。
5.材料选择与使用:根据结构设计要求,选择具有良好力学性能、可靠性和经济性的材料,如混凝土、钢材、木材等,并合理设置材料的使用方式,以保证结构的强度和稳定性。
6.荷载计算与分析:根据建筑功能和使用要求,对荷载进行详细计算和分析,包括常规荷载(自重、活载、风荷载等)和特殊荷载(地震荷载、移动荷载等)。
7.结构分析与设计:根据荷载计算结果,进行结构的力学分析和构造设计,包括挠度计算、轴力计算、剪力计算、扭矩计算等,确定合理的结构尺寸和构造方案。
8.结构施工与施工工艺:根据结构设计方案,制定相应的施工工艺和施工程序,保障建筑结构施工的安全性和质量。
9.结构性能验算与优化:对完成的结构设计方案进行一系列的结构性能验算和优化,以确保设计方案的稳定性和经济性。
10.设计结果评估:根据设计方案,对结构的力学性能、施工工艺、经济性等方面进行评估,以得出设计成果的合理性和优劣性。
以上是对第十六届全国大学生结构设计竞赛理论方案的一个初步设计,具体实施时需根据题目的具体要求进行细化和调整。
结构设计大赛设计说明书设计说明书1、项目简介1.1 项目背景在此部分,介绍需要设计的项目的背景信息,包括项目的目的、意义和应用领域等。
1.2 项目需求明确项目的需求和主要目标,详细描述对设计方案的要求和技术指标等。
2、设计目标及原则2.1 设计目标列出设计的主要目标,包括但不限于结构的稳定性、安全性、经济性、美观性等。
2.2 设计原则描述设计方案的基本原则,比如采用现代设计理念、合理利用材料、符合相关建筑规范等。
3、设计方案3.1 总体设计思路概括性地叙述整个设计方案的总体思路和基本框架,包括结构形式、主要构件等。
3.2 结构分析对设计方案进行结构分析,具体说明受力特点、荷载情况、变形计算等。
3.3 材料选择与构件设计根据结构分析结果,选择合适的材料,并对各个构件的尺寸、形状等进行具体设计和计算。
3.4 施工工艺对设计方案的施工工艺进行详细描述,包括施工过程、工艺要点和注意事项等。
4、安全性分析4.1 设计安全性评估对设计方案进行安全性评估,分析各个构件和结构整体的安全性能。
4.2 安全预警与控制措施根据安全性评估结果,提出相应的安全预警措施和安全控制措施,确保施工和使用过程中的安全性。
5、经济性评估5.1 投资估算详细列出整个设计方案的投资估算表,包括材料费用、人工费用和设备费用等。
5.2 经济性评估指标分析设计方案的经济性,比如投资回收期、成本效益比等经济指标。
6、环境影响评估6.1 环境影响分析对设计方案的环境影响进行评估,包括土地利用、能耗情况、废弃物处理等方面。
6.2 环境保护措施提出相应的环境保护措施,减少设计方案对环境的不良影响。
7、附件本文档涉及的附件包括但不限于:设计图纸、施工图纸、结构计算表、材料清单等。
8、法律名词及注释本文档涉及的法律名词及注释如下:- 法律名词1:注释说明1;- 法律名词2:注释说明2;- :::。
参赛作品塔吊结构模型设计理论方案目录目录 (2)1.设计说明书 (3)1.1方案构思 (3)1.2结构选型 (3)2.材料性能与制作经验 (4)2.1 材料力学性能指标 (4)2.2 制作经验 (4)3.计算书 (5)3.1 计算模型整体效果图 (5)3.2 结构计算假定和各个单元物理参数 (5)计算假定 (5)3.3 构件截面尺寸 (5)3. 3 结构计算简 (6)4. 结语 (10)1.设计说明书本塔吊以纸和线为材料,充分利用线的弹性作用。
而现代结构讲究结构与建筑美学相适应,在满足结构功能的同时体现建筑美,同时也传递一种精神,一种理念。
这是本作品设计的源泉,打破传统塔吊的结构型式,具有极强的视觉冲击与震撼,体现了力与美的完美结合。
以创新为支点,撑起未来的希望。
1.1方案构思形象是结构内在品质物化的外在形态,是表现结构内涵和个性的形式和语言系统。
为使我们的结构能给人留下特别的印象,考虑从各种技术手段上来表现结构形象。
我们的结构采用上面一个三三角形,作为一个支撑单元,撑起整体。
塔身共有4根主承重杆件,塔顶有3根主选柱子作为首要支撑,整个结构外观简洁、新颖,赋予塔吊以生气。
1.2结构选型初步设计时仔细的考虑了传统结构形式和材料用量,得出初步的方案采用以竖杆为主要承重杆件承受竖向荷载,辅以截面较小的斜向和水平支撑来承受水平荷载。
整体是一个近似实体塔吊的结构,本着大赛的宗旨,创新,我们将塔吊的吊臂结构制作成两部分,一个支点撑起整个吊臂,两个部分相互承载,将杆件的能力发挥的最大,主杆件连接多用三角形,三角形稳定,连接时保证a、b、c 三点在一条直线,防止加载时偏心。
拉力大的地方用纸带。
我们的连接点都是刚结点,超静定模型比较稳固。
下面支座主杆件之间用撑杆件连接,整体连接有几个优点:(1)杆作为支撑杆可以有效增加结构抗扭刚度,减小结构水平位移。
(2)外形简洁大方。
(3)杆件的数量明显减少,节点加工方便。
(4)从整体看结构比较对称,简单稳定。
作品名称:征程参赛队伍:梦之队参赛班级:土木113班参赛队员:陈扬焦东张鹏简嚎刘展鹏施陈宇李生祥目录第一部分设计说明书一、设计说明 (3)1、设计思路 (4)2、方案构思 (3)3、结构选型 (3)4、结构特色 (4)二、设计方案 (4)1、设计基本假定 (5)2、结构模型图 (5)3、主要构件 (6)第二部分结构计算书三、计算书 (4)1、挠度计算 (6)2、总结 (6)四、附录 (4)1、参考文献 (6)2、总结 (6)设计说明书根据竞赛规则要求,我们从模型制作的材料抗压特性,抗拉特性和动载加载形式要求等方面出发,结合节省材料,经济美观,承载力强等特点,采用比赛提供的白卡纸材料,胶白乳胶精心设计制作了结构模型,该模型为三跨连续梁体系。
桥梁美学我国著名的桥梁美学专家唐寰澄先生在他的文章和专著中多次提到:三个统一性是美的最重要属性,即:(1)感性和理性的统一或感觉和意识的统一;(2)客观和主观的统一或人和自然的协调统一,即“天人合一”的思想;(3)形式和内容的统一,即造型和功能的一致。
归纳起来的桥梁美学法则是:多样和统一,协调与和谐,以及比例、对称和韵律。
另外还有八纲:即刚柔、动静、阴阳、虚实的矛盾和统一。
我的理解是,设计要有新意,要同中有异,要和环境协调,结构要求比例匀称,没有画蛇添足的多余装饰,有动感和韵律美。
图1(模型选型)一、设计说明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,对于用纸强度比不上其他样式的桥来得结实;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,但不能较好的控制;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,显然是一个好的选择,因此,我们选择了拱桥。
结构设计大赛方案设计
题目设定:承受竖向静载的木结构模型设计
比赛内容:结构模型制作、方案设计与理论分析、作品介绍与答辩、模型加载试验
作品要求:
1,作品力求有创造性,贴近实际、结构合理、制作精巧
2,每个参赛小组提交一份作品
3,完整的作品包括以下几个部分
●结构模型(实物)
●理论分析计算书
●模型制作图
●结构模型名称
制作要求
1模型高度600mm,模型高度即给定支座底面到模型结构顶面的垂直距离。
结构底面的柱子应落在直径为400mm的外接圆上,柱底应做5.5cm*5.5cm的方形基础,以便于模型与动载平台之间可靠连接。
保证结构顶面能够放置直径为300mm的砝码盘。
材料:木板,厚1mm,宽55mm
木条:规格:2*2 ,2*4 ,2*6 , 2*8(mm)弹性模量1.0104MPa,抗拉强度30MPa,比重0.5
粘结剂:502胶水
其他的有小刀,砂纸,直尺,图板
2模型必须有一定的结构刚度,保证受力后不因变形过大而导致模型垮塌。
3材料只能用以上给定的
加载方式
在模型顶面上一次性加荷载10kg砝码,保证模型不破坏。
加载完毕后,模型的主要受力构件没有破坏或者模型没有整体垮塌可视为加载成功。
(备注:要求质量尽量小,承受荷载尽量大,尽量美观,评分标准中会根据这些评分)。
结构竞赛方案1. 赛事背景结构竞赛是一项专业技能竞赛,旨在通过设计和建造模型,展示参赛者的结构设计能力和创新能力。
参赛者需要在限定的时间内完成一道结构设计题目,通过构建模型来展示自己的设计思路和解决问题的能力。
结构竞赛不仅考验参赛者对结构力学和建筑工程的理解,还要求他们具备团队合作和沟通协作的能力。
2. 赛事内容2.1 比赛形式结构竞赛采用团队赛的形式,每个团队由3至5名成员组成。
比赛分为两个阶段:预赛和决赛。
预赛阶段,参赛团队需要在规定的时间内完成一道结构设计题目,并提交设计方案。
决赛阶段,入围的团队需要根据评审的建议和要求,对设计方案进行改进,并重新提交最终方案进行评审。
2.2 比赛题目比赛题目根据实际情况确定,通常与建筑结构设计相关。
题目要求参赛者设计一个具体的结构,并对结构的材料、尺寸、连接方式等进行详细的说明。
参赛者需要考虑结构的强度、稳定性、抗震性等因素,并通过模型来展示设计方案的可行性。
2.3 比赛评分标准比赛评分主要根据以下几个方面进行:•结构设计的合理性和创新性•结构的强度、稳定性和抗震性•模型的工艺和美观度•队伍的团队合作和沟通协作能力评委会根据以上标准对每个参赛团队的设计方案进行评分,并选出决赛的入围队伍。
3. 比赛准备参赛团队需要在比赛前做好相应的准备工作,以确保比赛的顺利进行。
3.1 知识和技能准备参赛者需要具备一定的结构力学和建筑工程方面的知识和技能。
他们需要熟悉结构设计的基本原理和方法,了解不同材料的特性,并能够运用相关软件进行结构分析和设计。
参赛者还需要了解比赛规则和评分标准,以便在比赛中有针对性地进行设计。
3.2 设备和材料准备参赛团队需要准备相应的设备和材料,以便在比赛现场进行模型的构建。
常用的设备包括计算机、绘图工具和模型制作工具等。
材料一般包括木材、胶水、线材等,可以根据具体需要进行选购。
3.3 团队组织和分工参赛团队需要在比赛前确定好团队的组织形式和分工。
结构设计大赛方案构思前言结构设计大赛是一个具有挑战性和创新性的竞赛,要求参赛者设计出具备高度稳定性和经济性的建筑结构。
本文将对结构设计大赛的方案构思进行全面、详细、完整且深入地探讨。
方案构思的重要性方案构思是结构设计大赛中至关重要的一步。
一个好的方案构思能够为后续的设计工作奠定基础,有效地减少设计过程中的返工和调整。
为什么方案构思重要?•(此处进行具体叙述)•(此处进行具体叙述)•(此处进行具体叙述)如何进行方案构思?1.(此处进行具体叙述)2.(此处进行具体叙述)3.(此处进行具体叙述)方案构思的关键要素在进行方案构思时,需要考虑一系列的关键要素,以确保设计方案的性能和可行性。
载荷分析载荷分析是方案构思的一个重要环节。
通过分析建筑结构所承受的各种载荷,包括重力荷载、风荷载、地震荷载等,可以确定出合理的结构形式和尺寸。
(此处进行具体叙述)风荷载(此处进行具体叙述)地震荷载(此处进行具体叙述)结构类型选择在方案构思中,选择合适的结构类型非常关键。
不同的结构类型具有不同的特点和适用范围,需要根据具体的项目要求和条件进行选择。
钢结构(此处进行具体叙述)混凝土结构(此处进行具体叙述)木结构(此处进行具体叙述)材料选择材料的选择对结构的性能和经济性影响巨大。
在方案构思中,需要综合考虑材料的强度、耐久性、可加工性等因素,选择合适的材料。
钢材(此处进行具体叙述)(此处进行具体叙述)木材(此处进行具体叙述)方案构思实例分析为了更好地理解方案构思的过程和方法,我们将通过一个实例进行分析。
项目背景介绍(此处进行具体叙述)方案构思过程(此处进行具体叙述)结果分析与优化(此处进行具体叙述)方案总结(此处进行具体叙述)结论方案构思是结构设计大赛中至关重要的一步,通过合理地考虑载荷分析、结构类型选择和材料选择等关键要素,可以设计出稳定性和经济性兼具的建筑结构。
通过实例分析,我们进一步了解了方案构思的过程和方法。
希望本文对参与结构设计大赛的人们有所帮助。
结构设计大赛策划书一、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。
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、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。
每个参赛队只能提交一份作品,并命名。
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。
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。
理论方案格式和要求:封面,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。
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。
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)。