结构竞赛理论方案
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建筑工程知识竞赛活动方案一、活动目的建筑工程知识竞赛活动是为了加强建筑工程相关知识的学习和掌握,提高参赛者的实际操作能力和理论素养,激发广大建筑工程从业人员的学习热情,促进建筑工程行业的健康发展。
二、活动时间本次建筑工程知识竞赛活动计划于XX年XX月XX日举行,具体时间和地点将另行通知。
三、参赛对象1. 本次活动面向全行业建筑工程从业人员报名参赛,包括建筑设计师、结构工程师、工地施工人员等。
2. 参赛者需具备一定的建筑工程实践经验和相关专业知识,年龄不限。
四、活动形式本次建筑工程知识竞赛活动将采取笔试和实地操作相结合的形式进行,其中包括以下内容:1. 笔试环节:包括基础理论知识测试和应用实践题目。
2. 实地操作环节:包括模拟施工实践操作和技能考核。
五、竞赛内容1. 基础理论知识测试:对建筑工程基本概念、法规标准、施工工艺等方面的知识进行考核。
2. 应用实践题目:对建筑工程设计、施工管理、质量安全等方面的实际操作题目进行考核。
3. 模拟施工实践操作:包括基础施工技能、建筑材料选择和运用等方面的实地操作考核。
4. 技能考核:对参赛者的实际操作能力和解决问题的能力进行综合考核。
六、奖励设置1. 本次建筑工程知识竞赛活动将设置一、二、三等奖,并颁发获奖证书和奖金。
2. 所有参与本次竞赛的选手将获得参与奖,并颁发参赛纪念证书。
七、报名方式1. 参赛者可通过线上报名和线下报名两种方式报名参赛。
2. 报名截止时间为XX年XX月XX日,逾期报名者不予受理。
八、活动组织1. 本次建筑工程知识竞赛活动由XX建筑工程学院主办,XX建筑集团承办。
2. 竞赛活动将设立组织委员会,负责活动的筹备和执行工作。
3. 各方单位和个人可通过赞助、协助等方式参与本次活动。
九、评分规则1. 笔试环节和实地操作环节的成绩将由专业评委进行评分。
2. 参赛者的总成绩将以笔试成绩和实地操作成绩的加权平均值进行排名。
十、安全保障1. 竞赛活动期间,组委会将严格遵守安全操作规程,确保参赛者的人身安全。
结构设计竞赛参赛设计说明书(附图纸)供参考设计竞赛设计说明书作品名称 ==============参赛队员 ========================================= 专业名称指导教师 =====================================⼆〇⼀四年理论分析计算书⽬录⼀、设计说明 (3)1、⽅案构思 (3)2、结构选型 (3)3、结构特⾊ (4)⼆、结构承重计算 (4)1、设计基本假定 (4)2、模型结构图 (4)3、弯矩内⼒计算 (5)4、剪⼒计算 (6)5、轴⼒计算 (6)6、计算成果应⽤模型设计 (7)三、模型简图 (8)四、参考⽂献 (9)⼀、设计说明根据竞赛规则要求,我们从模型制作的材料抗压特性,抗拉特性,加载形式和挠度控制要求等⽅⾯出发,结合赛会绿⾊环保的理念,采⽤⽐赛要求的230g⽩⾊卡纸、⽩乳胶、铅丝线精⼼制作出这款名为“语塞幻想”的塔吊模型。
1、⽅案构思塔吊模型⽀柱主要通过悬臂梁承受较⼤偏⼼荷载。
这就要求悬臂梁具有较强的抗弯性能,柱⼦需要较强的抗压和抗弯性能。
整个塔吊模型悬臂端处挠度值需⼩于50mm,因此在承载⼒满⾜要求的前提下,尽可能地控制结构的整体变形。
结合纸质杆件材料参数难以确定的特点(如杆件抗拉、压强度等),我们采⽤定性分析和试载实验相结合的⽅法来完成模型的设计制作。
2、结构选型按设计要求,结合塔吊的受⼒特征,模型柱⼦采⽤矩形截⾯空间桁架结构。
梁由底端的两道箱型细长梁以及连接⾄柱顶的斜拉结构组成。
因柱⼦在满载的⼯况下为偏⼼受压状态,C点加载5kg时,偏⼼距为e=M/N=341mm。
因此在柱受拉和受压⼀侧杆件布置可不等。
在斜拉材料的选取上,主要有铅丝线,纸带和细杆三种。
从⾃重⾓度上出发,铅丝线和纸带能⼤幅减轻结构⾃重。
但在三次试载实验中,我分分别采⽤加密斜拉联系的情况下,挠度控制效果不明显,C 点最⼩挠度⾼达90mm。
并且试载期间还出现斜拉结构绷直程度不均匀导致的结构扭转破坏。
结构设计大赛策划书结构设计大赛策划书1一、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203g白卡纸、腊线、白胶,固定模型的底板为木工板。
(均由大赛组委会统一发放)四、竞赛安排1、参赛对象和形式参赛对象:__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(1)、即日至20__年4月16日,请各班以班为单位统一将报名表交于竹二418宿舍孙超彦同学处,联系电话:______ (2)、大赛组委会将在4月20日19:00到22:00,在竹园2#五楼东活动室面向全校发放材料,请各参赛队前往领取。
(3)、各参赛队构思、制作将在领到材料后的两周内完成,请各参赛队于5月4日19:00到22:00将作品及相关材料交于竹园2#五楼东活动室。
(4)、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(1)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。
(2)每个参赛队只能提交一份作品,并命名。
(3)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。
(4)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。
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。
第⼗届结构设计竞赛细则(桥梁承重组)“交⼤⼟⽊设计公司杯”西南交通⼤学第⼗届⼤学⽣结构设计竞赛细则(桥梁承重组)1.竞赛题⽬两跨连续桥梁结构模型设计与制作2.竞赛内容竞赛内容包括:理论⽅案设计、结构模型制作、作品介绍与答辩、模型加载试验。
3.竞赛要求3.1报名参赛3.1.1 参赛者为全⽇制在校本科⽣。
每个参赛队由3名学⽣组成,提倡参赛学⽣跨专业组队。
每位参赛者只允许参加⼀个参赛队,各参赛队应独⽴设计、制作。
3.1.2 每个参赛队只能提交⼀份作品,并给作品命名。
3.1.3各参赛队必须在规定时间和地点参加竞赛活动,迟到或缺席者作为⾃动弃权处理。
竞赛期间不得任意换⼈,若有参赛队员因特殊原因退出,则视为⾃动退赛。
3.2理论⽅案3.2.1 理论⽅案的内容应包括:设计说明书、⽅案图和计算书。
设计说明书应包括对⽅案的构思、造型和结构体系及其他特⾊⽅⾯的说明;⽅案图应包括结构整体布置图、主要构件详图和⽅案效果图;计算书应包括结构选型、计算简图、荷载分析、内⼒分析等。
3.2.2理论⽅案封⾯必须注明作品名称、参赛专业、参赛队员姓名;正⽂按设计说明书、⽅案图和计算书的顺序编排。
3.2.3 理论⽅案要求⽤A4纸单⾯打印,⼀式五份于规定时间内提交⾄竞赛组委会,逾期作⾃动弃权处理。
3.3设计制作3.3.1 制作材料组委会将统⼀提供桐⽊(薄板、细条)、铅发丝线和乳⽩胶三种材料,各参赛队设计、制作模型仅限于使⽤以上材料,且允许对所给材料进⾏适当加⼯、组合。
3.3.2 模型重量结构模型的总重量不超过500克,超过者不能参加⽐赛。
3.3.3 模型尺⼨模型的纵桥向长度要求在区间(1150,1190)mm范围内,纵桥向宽度要求在(200,250)mm范围内,模型具体长度尺⼨拟定请参考实验平台⽰意图。
模型最⾼点与最低点之间垂直距离不得超过400mm,桥⾯以下结构⾼度不得超过100mm;中⽀座上主体结构截⾯⾼度不低于30mm。
3.3.4 模型桥⾯(1)模型需设置相应桥⾯构造,⽤于移动⼩车加载。
施工技术类竞赛组织方案一、竞赛背景与目的随着建筑行业的快速发展,施工技术的不断创新和提高成为了企业竞争力的关键。
为了激发广大施工人员的创新热情,提高施工技术水平,促进技术交流与合作,特举办本次施工技术类竞赛。
本次竞赛旨在通过实际操作和理论考核相结合的方式,选拔出优秀的施工技术人才,推广先进的施工技术和工艺,提高施工质量和效率,为建筑行业的发展注入新的活力。
二、竞赛主题“创新施工技术,铸就品质工程”三、参赛对象本次竞赛面向建筑施工企业、建筑工程团队以及相关专业的个人。
四、竞赛内容(一)理论知识考核涵盖建筑施工相关的法律法规、标准规范、施工工艺、质量控制、安全管理等方面的知识。
(二)实际操作考核1、基础施工技术:如土方工程、基础钢筋绑扎、模板安装等。
2、主体结构施工技术:包括混凝土浇筑、砌体工程、钢结构安装等。
3、装饰装修施工技术:例如墙面抹灰、地面铺贴、吊顶安装等。
五、竞赛流程(一)报名阶段参赛单位或个人在规定时间内填写报名表格,并提交相关证明材料。
(二)资格审核竞赛组委会对报名信息进行审核,确定参赛名单。
(三)培训阶段组织参赛人员进行赛前培训,讲解竞赛规则、技术要点和注意事项。
(四)初赛阶段1、进行理论知识考核,采用闭卷考试形式。
2、根据理论成绩,筛选出一定比例的参赛队伍或个人进入实际操作考核环节。
(五)实际操作初赛参赛人员按照规定的项目和要求进行实际操作,由评委现场打分。
(六)决赛阶段1、理论知识复试,重点考察更深层次的专业知识。
2、实际操作决赛,难度和要求高于初赛,综合考察参赛人员的技术水平和应变能力。
六、竞赛时间和地点(一)时间安排1、报名时间:具体报名时间2、资格审核时间:具体审核时间3、培训时间:具体培训时间4、初赛时间:具体初赛时间5、决赛时间:具体决赛时间(二)竞赛地点根据实际情况,选择具备相应条件的施工现场或培训基地作为竞赛场地。
七、竞赛评委邀请建筑行业的专家、学者、高级工程师以及具有丰富施工经验的技术人员组成评委团队,确保竞赛评审的专业性和公正性。
全国大学生结构设计竞赛一、竞赛背景和意义全国大学生结构设计竞赛是一项旨在提高大学生结构设计能力和促进结构工程教育发展的赛事。
作为结构工程领域的重要赛事之一,该竞赛通过学生自主设计与创新,促使大学生在结构设计方面进行深入研究与实践,提高他们在结构工程领域的综合素质、实践能力和创新意识。
二、竞赛组织与规模全国大学生结构设计竞赛由中国工程院、中国土木工程学会、全国高等院校土木工程学科教学指导委员会和多家建筑与结构工程企事业单位共同主办。
竞赛每年举办一次,参与的高校包括全国各级建筑类和土木类高等院校,竞赛规模庞大。
三、竞赛内容和形式1. 竞赛内容全国大学生结构设计竞赛的内容主要包括桥梁、楼房、结构材料等多个方面的设计。
参赛选手需要根据题目要求进行设计并提交设计方案,在限制条件下完成结构设计的有效性和经济性评估。
2. 竞赛形式竞赛分为初赛和决赛两个阶段。
初赛阶段,参赛选手需提交书面设计方案,经过评审后,获得入围资格的队伍进入决赛阶段。
决赛阶段,则是对入围队伍进行现场展示和答辩,评委会根据综合评价结果进行最终的排名。
四、竞赛的意义和影响1. 提高学生创新能力竞赛提供了一个开展结构设计研究与实践的平台,鼓励学生进行创新性的设计和解决方案的探索。
通过竞赛,学生能够深入了解结构设计的理论与实践,并通过设计的过程不断锻炼自己的创新能力。
2. 增强学生实践能力参与竞赛的学生需要深入了解结构工程领域的相关知识,并将其应用于实际设计中。
通过实践,学生可以更加直观地理解结构设计原理和方法,并提高他们的实践能力和工程实践水平。
3. 推动结构工程教育发展全国大学生结构设计竞赛作为结构工程领域的重要赛事,对于推动结构工程教育的发展具有积极的影响。
竞赛的开展不仅为高校提供了一个开展结构工程教育的实践与交流的平台,还促进了结构工程教育的不断创新和优化。
五、竞赛的成果与展望全国大学生结构设计竞赛的成果得到了社会和行业的广泛认可和赞扬。
工程力学趣味比赛方案比赛名称:工程力学趣味挑战赛比赛目的:通过实际的活动和竞争,激发学生对工程力学的兴趣,加深对工程力学理论的理解和实践能力,培养学生的团队合作和创新精神。
比赛时间:一般可以在寒假或者暑假进行,为期三天。
比赛地点:选择一个宽敞、安全的场地,例如学校的体育馆或者操场。
比赛形式:分为理论与实践两个环节。
理论环节主要考察学生对工程力学理论的理解和掌握程度,通过笔试形式进行。
实践环节则是通过小组合作,进行一系列结构强度测试、材料性能测定等实验操作。
比赛内容:1. 理论测试:考察学生对工程力学基本理论的掌握程度,包括静力学、动力学、材料力学、结构力学等方面的知识。
题型包括选择题、填空题、简答题等,考察对理论知识的全面理解和掌握。
2. 结构设计与强度测试:每个小组根据指定的材料和工具,设计并制作一个简单的结构,如桥梁、塔吊、建筑模型等,并进行强度测试,检查设计的结构能否承受一定负荷。
3. 材料性能测定:小组成员将通过给定的材料样品,进行拉伸、压缩、弯曲等实验操作,测定材料的力学性能,包括杨氏模量、屈服强度、断裂强度等参数。
4. 创新挑战赛:鼓励学生进行创新设计和实践操作,例如设计一个能够承载尽可能多重负荷的结构,或者利用给定的材料和工具进行一场创意竞赛等。
评分标准:1. 理论测试:根据成绩进行评分,分析学生对工程力学理论知识的掌握程度。
2. 结构设计与强度测试:考察结构的创新性、工艺性以及承载能力,根据实验结果和设计方案给予评分。
3. 材料性能测定:对实验数据的准确性和分析能力进行评分,考察学生对材料力学的理解和应用。
4. 创新挑战赛:评价学生的创新设计和实践能力,根据设计的创意性、操作性和实际效果给予评分。
奖项设置:1. 最佳团队奖:评选出在所有环节表现优秀,积极合作,成绩突出的团队,给予金牌和奖金奖励。
2. 个人表现奖:评选出在各项竞赛环节表现突出的学生,给予个人表彰和奖励。
3. 创新设计奖:评选出在创新挑战赛中表现突出,设计创意性高,实际效果好的团队,给予创新设计奖。
第42卷第3期力学与实践2020年6月S a t O S O t O fO t O fO tO fO S O S O t OI全国周培源大学生I力学竞赛 \3C55C«C3C«C!«C«C«C«大学生结构设计竞赛方案设计原则及案例分析宋晓冰吴晓昂闫斌蒙婧玺陈思佳D(上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院,上海200240)摘要在结构设计竞赛中,结构方案的优劣对竞赛结果起着至关重要的作用,素有“方案为王”的说法。
对结构方案设计的总体原则进行了总结,并以上海交通大学代表队在第十一届全国大学生结构设计竞赛上的获奖作品为例,介绍以上方案设计原则在实际操作中的应用。
关键词结构设计竞赛,方案设计,设计原则中图分类号:G642.41 文献标识码: A doi:10.6052/1000-0879-19-237D ESIG N P R IN C IP LE S AND CASE ANALYSIS OF CO LLEG E ST U D E N T S'ST R U C TU R A L DESIG N C O M P IT IT IO NS O N G Xiaobing W U Xiao’ang Y A N Bin M E N G.J i n g x i C H E N Sijia1) (School of Naval A rchitecture, O cean & Civil Engineering, Shanghai Jiao T ong U niversity, Shanghai 200240, C hina) Abstract In the competition of structural design,the merits and the demerits of the structural scheme play an important role in the competition results,which i s known as“the scheme i s the king”.Taking the work of Shanghai Jiaotong University team in the11th National College Students,structural design competition as an example,this paper analyzes the general principles of the structural scheme design,and applies these principles i n practical operations.K e y words structural design competition,scheme design,design principle全国大学生结构设计竞赛至今己成功举办12 届,在国内土木工程专业教学领域有极高的影响力。
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。
附件一:封面XXX动力结构模型设计与制作方案设计二零一一年五月摘要我们设计的高层抗震主体结构为传统的空间桁架式塔形结构,上小下大,整体造型简洁美观,受力均匀合理。
遵循的是抗震的概念设计,三个基本原则:强柱弱梁、强剪弱弯、节点更强。
从下到上逐渐收缩的塔形的构造在现实的建筑中比较常见,特别是在抗震和高层建筑中更常见,存在必有道理,塔形的构造可以在不减小自身刚度的同时可以减少上部结构的自重,不仅在承受竖向力方面具有较好的优势,抵抗地震产生水平作用力时,能起到一定的支撑作用,分散一部分水平荷载,由于自重本身较轻,所以在抗震方面就更好,因为结构的抗震性能是跟结构本身的重量有关的,结构越重,抗震性能越差,所以本结构能尽可能地避免结构遭到动力荷载的破坏。
同时为了减小加载时模型底部所受到的冲击,该结构层高分别设计为200mm,200mm,200mm,600mm。
这样既可以做到降低整个结构的重心位置,使模型在受到水平惯性力作用时,减小底部所产生的弯矩;又可以保证顶层不会因为层高过高而造成失稳破坏。
整个模型均为为空间桁架结构,刚度较大,可以减小模型的侧向位移值,可以保证下面三层在受到水平动荷载时不遭到破坏,但是过大的刚度会对结构的抗震带来不利的影响,考虑到这个,我们的桁架斜撑与斜撑之间均不设连接,让其自由活动,各自承担压力和拉力作用。
这个结构的斜撑我们采用截面为2×6的杆件支座,除用来支持整体结构的竖向受力以外,还用以抵抗加载时所受到的水平动力作用。
做交叉斜撑,保证了结构具有较好的稳定性,同时也可以利用杆件柔度较大的特点,在受到水平动力作用时,依靠杆件的形变和震动,吸收一部分能量,尽最大可能减少惯性力对模型产生的瞬间冲击。
强柱弱梁的体现:柱子我们采用的是6×6的最粗的杆件制作,柱间支撑是为了减小柱子的长细比,以达到柱子更强的优势,而相对的是梁我们采用的是2×6的杆件,相对而言比柱子较弱,但是也足以承担其竖向及水平荷载。
强剪弱弯的体现:制作考虑的是所有杆件的抗剪破坏在抗弯破坏之后才出现。
节点更强的体现:节点处增加黏贴板,使所有节点都刚性连接,增加节点刚度。
设计说明书1 方案1.1 结构选型该高层结构实物图见图1-1。
本模型根据结构力学知识采用三角单元组合成的超静定结构。
考虑到比赛中在随机一侧加水平动力荷载,在固定点均加15N重的砝码,我们对柱截面采用由四根柱加斜撑体系以承受荷载。
采用截面为2×6mm的斜撑,节省材料并提供足够的抗弯刚度。
整体结构布置简洁,受力合理。
图1-1 实物图1.2结构尺寸图结构模型正面尺寸详见图1-2,本模型为对称结构,其他几个面尺寸相同。
图1-2结构尺寸图(单位:mm)2 计算书2.1 计算方法本计算模型采用通用有限元建筑结构分析和设计程序MIDAS/GEN进行分析计算和数据整理。
2.2 计算假定(1)柱下采用高强胶水粘牢,因此支座可以简化成固接;(2)梁、柱和撑的连接节点,也采用了较好的加强粘结措施,所以可视为刚接(从刚域效果而言,即使有少量转动,考虑成刚接也是偏安全的,应力会偏大);(3)本结构同时承受水平和竖向荷载的作用,故计算时梁柱和支撑均采用MIDAS/GEN中的空间一般梁单元;(4)整体模型按程序中的梁单元荷载(集中类型)直接施加。
底部的动荷载用底部剪力转换成各楼层的节点荷载。
2.3 材料力学性能模型制作材料为502胶水和木材(尺寸:长度1000mm,截面有50mm×1mm、2mm×2mm、2mm×6mm、6mm×6mm;性能参考值:顺纹弹性模量1.0×104MPa,顺纹抗拉强度30Mpa);固定模型的底板为400mm×400mm木工板。
2.4各种静载工况下结构的强度和刚度计算每个楼层作用15N的竖向荷载,总共4个楼层。
底部作用50~100N的动荷载作用,第一次取50N,第二次取80N,第三次取100N。
假定这三次加载分别为工况1,工况2和工况3,具体含义如下:工况1——50N动荷载+60N竖向荷载工况2——80N动荷载+60N竖向荷载工况3——100N动荷载+60N竖向荷载2.4.2结构强度计算用MIDAS/GEN计算出各工况作用下结构各杆件的应力,取组合应力(轴力和弯矩共同作用)。
a 工况1:50N动荷载+60N竖向荷载由软件得出结构的最大拉应力为87.30N/mm,最大压应力为87.30N/ mm,均小于木材的极限应力,故安全。
b 工况2:80N动荷载+60N竖向荷载得出结构的最大拉应力为139.68N/mm2,最大压应力为140.06N/ mm2,均小于木材的极限应力,故安全。
c 工况3:100N动荷载+60N竖向荷载结构的最大拉应力为174.60N/mm2,最大压应力为175.07N/mm2,均小于木材的极限应力,故安全。
2)杆件内力由于在竖向荷载和水平荷载作用下,结构各杆件的内力均为轴力起控制作用,弯矩值仅作参考,故下表中只列出各杆件的轴力。
表2-1各荷载工况下杆件编号图中各杆件的轴力(N)单元工况1工况2工况3111.8420.926.95 2-18.38-27.44-33.49 319.2532.7741.78 4-25.8-39.31-48.32 519.2532.7641.78 6-25.8-39.32-48.33 711.7820.8226.84 8-18.44-27.53-33.6 993.09158.07201.39 10-123.54-188.53-231.86 1193.13158.14201.48 12-123.49-188.46-231.77 13-18.3-27.32-33.33 1411.7120.726.69 1519.2332.7441.75 16-25.79-39.3-48.3 1719.2432.7541.76 18-25.79-39.29-48.29 19-18.31-27.33-33.34 2011.720.6926.69 210.40.380.3722-7.46-12.19-15.35 248.3213.0516.21 250.160.01-0.1 2612.9321.9828.01 27-17.66-26.96-33.15 2815.7726.5233.69 29-20.08-30.83-38 3015.7826.5433.71 31-20.07-30.81-37.97 3213.2222.4428.59 33-17.37-26.49-32.58 3477.03129.11163.83 35-96.23-148.1-182.68 3676.76128.68163.3 37-96.49-148.52-183.2 38-17.15-26.14-32.14 3912.7221.6527.61 4015.7926.5633.74 41-20.05-30.78-37.94 4215.7526.4933.66 43-20.09-30.85-38.02 44-17.17-26.17-32.174512.7121.6327.58 46-0.84-1.51-1.95 47-6.05-9.85-12.38 49 6.5810.3712.9 500.74 1.02 1.21 5114.5524.0230.33 52-15.8-24.55-30.37 5313.2421.9227.7 54-15.63-24.27-30.03 5513.221.8627.63 56-15.67-24.34-30.11 5713.1421.7727.52 58-17.21-26.8-33.19 5958.2896.4121.81 60-69.98-108.82-134.72 6159.6298.55124.49 62-68.64-106.67-132.03 63-18.63-29.07-36.02 6415.3425.2931.92 6513.0921.6827.41 66-15.77-24.5-30.31 6713.3422.0827.9169-18.01-28.07-34.78 7015.9726.2933.17 71 3.23 5.12 6.37 72-2.89-4.67-5.86 74 3.06 4.85 6.04 75-4.11-6.63-8.31 7656.5591.92115.5 77-61.92-97.63-121.43 7857.1192.82116.62 79-61.35-96.72-120.3 8056.6992.14115.78 81-41.1-65.75-82.19 82-21.9-33.61-41.41 83-0.1-0.16-0.2 840.090.140.18 8517.1228.8236.62 8641.0865.7382.16 87-61.47-96.92-120.55 8817.329.1337.01 89-21.77-33.39-41.14 9016.9728.5936.34920.81 1.3 1.63930.090.160.295-0.12-0.19-0.2396-3.73-5.95-7.44由表2-1可以看出,结构具有以下受力特点:(1)除了作用集中荷载的梁单元和部分柱支撑外,桁架梁的腹杆和柱撑受力都较小;(2)由于极限拉应力较易满足,因此对受压较大的直柱和桁架梁下弦有必要予以一定的加强。
3)结构刚度计算由本结构是以水平位移起主要控制作用,表2-2 各荷载工况下结构最大水平位移和竖向位移(mm)最大位移节点编号荷载工况工况1工况2工况3D水平39233746.3由表2-2看出,竖向荷载对水平位移的影响非常小。
结构在满载工况3下水平荷载最大位移为46.3mm。
位移均没有超过50mm的位移限制,从变形图可以看出结构以整体受力变形为主,结构刚度分布基本合理,位移较易控制。
4)结构稳定计算结构主要受压杆件为受压侧主柱和主梁,主柱截面在最底部受压最大,主梁截面在最靠近主塔部分受压最大,因此需要对主柱底部和主梁靠近主塔部分杆件进行稳定计算。
木质杆临界柔度:π=3.14x=46.0σ杆实际柔度:λ5=μL=0.5x200=40.5λ=μL=0.5x250λ值小于临界柔度,所以结构不会失稳。
从以上计算分析可知,该结构在满载情况下强度、稳定性满足要求,位移可控制在允许范围内。