下载文档原格式
多层竹结构单向抗震模型方案设计与理论分析作品名称竹韵参赛学校参赛队员专业名称土木工程指导教师二○一一年九月1.设计说明书1.1寓意漫步在那竹林摇曳的石板古街，品味一股亲切和安逸；小憩于清雅恬静的古朴茶馆，体会一种清心和悠闲——蓉城竹韵。
1.2结构造型根据赛题的要求，模型外轮廓采用方棱柱体，柱网尺寸：下端220mm×220mm，上端220mm×220mm，塔高1000mm，高宽比1000/220≈4.5。
，模型共四层，每层250mm，叶片外表为流线型双曲面。
1.3结构选型（1）主体。
在满足赛题规定的承载力和变形刚度要求条件下，为了设计最轻的结构，我们选用了框架结构形式，并试图做到较多的杆件满应力受荷，尽量减少赘余杆件。
在设计框架架的具体形式时，遵循对称均匀，受力明确，传力直接，方便制作的原则。
（2）细部连接。
在满足赛题规定的条件下，为了获得重量轻、承载力大的支撑构件，在分析了目前各系列震型的参数后，结合给定的地震加速度要求，采用一体式圈梁及网状次梁结构形式，并在每层（主）圈梁下设支撑构件，底层根部设置柱脚。
CAD细部图如下：注：底板为整个结构的第一层２.手算计算书竹材容重暂按7.4×10－６Ｎ／ｍｍ３，竹材阻尼比 ＝0.01 ①自振周期T 及地震作用的计算：根据结构柱体部分Ｓ的具体尺寸，确定出一系列刚度系数Ｋ值如下第一层：Ｋ１＝185.875 第二层：Ｋ２＝147.2256第三层：Ｋ３＝92.73 第四层：Ｋ４＝39.5752进而计算出各层的柔度系数:δ１＝１/Ｋ１=0.005380;δ２=１/Ｋ１＋１/Ｋ２=0.01217δ３=１/Ｋ１+１/Ｋ２+１/Ｋ３=0.02296;δ４=１/Ｋ１+…１/Ｋ４=0.04822= ×ω１２×１０－６×555.684 用 代替 又可得到一组系数按照上述方法经过３次反复迭代可得最终系数：由1＝ω１２×１０－６×424.0645；Ｔ=２π /ω１ 进而求出一个手算近似解：Ｔ＝0.129ｓM ４M ３M ２M １11 1 110.3032 0.6182 0.8415 1 1 1 1 1 0.2571 0.5560 0.8415 1 0.2499 0.5431 0.8333 1②楼层重力荷载标准值：顶层：G4=(2.649+0.15)×9.8=27.43N3层：G3=（9.9+0.15+0.26）×９.8=101.038N2层：G2＝（12.15+0.37+0.15）×9.8=124.166N1层：G1=（4.95+0.44+0.15）×9.8=54.292NG=ΣGi=27.43+101.038+124.166+54.292=306.926N③总地震作用标准值 Tg =0.3s αmax=2.50.1<T1<Tg∴d=dmax=2.5 Geq=0.85×GE=0.85×306.926=260.89N底部总地震作用标准值为：FEK =dGeq=2.5×260.89N=652.22N④各楼层地震作用标准值：T1=0.141s<1.4×0.3=0.42s 不考虑顶部附加水平地震作用，δn =0, Fi=FEK(1-δn)F4=×652.22=100.022NF3=×652.22=276.321NF2=×652.22=226.382NF1=×652.22=49.493N 各层水平地震作用计算结果100.022各楼层地震作用标准值计算简图 各楼层剪力示意图αv,max =0.65αmax =0.65×2.5=1.625 G eq =0.75G E =0.75×306.9262=230.1947N F EVK =αv,max G eq =1.625×230.1947=374.066Ni 层竖向地震作用：Ｆvi =F EVK ，第i 层竖向总轴力：Ｎvi =F v4=×374.066=57.37NF v3=×374.066＝158.48NF v2=×374.066=129.84NF v1=×374.066=28.39N结构模拟结构模型图静力荷载分配图（N/m2 ）地震作用下支座反力（N）地震作用下位移图（mm）静力荷载下柱轴力图（N）地震作用下柱轴力图（N）地震作用下剪力图（N）地震荷载下梁应力图（N/m2 ）地震作用下梁单元内力图（N*mm）地震加速度动态曲线.avi地震速度动态曲线.avi地震位移动态曲线.aviΔu<—即Δu<(4,20),故层间位移满足要求⑥应力验算由木结构规范得：又各柱轴力N=F/4=1/4*306.92=76.73N;A=πD2/4=9.62×10-4m2M=ΣFi Hi/4=(99.27*1+267.33*0.75+218.12*0.5+45.22*0.25)/4=105.03N*m；W=ΠD3/32=π*0.0353/32=4.2×10-6m3；由木结构规范表4.2.1-4按恒荷载验算时取强度设计值调整系数为0.8；fm = fc=0.8[]σ=0.8*60=48MPa；则代入4.3.2-3得：76.73/9.62×10-4+105.03/4.2×10-6=25.09MPa<0.8[]σ=48MPa；满足要求。
带屋顶水箱的竹制多层房屋结构新设计可行性研究摘要：针对我们国家地震破坏建筑物，影响人们的生命安全以及生产生活的进行等问题，本课题研究并讨论了解决这一问题的竹制材料建筑结构抗震的效果以及运用到实际生活的可能性并与我们选择的框架-核心筒结构方案为例来探究地震对房屋结构的破坏。
本课题将围绕这两个点展开带屋顶水箱的竹制多层房屋建筑结构设计的实验研究。
通过在小车的不同强度的晃动下，增加砝码或增加盛满水的水箱来探究竹制模型的抗震能力，在不断地实验，改良下，得到了新式竹制抗震房屋建筑结构模型。
关键词：竹制抗震房屋结构框架-核心筒Abstract: in view of our country building earthquake damag e, influence people life safety as well as the production an d living problems, this topic research and solve this problem is discussed, and the effect of the bamboo material structu re seismic applied to real life and the possibility of and we choose the frame -core tube structure scheme as an example to explore the ea rthquake damage to the building structure. This paper will fo cus on these two points to carry out the experimental resear ch on the structural design of bamboo multi-storey building with roof water tank. The seismic capacity of the bamboo model was explored by adding weights or adding water tanks under the shaking of the trolley with different intensity. Through continuous experiments and improvements, the new bamboo seismic building structure model was obtained.Keywords: bamboo seismic building structure frame -core tube0引言：竹材作为建筑材料具有质量轻，韧性好，在荷载过大时不会立刻断裂崩溃，为后续建筑的修补和替换提供了良好的环境和条件。
目录前言````````````````````````````11.方案设计摘要``````````````````1名字的由来````````````````````1设计理念``````````````````````22.结构选型 `````````````````````33.模型照片``````````````````````44.节点构造``````````````````````45.计算书````````````````````````56.结论与总结``````````````````````````5前言依据“XX大学第X届大学生结构设计竞赛”规则，在充分利用集成竹、胶的力学性能的基础上，以“结构重量最轻，承载力最大”为结构设计目标，我们团队设计制作了符合竞赛要求的结构模型——“筑迹”。
通过理论分析、结构设计、模型设计、模型制作以及试验分析等一系列过程，我们团队不断地对“筑迹”的结构进行优化，并以此结构模型参加竞赛。
我们团队以充分发挥材料特性，大胆创新为宗旨，团结协作，共同努力，在一个多月的时间中，共制作了6个模型，进行了10多次试验，每次试验都进行详细的分析、记录。
最终，所有的努力凝结为现在这个参赛作品——“筑迹”。
整个制作结构模型的过程都反映着我们团队对结构研究的严谨和热爱。
探究，尝试，分析，进步，一支目标明确的团队其创造力是巨大的，我们付出了汗水，我们收获了坚实的成果，我们渴望能得到评委会的认可。
1.方案设计摘要1.1名字的由来筑造奇迹，是每个有志青年的梦想。
我们参加结构大赛，意在学有所用，旨在激发我们的创造力，志在筑造一个个更轻、更稳的奇迹。
正是在我们的渴望和我们的专注下，我们把脆弱的小竹条筑造成的结构模型能在18cm的模拟地震中屹立不倒。
因此，我们为之取名为“筑迹”。
1.2设计理念本次结构设计竞赛要求设计的模型为高架水塔结构，顶部有水箱，其中制作材料为集成竹。
按照常规思路，荷载重心降低有利于结构抗震（但是此次比赛重心高度已经规定）。
第五届全国大学生结构设计竞赛带屋顶水箱的竹制多层房屋结构计算书参赛学校：北京航天航空大学参赛作品名：玲珑塔参赛队员：宋冠中王恒李坦指导老师：黄达海目录一、题目分析 (3)二、结构选型 (3)三、结构建模及计算 (7)四、楼板对结构的影响 (22)五、结构稳定计算 (25)六、节点构造 (25)七、模型加工图及材料表 (26)八、铁块分布示意图及注水质量 (27)九、计算总结 (28)题目分析从结构观点看,该多层房屋结构首先要承受水箱及砝码传递的静荷载，因此，结构必须具有足够的静力承载力。
其次，结构主要承受水平方向的单向地震动荷载作用，这就要求结构必须具有良好的整体刚度以及整体稳定性，以抵抗水平方向的动荷载，再次结构必须具有良好的振动特性，从而避免在加载过程中出现共振现象，而且结构也必须具有一定的韧性，以保证结构在可容许的变形条件范围内不发生破坏。
综上所述，必须综合考虑结构的刚度、强度、振动特性、稳定性、整体性等多方面因素，以保证结构的抗震性达到最优化。
我们主要从结构的刚度、稳定性、振动特性三方面考虑，在刚度方面，提高结构抗震性能的最实惠的方法就是适当增加支撑，因此我们会寻求一种保证结构质量的前提下，比较适宜的加支撑的方法；在稳定性方面，我们设想要通过结构选型来控制结构重心，并尽量降低其高度，避免结构出现“头重脚轻”的情况，以增加结构的稳定性；在振动特性方面，由于地震方向是随机的，因此结构应该具有良好的对称性，除此之外，我们设想通过降低结构重量，增加结构刚度来提高结构的固有频率，从而降低结构振幅，增大结构抗震阻尼，进而提高结构抵抗变形的能力。
一、结构选型多层楼房结构的选型，主要在于梁柱主要受力构件的组合形式，各立面支撑形式以及楼盖板形式的选择。
为在保证承载力以及结构刚度的基础上尽量减小结构重量，我们通过以下几个方案进行对比分析，得出最优方案：侧面常规方案①（图1-1）首先我们考虑最常规的方案，就是将结构做成每层等高，整体做成高一米的长方体构型，柱采用5mm*4mm方形柱，梁采用3mm*4mm方形梁，楼面做成正方形并且使面积利用充分（22cm*22cm），每个大侧立面整体加两个对角线支撑，做成一个长方形刚架。
全国第五届大学生结构设计大赛参赛作品三角之巅带屋顶水箱竹质四层房屋结构设计说明书参赛学校：兰州交通大学参赛作品名：三角之巅参赛队员：袁道云果晓龙蔡魏巍指导老师：张家玮林梦凯第五届全国大学生结构设计竞赛组委会二零一一年十月目录1 结构选型 (1)1.1作品图片 (1)1.2作品名称——三角之巅 (2)1.3 设计理念 (2)2 方案设计 (2)2.1材料性能 (2)2.2 结构选型 (3)2.3节点设计 (3)3 模型制作 (3)3.1制作工序 (3)3.2 模型加工加工图纸及材料表 (3)4 计算分析 (7)4.1计算假定 (7)4.2 计算单元 (7)4.3 计算结果 (9)4.4 结论 (16)5 铁块分布详图及水箱注水 (16)5.1 铁块分布重量及详图 (16)5.2 水箱注水尺寸及重量 (17)1结构选型1.1作品图片图1作品图片1.2作品名称——三角之巅在同一平面内，不在同一条直线上的三点顺次连接后就构成了三角形。
古典和现代纯数学思想认为，建立在黄金率基础上的最完美的几何图形只有三种：一种是由数个大和小黄金三角形组成的平面五角星形，一种是由十个黄金三角形组成的平面十边形，一种是由十二个平面五角星形所组成的正十二面体。
参天大树，正是来自于深扎大地的根与干构成的三角形的支撑。
最早建造于公元前2900年的古埃及金字塔，基座为正三角形或多个三角形组成，侧面由多个三角形或接近三角形的面相接而成。
古埃及金字塔以其稳定、坚固、耐压、神秘、恒久，代表着古代人类的智慧结晶。
在所有的平面图形中，三角形是最稳固图形。
本结构利用三角形的稳定性，立面上采用六个倒正三角形相间的形式，平面上各层横截面中心重合，形成稳定的三角形梁柱体系。
1.3 设计理念“稳如泰山，轻如鸿毛”是我们设计的基本原则，质轻、简约、强度、刚度、稳定性、以最轻的质量承受最大的荷载是我们设计的根本目标。
2方案设计2.1材料性能竹材是典型的平面正交异性材料。
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，允许误差为士10mm。
模型底面尺寸不得超过22cm X22cm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 ,允许误差为士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:竹材力学性能参考值：弹性模量1.0 xiO4MPa，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。
柱子的刚性连接形成矩形框架，使结构具有较好的整体性，以便承受较大的动力荷载。
结构整一层及三层为完全对称，二层为交错设计，质量刚度沿截面形式均匀分布，上部结构与下部结构的重心位于同一竖直轴上，这样上部结构的自重不会在下部结构截面中引起过大的附加弯矩。
“天宫二号”竹制多层房屋结构模型计算书学院名称：土木工程学院专业名称：土木工程学生姓名：王建祥樊杨伟高鹏飞指导老师：张家伟孙理想2011全国大学生第五届结构设计大赛兰州交通大学组委会2011年10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，采用了单、双层复压竹皮，502胶水作为粘结剂，精心设计制作了“天宫二号”多层房屋结构模型。
1、结构体系主体为框架的结构体系：四根柱子与横梁的有机连接，作为主要的荷载承受系统，承担结构的整体受弯、受压和抗剪；斜拉撑（外立面构件）协调上述两者共同工作，承受荷载；楼层之间具有足够的承载刚度，各层空间满足使用功能要求。
2、截面选择直立柱：采用8mm*8mm*11.3mm一层竹材规格为1250*430*0.5mm本色侧压双层复压竹皮横截面的等腰直角三角形形状。
横梁：采用6mm*6mm*8.5mm一层竹材规格为1250*430*0.35mm本色侧压双层复压竹皮横截面的等腰直角三角形形状。
3、节点设计支座处：采用封闭局部加固端部，保证能承受较大的支座反力；梁与柱：采用立体三角形粘结，以便保证此粘结端成为刚性结点。
4、制作处理在制作过程中使模型局部有一定的预应力，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；（3）杆件计算时采用钢结构的计算模式；（4）加载时，荷载以集中力的形式作用在指定的九个节点处。
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。
6、结构创意A 结点设计采用整片竹片模拟型钢搭接方式连接而成。
B 柱子、横梁采用等腰直角三角形截面，主要以三角形为主受力，满足三刚片几何不变体系。
C 柱子与底板采用立体三角形粘结，以便保证此粘结端成为刚性结点。
D 在柱子横向设置了加固竹材圈，并设置了加密区。
二、方案图1．模型结构图“天宫二号”多层房屋结构模型CAD出图“天宫二号”多层房屋结构模型CAD三投影图“天宫二号”多层房屋结构模型结点图“天宫二号”多层房屋结构模型实物图三、计算书1 .结构选型采用了上小下大的结构模型，柱子、横梁采用等腰直角三角形截面，主要以三角形为主受力，满足三刚片几何不变体系。
内蒙古科技大学生第三届结构设计竞赛赛题：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。
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。
带屋顶水箱的竹质多层房屋结构方案设计与理论分析队伍名称三剑客作品名称倚天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二零一一年目录写在前面的话1.结构选型 (1)1.1方案构思 (1)1.2结构选型 (2)1.3合理的抗震结构形式的探索与一些细节问题 (4)2.结构建模及主要参数 (7)2.1材料性能试验 (7)2.2SAP2000 分析中的结构模型及主要参数 (11)3.受荷分析 (12)3.1承载力计算 (12)3.2变形计算 (14)4.模型制作、节点构造及模型试验 (16)4.1模型制作 (16)4.2节点构造 (20)4.3竹质模型结构的振动台试验 (22)4.3.1模型试验 (22)4.3.2试验小结 (28)5.模型加工图 (29)6.铁块布置图及水箱注水重量 (32)结语 (34)写在前面的话首先，我们团队感谢学院给了我们这样一个参赛的机会，提供给我们这一个展示的舞台，能够参与到全国大学生结构设计竞赛中来令我们倍感骄傲。
在此，我们要特别感谢我们的指导老师，赛前的备战阶段是在他的细心指导下进行的，我们整个团队团结协作，共同努力，才取得今天的成果。
在这近三个月的时间中，我们制作了9个模型，进行了10多次试验，每次试验都进行详细的分析、记录。
最终，所有的努力凝结为此结构设计说明书，它记录了我们备战阶段所进行各种计算分析和各个模型的试验情况。
本书是按照竞赛对理论方案的要求严密编排的，完整包括了结构选型、结构建模及主要计算参数、受荷分析、节点构造、模型加工图等主要内容。
同时结合我们团队的实际研究过程，在本书中还添加了诸如结构的优化、杆件设计等独特内容，各部分恰当地组合在一起，形成我们自己独特的理论见解以及实践过程记录。
整个研究过程能反映出我们对结构研究的严谨与专业性，希望能得到评委会的认可。
结构设计小组2011年10月16日第五届全国大学生结构设计竞赛1.结构选型1.1方案构思本次比赛的题目十分贴近实际，既要考虑结构的重量又要考虑结构的抵抗静载的能力及在地震下的抗震能力，要求在工程中保证结构的强度、刚度和稳定性的前提下，设计出安全又经济的方案。
因而，方案构思从结构强度、结构抗震、结构优化等方面，对结构的本质进行思考。
①简约而不简单的结构形式结构设计，就是一门关于如何用最少的材料来达到结构合适的安全度，最好地实现结构的效果，并能充分展现结构自身魅力的学问。
“简约而不简单”是指放弃复杂、怪异的结构形式，尽可能地节约材料，发挥材料的力学性能，构建简约的结构形式，返璞归真，并在减少材料用量的基础上，尽可能满足建筑原有功能的需要。
②结构与艺术间美的平衡对于结构来讲，艺术与技术紧密相关。
技术本身就是美的因素之一，合理地受力和传力的结构由于符合自然规律的美感，在理论推导上是美的；这样的结构在形式上往往也是简单明确的，直观的功能逻辑也让结构在实际使用中闪发着结构的美感。
同时，结构的形态、采光等方面让结构具有了艺术上的观赏性和可被想象的空间。
③刚与柔的选择近年来，世界各地地震频发，各国都想方设法增强建筑物的抗震能力。
但经过研究发现，采用硬对硬的抗震设计远远不及隔震或者减震、耗能这类设计的抗震效果好。
但太柔的结构亦容易出现变形过大而倒塌的问题。
因此，过“刚”和过“柔”都不是最好的选择，只有保持适度的原则，才能刚中带柔，柔中带刚，刚柔相济，恰到好处。
古人云，“太刚则必折，太柔则必缺”。
刚而不柔，脆也；柔而不刚，弱也；柔而刚，韧也。
地震本质是一种能量的传导，抗震是一种能量的耗散，结构应该刚柔并济，有清晰的耗能机制和构件。
1第五届全国大学生结构设计竞赛21.2 结构选型是硬抗还是以柔克刚，这是个值得思考的问题，在我们早期的模型试验中也体现得很明显。
早期，为了能抵抗住峰值较大的地震波，我们采用了框架－核心筒结构形式，结构是非常稳固，不过重量也是相当重。
经过多次试验，我们发现，竹结构有很好的韧性，通过制作柔性的框架结构，结合一定的支撑体系，可以实现刚柔并济的效果。
在顺利地承受结构荷重之后，柔性的结构结合载重物，很好地产生了阻尼器的效果，在结构受地震作用时起到了很好的消能耗能的作用。
因此我们的结构形式最终选用了框架结构+支撑体系。
但具体的结构形状、楼板体系、支撑体系还需进一步深入思考，以下两部分主要阐述我们在结构选择中的一些构思。
①结构外形及楼板形式的比较结构外形的比较斜柱式直柱式承载面积三、四楼板承载面积过小，会导致最后的计算总分较低每一层承载面积都较大大，但第二、三层楼的楼层层面积有大量冗余，对于本比赛的质量高度权重有利制作工艺四根柱都需与底板成一定夹角，较难组装组装难度中等制作用料较直柱式的小梁的长度需比斜柱式的略长，制作材料用量略大受力特点具有更好的抗侧力特性，结构稳定性好变形较大，但同时柔性底层的作用更为明显楼板形式的比较刚性楼板柔性楼板受力性能整体刚度大，不容易产生变形 强震来临时，拉条的震动可消耗一定能量，经过试验，可承受规定荷载 制作工艺 中等难度，需制作肋板及表面蒙皮 简单，只需进行拉条编织粘贴 制作用料材料用量大材料用量小总结：经过这部分的分析及相关的试验验证，本结构最终选取了直柱式结构（保证顶部具有更大的面积承受更多的荷载）及柔性楼板体系。
在保证承载面积的情况下，利用柔性楼板和载重物相结合，更好地达到消能耗能的目的。
第五届全国大学生结构设计竞赛3②支撑形式的比较对角中心支撑 偏心支撑十字撑受力性能 增加结构抗侧移刚度，有效利用构件强度，支撑构件刚度大，受力大，容易发生整体或局部失稳减少了支撑构件的轴向力，强震发生时，耗能梁段率先屈服，消耗地震能量很好地利用材料的受拉性能制作用料 需用一层中竹皮做成箱型斜撑，总长度比偏心型短，材料用量较少需用一层中竹皮做成箱型斜撑，总长度较比对角型支撑长，故材料用量略多只需用一层薄竹皮做为拉条，横截面积小，材料用量较前两者少制作工艺用一层中竹皮折叠、首尾接触面用502结合，制作难度中等用一层薄竹皮直接切割而成，较为容易结构简图总结本结构在底部采用了偏心支撑，在底层柱的最大弯矩处起到了很好的加强作用。
在第三层处采用了十字撑的形式，在上层大量载重的情况下，很好地防止了结构的扭转现象。
在整个结构的设计上，结构呈现了一定的柔性，但整个结构也在一定程度上产生了很好的耗能效果，同时顶板的水箱可在一定程度上起到阻尼器的作用。
因此，整个结构在地震作用下不是通过直接抵抗，而是通过消能耗能的方式很好地保持了结构的整体稳定性和抗震性能，避免了结构的局部严重破坏和倒塌。
第五届全国大学生结构设计竞赛4方案构思图及最终确定的模型效果图及实物图：方案构思图模型渲染图 实物图1.3 合理的抗震结构形式的探索与一些细节问题剪力墙结构高层建筑结构中，剪力墙结构是一种很好的抗震体系，于是在早期的模型试验中，我们曾经尝试采用十字形核心筒结构，力求通过核心筒的刚度和耗能来抵抗地震作用。
内筒透过硬性的楼板和柱子连接，结构整体刚度很大，但此类型的结构模型重量偏重，而后期的框架体系模型均能顺利承受三级地震波，最终我们放弃采用此造型。
柔性抗震结构第5个模型之前的大部分结构刚度都非常大，在地震作用下基本上变形量均很少，结构频率很高。
但是第5个模型在进行振动台试验时，主要的变形都集中到了底层的变形，顶部几层的结构在压重下基本没有什么加速度，此时，顶部水箱晃动不明显，底层似乎变成了隔震层，整体结构重量比原来的要轻，这导致了我们从刚性抗震思路转变为后续的柔性抗震的思路。
第五届全国大学生结构设计竞赛液面晃动不明显，有一定减振作用，但相比底部柔性结构的作用为弱。
产生了比较明显的弯曲变形，实现了柔性底部结构隔震的作用。
顶部水箱的作用。
根据抗震理论，顶部采用水箱结构可以对结构实现被动的TLD抗震控制，它是利用液体的惯性和粘性耗能来减小结构的振动反应，具有经济、多用途、简单易行以及维护费用少等优点。
在模型试验的初期，由于采用的刚性结构，频率较高，水箱的水面震荡非常明显，但由于频率太高，对结构的减震作用并不明显，当所采用的结构，频率降低到一定程度的时候，这时候水面晃动比较厉害，可以实现对结构的减振。
但由于本结构最后采用了柔性底层的结构，因此，在后期试验中，液面晃动不明显，有一定减振作用，但相比底部柔性结构的作用弱的较多，因而，在后续的SAP2000计算中，也忽略了这部分的影响。
顶部质量块不少建筑物的抗震采用质量调节系统，如台北101塔及广州电视塔均采用了TMD质量调节系统。
因此，在本文模型制作的过程中，曾经想采用这样的构造来减震，但是一来由于悬挂拉条刚度偏大，同时铁块质量相对其他部分质量过小，虽然在振动过程中有摆动，但对整体结构的抗震效果影响不大。
刚性楼板与柔性楼板体系模型制作早期，本队伍曾经采用过刚性楼板，结果发现楼板结构的承载力是非常高的，于是继续采用柔性楼板进行承载时，亦发现其能达到同样的承载效果。
于是，选用了后者。
5铁块的摆放及水箱重量根据比赛的记分公式，所放置铁块离地高度将是作为质量块的一个高度权值计算到分数里面，因而如何实现最高效率的铁块摆放成为我们的一项研究目标。
经过细致的研究，试验最终采用了如下的铁块摆放，总重量可以达到29.925kg。
大部分的重量放在第四层楼板，包括5个大铁块和24个小铁块，该层铁块重25.2kg；6个小铁块布置在第三层，重4.05kg；第二层仅布置1块铁块，重0.675kg，刚好满足赛题对每个楼层有效承载面积的最低要求。
第四层铁块摆放步骤1 第四层铁块摆放步骤2 第四层铁块摆放步骤3第三层铁块摆放第二层铁块摆放屋顶水箱的重量在比赛记分中也占有很大的权重，在确定其注水高度时既要考虑尽可能提高水箱的重量，又需要考虑在水面上预留一定空间，使水能产生激振以达到消能减震效果。
经过试验，我们最终将水箱里面水面高度定为22cm，总重量约为3.85kg。
2.结构建模及主要参数结构的力学分析是采用了SAP2000进行分析，但是其中的部分参数必须通过试验或者理论分析得到，此部分主要介绍通过材料性能试验获取材料参数。
2.1材料性能试验一个结构的好坏，不仅在于它的受力是否合理、空间构件布置是否恰当，也取决于材料的性能是否得到充分发挥。
这次大赛提供的为复压竹皮，尺寸分别为1250×430×0.50mm本色侧压双层复压竹皮、1250×430×0.35mm本色侧压双层复压竹皮、1250×430×0.20mm本色侧压单层复压竹皮。
根据大赛方提供的资料，竹材力学性能参考值：弹性模量1.0×104MPa，抗拉强度60MPa。
本次的结构粘结剂为鲨鱼牌502胶水。
这两种材料的性能与实际建筑结构所用的材料有很大的差别，而实际构件的力学性能与原材料间，由于还存在着粘结剂的作用，也会有所不同。
