历届结构设计竞赛优秀作品选登(桥梁)
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附件2
获奖作品公示一等奖作品
作品名称:Knot Garden (花园漫步式社区医院)
作者姓名:李哲瑞、张安顺、宋沐易、杨凡、林芮、王路参赛单位:南京林业大学木结构建筑系
指导老师:阙泽利
指导企业:北京筑雅印象科技有限公司
二等奖作品
作品名称:看台木屋
作者姓名:寿焘
参赛单位:东南大学建筑学院建筑系指导老师:张彤
作品名称:梦回廊桥
作者姓名:贾尚鹏、单宏伟、张玉梅
参赛单位:南京步云轩装饰工程有限公司指导老师:陆步云
三等奖作品
作品名称:编织的公共客厅
作者姓名:赵崇贤、吕媛、陈俊杰、刘海龙、李鸣洲、赵崇强
参赛单位:金陵科技学院、华中科技大学、南京林业大学、江西师范大学指导老师:阙泽利、葛少峰、杨⼩小军
作品名称:织木嵌水
作者姓名:王珊珊、吴超楠
参赛单位:南京大学建筑与城市规划学院
参赛作品:WOODHIVE(木筑蜂房购物中心)作者姓名:陈秋韵、赵阳臣
参赛单位:南京林业大学木结构建筑系
指导老师:张颖璐、王菲彬
参赛作品:TRANSMALL(厂房商业空间改造)作者姓名:李哲瑞、罗冬、陈浩、荣芹
参赛单位:南京林业大学木结构建筑系
指导老师:张颖璐
作品名称:浮屋
作者姓名:王舒啸
参赛单位:东南大学建筑学院。
2014年第六届全国大学生结构设计大赛计 算 书二○一四年五月作品名称气 势 如 虹 参赛学校参赛队员指导教师目录第一章设计说明 (1)1 作品简介 (1)1.1 基本参数 (1)1.2 结构详图 (2)2 设计思路 (5)3 结构选型 (5)3.1 模型结构选择 (5)3.2 材料截面选择 (5)4 结点制作 (5)4.1 长杆件接长连接 (5)4.2 垂直结点连接 (6)4.3 受拉斜结点连接 (6)4.4 受压斜结点连接 (6)第二章设计计算 (7)1 基本假定 (7)2 白纸参数 (7)3 模型建立 (7)4 内力计算 (8)5 位移计算 (9)6 承载力计算 (9)7 局部受压验算 (10)第三章总结 (11)第一章设计说明1 作品简介1.1 基本参数作品图片➢结构形式:桁架➢模型高度:240㎜➢模型宽度:150㎜➢支点跨径:1200㎜➢总长:1340㎜1.2 结构详图结构尺寸图:主视图俯视图左视图主视图俯视图左视图2 设计思路根据竞赛规则要求,我们从模型制作的材料拉、抗压特性,质量要求和变形要求等方面出发,结合节省材料,经济美观,承载力强等特点,采用比赛提供的白纸,白乳胶,我们精心设计制作了该结构模型,空间桁架结构为该模型的一大亮点。
模型主要承受四块铁块(每块质量约为2.355kg)的竖直静荷载作用,命题组对模型质量和形变提出了较高要求,基于此,我们决定从控制模型质量和形变入手。
(1)本结构主要构思是想利用两榀桁架连接后形成的立方体结构来抵抗荷载的作用(2)通过适当让模型起拱减少位移。
3 结构选型3.1 模型结构选择桁架是平面结构中受力最合理的形式之一,桁架梁桥一般多见于高速公路与铁路,钢桁架桥因其良好的刚度和承载力很早便得到了运用。
我们选择的就是生活中常见的桁架桥。
3.2 材料截面选择考虑到模型的结点并非简化的铰接,上、下弦杆在实际加载中会承受一部分弯矩,结合结点粘接的难易程度,本模型拟采用抗弯刚度较大的箱型截面(正方形)。
第九届全国大学生结构设计大赛计算书目录1.设计背景 (3)2.材料力学性能测试 (4)2.1竹皮力学性能实验 (4)2.2杆件压缩强度试验 (5)2.3竹皮材料参数 (7)2.4 3D打印材料力学参考特性 (7)3.结构选型 (7)3.1主要限制条件 (7)3.2设计过程 (8)3.3桥面 (8)3.4桥面梁 (8)3.5柱 (8)3.6节点 (9)4.构件计算及优化 (9)4.1梁的计算及优化 (10)4.2柱的计算及优化 (12)4.2.1阁构柱 (13)4.3柱位的确定 (17)4.4单个跨段整体计算 (18)5.节点设计 (20)5.1 A段柱梁连接件 (20)5.2 A段柱底连接件 (21)5.3 B段柱梁连接件 (21)5.4 B段柱底连接件 (22)6. 施工制造 (23)6.1 组杆法 (23)6.1.1 技法介绍 (23)6.1.2 注意事项 (23)6.2 组装工艺要求 (24)6.3 粘贴工艺要求 (24)1.设计背景第九届全国大学生结构设计竞赛(以下简称国赛)以滇缅公路为题要求学生利用不同厚度的竹皮,使用502胶水进行粘合,制作能够快速通行小车公路桥模型。
这对参赛队员的力学分析能力、结构设计和计算能力、现场制作能力等提出了更高的挑战。
通过竹高跷结构模型的设计和制作,使学生在结构知识运用能力、创新能力、动手能力、团队协作精神等方面得到全面提升。
图1 模型三维示意图图2 总模型布置图2.材料力学性能测试2.1竹皮力学性能实验对模型进行精确分析的前提是对材料和构件进行力学性能测试,为了确定材料和构件的力学性能,我们首先用WDW3100型电子万能试验机测试了竹皮纸的抗拉强度,采用控制变量法,做了七组形状相同、材料厚度不同的试件,其中1、2、3号由单层0.2mm 竹皮纸制成,5、6、7号由双层0.5mm 厚的竹皮纸粘连制成,4、5号试件与1、2、3号的厚度相同,我们向其表面均匀的涂了一层502胶水,用以研究502胶水对竹皮纸的影响。
第五届全国大学生 结构设计竞赛计 算 书目 录1结构选型 (1)1.1需求分析 (1)1.1.1 力学 (1)1.1.2 美学 (1)1.2结构选型 (2)1.2.1 竖向承重体系 (2)1.2.2 横向抗侧力体系 (2)1.3方案效果图 (3)2结构建模及主要计算参数 (4)2.1分析假定 (4)2.2材料参数及几何模型 (4)2.2.1 材料参数 (4)2.2.2 几何模型 (5)2.3有限元建模 (7)2.3.1 单元选择及节点处理 (7)2.3.2 静、动力参数 (7)2.3.3 有限元分析模型 (8)3结构受荷分析 (9)3.1静力分析 (9)3.1.1 位移 (9)3.1.2 内力 (9)3.2动力时程分析 (10)3.2.1 质量源及节点束缚 (10)3.2.2 模态分析 (10)3.2.3 位移和内力 (11)3.3结构稳定分析 (15)4节点构造 (15)4.1支座节点 (15)4.2梁柱节点 (16)5模型加工图及材料表 (16)5.1模型加工图 (16)5.2材料表 (17)6铁块分布详图及水箱注水重量 (18)6.1铁块分布详图 (18)6.2水箱注水重量 (18)附件A 模型及节点实物图 (19)附件B 模型设计施工图 (20)1.1需求分析本次结构设计竞赛赛题为采用竹材和502胶水制作一个多层房屋结构模型,要求所制作的模型不但要能够承受顶部水箱和各楼层铁块的静力荷载,而且必须能够承受模拟地震动的动力荷载。
虽然赛题对结构的具体变形没有多加限制,但是对每级荷载加载时的模型失效制定了判定准则。
为了保证不出现模型失效,必须严格控制结构的绝对位移和层间位移。
因此,设计出来的结构模型必须是一个在满足竞赛要求的前提下,运用空间结构的构造方法和结构力学、材料力学等相关力学知识所设计出的材料消耗最少、同时结构强度和刚度能够满足竞赛要求的结构模型。
以下结合力学和美学对结构方案进行需求分析。
第六届北京市大学生建筑结构设计竞赛B组赛组(桥梁方向)(初稿)一.题目北京建筑大学大兴校区图书馆北侧人工湖人行桥梁设计二.设计资料(一)工程概况北京建筑大学大兴校区图书馆北侧人工湖上目前已有人行桥梁一座,所在位置如图2-1-1所示,立面图如图2-1-2所示。
本次拟对该桥进行重新设计和施工,并在该桥东侧修建新桥梁。
桥梁所在位置图2-1-1北京建筑大学大兴校区人工湖上的人行桥桥位图(二)拟建场地工程地质条件1 地形、地貌及地物概述周围为公园人工坡地等如下图所示。
拟建桥梁图2-2-1 拟建桥梁地理位置示意图2 地层分布及岩性特征各岩、土层的分布情况、岩性特征描述及其物理力学性质指标等有待补充。
(三)水文地质条件概述学校人工湖为人工供水,依据《范岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001(2009年版))中的相关标准判别:目前拟建桥梁场地内地表水及地下水对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性。
(四)工程抗震设计基本条件1 地震影响基本参数根据《中国地震动参数区划图》(GB 18306-2001)之附录A(“中国地震动峰值加速度区划图”),工程场区的地震动峰值加速度为0.15g、地震基本烈度为Ⅶ度,相应设防水准为50年超越概率10%。
根据附录B(“中国地震动反应谱特征周期区划图”),工程场区位于特征周期0.40s的分区内(对应Ⅱ类场地)。
设计可根据本工程的重要性、具体设计条件以及本项目专项的场地地震安全性评价结果,综合确定拟建桥梁抗震设计的地震影响参数取值。
2 场地类别依据《公路工程抗震规范》(JTG B02-2013 )中有关规定,综合考虑场地的地形条件,建议拟建桥梁场地的场地类别整体按Ⅱ类考虑。
3地震液化判别根据本次勘探、测试成果并结合区域地质调查资料分析,依据《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02-01-2008)及《公路工程抗震规范》(JTG B02-2013)中有关规定判别,拟建场地不存在可发生地震液化的地层。
IABSE历届获奖作品The IABSE Outstanding Structure Award国际桥梁与结构工程协会杰出结构奖The IABSE Outstanding Structure Award was established in 1998. It is one of the highest distinctions awarded by IABSE and recognises, in different regions of the world, some of the most remarkable, innovative, creative, or otherwise stimulating structures. Sustainability and respect of the environment is also an important factor.国际桥梁及结构工程协会(IABSE)杰出结构大奖成立于1998。
该奖是被广泛承认的IABSE颁布的最高荣誉奖之一,旨在奖励一些世界不同地区最显著、最有创意、对行业有促进作用的工程。
同时,可持续发展、尊重环境也是颁奖的一个重要考虑因素。
注:国际桥梁与结构工程协会(IABSE)成立于1929年,国际上最大的桥梁与结构工程专业协会。
现有4200名会员,来自100多个国家和地区,是目前会员国最多的国际土木类协会。
Recipients历届获奖作品2015:Oakland Bay Bridge, San Francisco-Oakland, USA(奥克兰大海湾大桥美国·旧金山-奥克兰)The Finalists: (提名奖,相当于二等奖)Xiamen North Railway Station, Xiamen, China(厦门北站·中国厦门)Dashengguan Bridge, Nanjing, China (大胜关大桥·中国南京) 2014: Taizhou Bridge, Jiangsu Province, China(泰州大桥·中国江苏)The Finalists: (提名奖)Kings Cross Western Concourse Roof, UK(国王十字火车站西候车厅屋顶·英国)Canton Tower, Guanzhou, China(广州塔·中国广州)Las Arenas, Barcelona, Spain (拉斯阿雷纳斯西班牙纪念斗牛场改建·西班牙)2013:2012 Olympic Velodrome, London, UK (2012年伦敦奥运会自行车馆·英国伦敦)Finalist: (提名奖)Yi Sun-sin Bridge, Gwangyan, South Korea(李舜臣大桥·韩国)2012: Estadio Ciudad de la Plata, Buenos Aires, Argentina(拉普拉塔市立球场·阿根廷布宜洛斯艾利斯)The Finalists: (提名奖)The Busan-Geoje Fixed Link, KoreaXihoumen Bridge, China(西堠门大桥·中国)2011:Burj Khalifa T ower, Dubai, UAE(哈利法塔·阿联酋迪拜)The Finalists:(提名奖)Moses Mabhida 2010 Soccer Stadium, Durban, South Africa (2010年世界杯摩西马比达体育场·南非德班)Pont Gustave Flaubert Lift Bridge, Rouen, France(福楼拜桥升降桥·法国鲁昂)Stonecutters Bridge, Hong Kong, China(昂船洲大桥·中国香港)2010: The National Aquatics Centre, Beijing, China(国家游泳中心·中国北京)The Finalists: (提名奖)The Heathrow T5A, UK (希思罗机场T5航站楼·英国)The Spiral Towers, Japan(Mode学园螺旋塔·日本)The Sutong Bridge, China (苏通大桥·中国)2009: The Church of the Most Holy Trinity, Fatima, Portugal(法蒂玛天主圣三教堂·葡萄牙法蒂玛)Tri-Countries Bridge, Weil am Rhein, Germany, and Huningue, France(三国桥·德国莱茵河畔魏尔-法国南格)2008: The Copenhagen Opera House, Denmark (哥本哈根歌剧院·丹麦)The Shanghai Lupu Bridge, China(上海卢浦大桥·中国上海)2007: The New Roof of the Commerzbank-Arena, Frankfurt, Germany(商业银行竞技场新屋盖·德国法兰克福)2006:The Central Bus Station Hamburg, Germany(汉堡中央巴士站·德国汉堡)The Rion-Antirion Bridge, Greece(里翁-安蒂里翁大桥·希腊)The Millau Viaduct, France (米约高架桥·法国)2005: The Gateshead Millennium Bridge, UK (盖茨亥德千禧桥·英国)2004: Milwaukee Art Museum Addition, Milwaukee, Wisconsin, USA(密尔沃基美术馆·美国威斯康星州)Funchal Airport Extension, Madeira Island, Portugal(丰沙尔机场扩建的新跑道·葡萄牙马德拉岛)2003: Bibliotheca Alexandrina, Alexandria, Egypt (亚历山大图书馆·埃及亚历山大)Bras de la Plaine Bridge, Reunion Island, France(平原之臂大桥·法国留尼汪岛)2002: Miho Museum Bridge, Japan (美秀美术馆步行桥·日本)Stade de France, Paris, France (法兰西体育场·法国巴黎)Oeresund Fixed Link, Denmark – Sweden(厄勒海峡大桥·丹麦-瑞典)2001: Guggenheim Museum, Bilbao, Spain (古根海姆博物馆·西班牙)Sunniberg Bridge, Klosters, Switzerland(桑尼伯格大桥·瑞士克洛斯特斯)2000: Glass Hall of Leipzig, Germany(莱比锡新会展中心玻璃大厅·德国)Keyence Corporation Head Office and Laboratory, Osaka, Japan(基恩士公司大厦·日本大板)2015Oakland Bay Bridge, San Francisco-Oakland, USA(奥克兰大海湾大桥·美国旧金山-奥克兰)The Finalists:(提名奖)Xiamen North Railway Station(厦门北站·中国厦门)Dashengguan Bridge, Nanjing, China (大胜关大桥·中国南京)奥克兰大海湾大桥·美国旧金山-奥克兰厦门北站·中国厦门厦门北站室内效果图大胜关长江大桥·中国南京泰州大桥·中国江苏省The Finalists:(提名奖)国王十字火车站西候机厅屋盖·英国2013:2012 Olympic Velodrome, London, UK(2012年伦敦奥运会自行车馆·英国伦敦)Finalist: (提名奖)Yi Sun-sin Bridge, Gwangyan, South Korea (李舜臣大桥·韩国)2012年伦敦奥运会自行车馆·英国伦敦Finalist: (提名奖)李舜臣大桥·韩国2012:Estadio Ciudad de la Plata, Buenos Aires, Argentina(拉普拉塔市立球场,阿根廷)The Finalists: (提名奖)The Busan-Geoje Fixed Link, Korea (釜山-巨济大桥·韩国)Xihoumen Bridge, China(西堠门大桥·中国)。
带屋顶水箱竹质多层房屋设计方案【摘要】本作品严格按照“第五届全国大学生结构设计竞赛”要求,采用组委会提供的各种规格竹材及胶水的力学特性,以获得最理想的效率比为结构设计目标,根据结构设计动力学和静力学理论,通过一系列的试验摸索和反复计算,逐步对方案分析和优化,在结构自重、楼层荷载分布的高度和重量、所能承受的最大地震波加速度峰值等四个方面进行最优组合,经过数月的努力,精心设计并制作了符合竞赛要求的结构模型——挺然。
【关键词】木竹结构多层房屋结构地震波效率比目录目录 (III)1.设计思路 (1)2.模型方案 (2)2.1结构方案 (2)2.2铁块布置 (5)2.3水箱设置 (5)3.理论计算 (6)3.1模态分析 (6)3.2静力分析 (8)3.3动力分析 (14)4.试验研究 (15)4.1材料试验 (15)4.2振动台加载 (16)5.施工要素 (16)5.1下料及构件制作 (16)5.2组装 (17)5.3其他 (17)6.结论 (17)1.设计思路本次赛题为制作多层竹质房屋结构,结构顶部及各层楼面分别放置水箱和附加铁块,利用小型精密振动台系统模拟水平地震作用对结构进行加载,考察其承载力。
通过对赛题的深入理解,我们从以下几个主要原则着手设计:✧结构材料特点:充分利用赛题所给出的竹制材料所具有的良好的拉、压性能,同时,运用竹皮可以方便的裁制出各类所需要的杆件截面,制作出得杆件具有良好的柔韧性。
达到结构“柔而不坏”的特点✧结构动力特性:针对加载的三条地震波,经反应谱分析可知,峰值反应谱频率主要分布在2~6Hz范围内。
为此,从减小结构的地震作用的角度出发,应尽可能使结构主要自振频率避开此区间。
考虑到结构做的刚度较大将无形中会增加材料的用量,所以我们争取将结构的第一阶自振频率控制在2Hz以下。
✧结构节点要求:自振频率的降低必然会使结构趋柔,从赛题规则来看,对结构变形未提出要求。
变形的大小不会影响成绩。
历届结构设计竞赛优秀作品选登(桥梁.)1. 赤峰大桥设计方案赤峰大桥是一座跨越呼伦贝尔草原上的额尔古纳河的悬索桥。
设计方案中采用了双向斜拉桥形式,桥面采用单塔、双塔和悬挂索混合式的结构,既满足了结构性能要求,又保证了景观效果。
2. 银山大桥设计方案银山大桥是一座跨越格尔木河的双塔钢悬索桥。
设计方案中,通过合理的悬索、主缆、纵向加劲板的布置和分配,使桥塔承受的垂直荷载最小,减小了塔身的体积和成本,并能够抵御极端风荷载和地震荷载。
3. 隆安大桥设计方案隆安大桥是一座跨越湄洲湾的斜拉桥,设计考虑了多种可能的地震荷载、风荷载和潮水荷载情况,并进行了全面的结构计算和稳定性分析。
结构采用翼型钢箱梁,双向斜拉布置,吊塔和主塔之间采用了悬挂索连接。
4. 泉州大桥设计方案泉州大桥是一座跨越泉州湾的悬索桥。
设计方案采用了三塔结构,主塔组成吊塔,两侧塔支承悬索,桥面主缆和斜拉索的坡度合理,进一步增强了整座桥的稳定性。
同时,数值模拟分析了不同风荷载下的结构响应,确保了桥梁的安全性。
5. 肇庆大桥设计方案肇庆大桥是一座跨越北江的混凝土斜拉桥。
设计方案中,桥面采用了库杆式斜形箱梁,主塔采用“Y”形钢结构,由两部分组成,通过铰接和悬挂索连接。
设计中使用了多种轻量化和减振减缩技术,提高了结构的疲劳寿命和抗震性能。
6. 沙河大桥设计方案沙河大桥是一座跨越长江的斜拉桥,桥面长度近5公里。
设计方案中,主塔采用了钢-混凝土组合结构,悬索斜向布置,采用异型双索拟缆双索同弦的形式,在确保结构受力平衡的前提下,提高了结构的跨度和稳定性。
7. 蓝色海岸大桥设计方案蓝色海岸大桥是一座跨越厦门湾的吊桥,桥面全长5748米,是目前中华人民共和国境内最长的吊桥。
设计方案中采用了沉箱式钢筋混凝土梁和钢箱梁结构,并配合采用多种减震减振措施,以保证桥梁的整体稳定性。
10. 蓝宝石大桥设计方案蓝宝石大桥是一座跨越渤海湾的双塔钢悬索桥,设计方案中采用了双主缆悬挂式布置,主缆的形状和张力通过有限元方法进行综合分析,以保证桥梁的稳定性和抗荷能力。
2014年第六届全国大学生结构设计大赛计 算 书二○一四年五月作品名称气 势 如 虹 参赛学校参赛队员指导教师目录第一章设计说明 (1)1 作品简介 (1)1.1 基本参数 (1)1.2 结构详图 (2)2 设计思路 (5)3 结构选型 (5)3.1 模型结构选择 (5)3.2 材料截面选择 (5)4 结点制作 (5)4.1 长杆件接长连接 (5)4.2 垂直结点连接 (6)4.3 受拉斜结点连接 (6)4.4 受压斜结点连接 (6)第二章设计计算 (7)1 基本假定 (7)2 白纸参数 (7)3 模型建立 (7)4 内力计算 (8)5 位移计算 (9)6 承载力计算 (9)7 局部受压验算 (10)第三章总结 (11)第一章设计说明1 作品简介1.1 基本参数作品图片➢结构形式:桁架➢模型高度:240㎜➢模型宽度:150㎜➢支点跨径:1200㎜➢总长:1340㎜1.2 结构详图结构尺寸图:主视图俯视图左视图主视图俯视图左视图2 设计思路根据竞赛规则要求,我们从模型制作的材料拉、抗压特性,质量要求和变形要求等方面出发,结合节省材料,经济美观,承载力强等特点,采用比赛提供的白纸,白乳胶,我们精心设计制作了该结构模型,空间桁架结构为该模型的一大亮点。
模型主要承受四块铁块(每块质量约为2.355kg)的竖直静荷载作用,命题组对模型质量和形变提出了较高要求,基于此,我们决定从控制模型质量和形变入手。
(1)本结构主要构思是想利用两榀桁架连接后形成的立方体结构来抵抗荷载的作用(2)通过适当让模型起拱减少位移。
3 结构选型3.1 模型结构选择桁架是平面结构中受力最合理的形式之一,桁架梁桥一般多见于高速公路与铁路,钢桁架桥因其良好的刚度和承载力很早便得到了运用。
我们选择的就是生活中常见的桁架桥。
3.2 材料截面选择考虑到模型的结点并非简化的铰接,上、下弦杆在实际加载中会承受一部分弯矩,结合结点粘接的难易程度,本模型拟采用抗弯刚度较大的箱型截面(正方形)。
历届结构设计竞赛优秀作品选登(桥梁结构设计)岸芷汀兰鲍凯曼、邰 昊、吴小亮1、设计说明书方案构思唐朝诗人杜牧一首《阿房宫赋》,以浓墨重彩之渲染,为世人勾绘出一座前所未有、 宏伟壮观的宫殿建筑群,而“项羽焚烧阿房宫”的扑朔迷离,更是让这座“空中楼阁”成为人们魂牵梦绕的千古之谜。
“长桥卧波,未云何龙?覆道行空,不霁何虹? ”长桥卧波的妩媚,点缀了这座富丽堂 皇的神秘宫殿,也成为后世造桥人心怀向往的审美典范。
于是,在阿房之后,有了西子湖里的断桥残雪,有了颐和园里的玉带涟漪,有了 “天下 第一桥”赵州桥立千年而不倒的雄齐伟岸!桥,因水而生;水,以桥而名。
于是,我们在府南河上,架起这座“不霁何虹”的长桥,在“岸芷汀兰”的淡淡幽香里, 在天府蓉城的淡妆素裹里,去追寻阿房宫的堂皇,去诠释美的定义。
1.1结构选型构思跃然纸上, 下几个方案分析:1.1.1拱形结构拱桥造型优美, 性,拱圈不易制作,而分段拼接的方式又增加了节点,自重增加。
该结构为备选模型之一, 见图1-3。
1.1.2三角桁架结构在跨中集中荷载作用下,采用稳定性较高的三角形桁架, 非常符合加载要求,且挠度控制较好,因此是备选方案之一。
见图1.1.3鱼腹形桁架结构拱形桁架结构,结合了拱和桁架二者的优点, 造型较为优美。
但杆件较多,节点也复杂,考虑到木材的特点,制作复杂。
见图1.1.4最终选型我们开始迫不及待地选择结构型式。
为了能实现承载要求,我们做了以非常吻合我们的构思。
力学上其适于承受均布荷载,但考虑到木材的脆 1-4。
1-5。
图1-1颐和园玉带桥 图1-2 河北赵州桥1.2材料试验1.2.1木材强度与含水率经过查阅资料,我们发现:木材顺纹抗拉强度最高,抗弯、顺纹抗压强度稍差。
由于木 材的不均匀性,决定了其许多性质的各向异性,在强度方面尤为突出。
木材含水率在纤维饱和含水率以下时,含水率越高,强度越低 :含水率在纤维饱和含水率以上时,木材强度基本无变化。
西南交通大学第六届结构设计竞赛获奖名单一等奖:(6队)作品编号作品名称第一作者其他作者总分92四月飞花张珍珍王雪娇杜东芝易翔90.87 16血色的风采冯骥蒙聂良涛戴碧文梁栋86.79 47承唐继开董增展郭慧祥薛荣鹏宋晃85.97 30八度空间廖川王石磊蒋利明王能谋85.96 40star in the sky 马涛邢彩凤侯可冀健80.63 67厚德载物王春明周毅刘春煜张娅敏78.05二等奖:(11队)作品编号作品名称第一作者其他作者总分39 乾坤盾陈喜峰陈虎吴焕恒殷若玮76.56 79 帆汪伟陶媛媛闫颜76 19 与自然一起呼吸王振海胡辉苟超林恰74.91 95 星缘思竹李连涛李志兴孙喜晶李龙起74.01 70 天空袁明敏田地鹏王艳斌程成73.25 88 苍穹朱国炜刘彬王文俊马婷婷73.25 23 梦之盾李彬畅鹏飞胡亚洲杨丽玲73 111 比翼双飞毛建彬梁伟张翔李云72.77 53 仲夏夜之梦张婕张瑜赵磊林洪能72.25 68 横空赵凯李旭升闫雁军郭宇70.7 83 苍穹任巍峰赵剑锋聂利芳赵耀70.15三等奖:(22队)作品编号作品名称第一作者其他作者总分14 清凉夏日钱光龚亚军陈可刘彬洁66.49 8 恢虹跨越刘道俊俞明德陈潇郭迎琦65.88 78 求实朱寿全李冬生胡军军65.52 6 春华秋实肖倪薛陶张海峰廖飞64.9 29 方正翔鹤傅晓剑王平龚涛陈雁64.56 61 MOTO之引陈涤瑕马克丰王景梅64.53 100 三霄顶万军魏魁麦年飞李增源64.18 21 飞虹王伟华孙宏伟胡宇吴昊63.3212 UFO 杨大同李春江张永冠陶强63.19 28 三人行陈洪运王利民包润平62.26 33 一缕清风湛发军王涛肖强刘祥61.9 85 蜘蛛侠许骞成喜明郭辉61.81 11 月光部落廖昕张新乐陈艳秋张可61.76 36 宇宙之星姜志刚李茂久骆岗杭红星61.75 82 彩虹之约洪义高治辉周育麟李冰61.41 44 巨人之盔任金龙赖伟王雄健曾威61.32 109 伞尹业斌顾鸿飞夏伟61.2190 融于自然杨兆国吴浩金林宏亮杨建军60.479 真实梦想施大业刘义燕陈彧60.39 127 空中悬索架王治立张小强贾琦唐毅60.17 123 雅轩阁刘仁铭王彬蓉59.83 26 草原上的幻想武辉罗剑贾文志姜毅59.8优秀奖:(22队)作品编号作品名称第一作者其他作者总分106 宁夏张继力杨波阳柳平宋德笛58.85 108 索网空间刘沛张小兵刘小红58.58 57 空中花园于利存汪超李文涛58.26 97 四望顶汪文广吕赞章刚张晓林57.64 117 过桥米线刁维科肖经柱廖俭华57.31 121 王之张弓陈杰刘阅陈烨普王文浩56.64 58 蜘蛛侠伊小娟高全赵建国林涛56.04 86 共享天空王晨旭黄江艳王佳55.56 91 新月闫自海沈远王星星54.99 60 金刚韩蒙李峰肖学仁余帅会54.83 66 水木澜亭任东亚赵继元向志敏54.63 74 琼顶贺永邓小刚林峰黄道营54.29 27 月满西楼于平周雅潘丽婷任玲54.28 46 东方金字塔廖霞林黄磊覃纯54.08 13 五月天王敬烨沈振华方宜诸海延54.06 77 衍生陈立涛尹曲石淳欢胡晓宇54.0622 飞云峰钱耀辉杨益态龙添凤高瑞宠53.961 甲壳虫Ⅰ号周湖鲁啸龙邹云峰刘培53.38 113 浪漫满屋谢海洋尹斌王明黄海龙52.93 75 天空的精灵陈雨蒙陈楷佳玉熹杨晶52.76 25 翼塔孙庆杰陈国杰刘艳萍52.56 98 穹庐唐进才李培刚顾鑫杰刘兵52.22单项奖最佳制作:67最佳创意:92最佳造型:79本次竞赛特等奖空缺,参加完比赛的有108组。
图1-2 河北赵州桥历届结构设计竞赛优秀作品选登(桥梁结构设计)岸芷汀兰鲍凯曼、邰 昊、吴小亮1、设计说明书方案构思唐朝诗人杜牧一首《阿房宫赋》,以浓墨重彩之渲染,为世人勾绘出一座前所未有、宏伟壮观的宫殿建筑群,而“项羽焚烧阿房宫”的扑朔迷离,更是让这座“空中楼阁”成为人们魂牵梦绕的千古之谜。
“长桥卧波,未云何龙?覆道行空,不霁何虹?”长桥卧波的妩媚,点缀了这座富丽堂皇的神秘宫殿,也成为后世造桥人心怀向往的审美典范。
于是,在阿房之后,有了西子湖里的断桥残雪,有了颐和园里的玉带涟漪,有了“天下第一桥”赵州桥立千年而不倒的雄齐伟岸!桥,因水而生;水,以桥而名。
于是,我们在府南河上,架起这座“不霁何虹”的长桥,在“岸芷汀兰”的淡淡幽香里,在天府蓉城的淡妆素裹里,去追寻阿房宫的堂皇,去诠释美的定义。
1.1 结构选型构思跃然纸上,我们开始迫不及待地选择结构型式。
为了能实现承载要求,我们做了以下几个方案分析:1.1.1拱形结构拱桥造型优美,非常吻合我们的构思。
力学上其适于承受均布荷载,但考虑到木材的脆性,拱圈不易制作,而分段拼接的方式又增加了节点,自重增加。
该结构为备选模型之一,见图1-3。
1.1.2三角桁架结构在跨中集中荷载作用下,采用稳定性较高的三角形桁架,非常符合加载要求,且挠度控制较好,因此是备选方案之一。
见图1-4。
1.1.3鱼腹形桁架结构拱形桁架结构,结合了拱和桁架二者的优点,造型较为优美。
但杆件较多,节点也复杂,考虑到木材的特点,制作复杂。
见图1-5。
1.1.4最终选型图1-1 颐和园玉带桥图1.2河北赵州桥经过反复试验和甄选,我们决定从构思出发,以拱形为基本要求,结合桁架的特点,我们采用了如下结构型式。
1.2材料试验1.2.1木材强度与含水率经过查阅资料,我们发现:木材顺纹抗拉强度最高,抗弯、顺纹抗压强度稍差。
由于木材的不均匀性,决定了其许多性质的各向异性,在强度方面尤为突出。
木材含水率在纤维饱和含水率以下时,含水率越高,强度越低:含水率在纤维饱和含水率以上时,木材强度基本无变化。
图1-2 河北赵州桥
历届结构设计竞赛优秀作品选登(桥梁结构设计)
岸芷汀兰
鲍凯曼、邰 昊、吴小亮
1、设计说明书
方案构思
唐朝诗人杜牧一首《阿房宫赋》,以浓墨重彩之渲染,为世人勾绘出一座前所未有、宏伟壮观的宫殿建筑群,而“项羽焚烧阿房宫”的扑朔迷离,更是让这座“空中楼阁”成为人们魂牵梦绕的千古之谜。
“长桥卧波,未云何龙?覆道行空,不霁何虹?”长桥卧波的妩媚,点缀了这座富丽堂皇的神秘宫殿,也成为后世造桥人心怀向往的审美典范。
于是,在阿房之后,有了西子湖里的断桥残雪,有了颐和园里的玉带涟漪,有了“天下第一桥”赵州桥立千年而不倒的雄齐伟岸!
桥,因水而生;水,以桥而名。
于是,我们在府南河上,架起这座“不霁何虹”的长桥,在“岸芷汀兰”的淡淡幽香里,在天府蓉城的淡妆素裹里,去追寻阿房宫的堂皇,去诠释美的定义。
1.1 结构选型
构思跃然纸上,我们开始迫不及待地选择结构型式。
为了能实现承载要求,我们做了以下几个方案分析:
1.1.1拱形结构
拱桥造型优美,非常吻合我们的构思。
力学上其适于承受均布荷载,但考虑到木材的脆性,拱圈不易制作,而分段拼接的方式又增加了节点,自重增加。
该结构为备选模型之一,见图1-3。
1.1.2三角桁架结构
在跨中集中荷载作用下,采用稳定性较高的三角形桁架,非常符合加载要求,且挠度控制较好,因此是备选方案之一。
见图1-4。
1.1.3鱼腹形桁架结构
拱形桁架结构,结合了拱和桁架二者的优点,造型较为优美。
但杆件较多,节点也复杂,考虑到木材的特点,制作复杂。
见图1-5。
1.1.4最终选型
图1-1 颐和园玉带桥
图1.2河北赵州桥
经过反复试验和甄选,我们决定从构思出发,以拱形为基本要求,结合桁架的特点,我们采用了如下结构型式。
1.2材料试验
1.2.1木材强度与含水率
经过查阅资料,我们发现:木材顺纹抗拉强度最高,抗弯、顺纹抗压强度稍差。
由于木材的不均匀性,决定了其许多性质的各向异性,在强度方面尤为突出。
木材含水率在纤维饱和含水率以下时,含水率越高,强度越低:含水率在纤维饱和含水率以上时,木材强度基本无变化。
为了避免含水率变化对材料变化带来不利影响,木桁架尽可能采用干燥的木材。
1.2.2实际工程节点连接形式
在实际工程中,木结构节点的连接如图3.2所示。
轻型木析架结构分析按照简化方法模型得到杆件内力,设计时,轴力取杆件两端轴力;弯矩取杆件跨间和两端弯矩的最大值。
轴力的方向取为杆件几何中心线一致
图1-4 三角桁架
图1-5 鱼腹形桁架
图1-6 最终模型
图1-7 实际木结构节点形式
1.2.3木材的力学性能
1.3结构设计
1.4制作工艺
1.4.1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。
1.4.2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。
1.4.3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。
1.4.4风干
模型制作完成后,再次用吹风机间断性地吹粘接处,基本稳定后,让其自然风干。
1.4.5修饰
在模型完成之后,为了增强其美观性,用砂纸小心翼翼的将杆件表明的毛刺打磨光滑,注意不要破坏结构,以免影响其稳定。
1.5特色处理
树皮作节点板,剪成翅膀状,贴合构思
受拉腹杆采用双片薄木片对夹的形式连接
图1-8 特色节点处理
2、设计计算书
2.1计算模型
2.1.1支座简化
由于模型加载条件为跨中竖向集中荷载。
结构整体变形表现为受弯。
考虑平衡的极限
状态,我们假定底座为四个简支制作。
如图8.1.1所示。
2.1.2杆件简化
各杆件均采用3mm×4mm矩形截面。
分析材质选用较为均质的steel,其中由于不考虑
自重影响,将密度设为0 kg/m3。
2.1.3荷载简化
最大加载值F M a x=15/2=7.5 kg。
2.1.4模型建立
运用AutoCAD建立模型,保存为dxf文件导入SAP2000软件进行模型的荷载计算和受
力分析。
2.2荷载分析
横向水平荷载大小控制在4.5k g左右,以两个集中荷载的形式对称加载(各2.25kg,即
22.5N )在模型顶部。
通过对单个杆件的理论计算,总体看来要保证结构不破坏,主要
是要解决好杆件的受压失稳和各节点的受力情况。
2.3内力分析
图1-10 截面轴力图 图1-11 剪力图2=2
图1-9 结构模型图
2.4承载能力估算
由于受到制作误差的限制,我们估计的最大承载力在15kg ,达到满载,但挠度会较大。
2.5破坏形式估计
1、拱脚处的木块粘接力不够,推力将其剪开,导致丧失承载力;
2、受拉杆被拉断;
3、受压杆受压失稳破坏;
4、结构侧向稳定性不够,受扭破坏。
【参考文献】
【1】增田一真(日)著,任莅棣译 结构形态与建筑设计 中国建筑工业出版社 2002.11 【2】Mechanics of Materials (美)J.M.盖尔著 机械工业出版社
【3】Engineering Mechanics STATICS Andrew Pytel Jaan Kiusalaas 著 清华大学出版社 【4】结构概念分析与SAP2000应用 彭俊生 罗永坤 主编 成都:西南交大出版社 2005.10
做大一点,成拱桥,做三层,中间一层用多个小圆柱, 然后再下面放一个架子撑住。
图1-12 剪力图3=3
图1-13 扭矩图
图1-14 弯矩图2-2 图
1-15
弯矩图3-3
把纸折成正六边形就可以了,最坚固,然后再做成拱形。
六边形和拱形都是很稳的结构,飞机翼的内部也有六边形的结构。
把纸裁剪成小块做成一个个小纸桶
几个纸筒粘合在一起做成捆绑立住当桥墩并排纸筒粘合在一起成子弹带装做桥面
如果桥面承重不到标准可以在上面多铺一层
讲究点的可以用纸捻成很细的纸绳做出拉索(看看金门大桥那样)
这样是最节约纸张就最大受力的状态
先把纸卷成细的卷,要卷紧。
这个卷能承受的压力不会很大,而且越长承受的压力就越小,越易被压坏。
但是卷能承受的拉力是很大的,他们是调整结构把这些卷全变成受拉构件。
在非要受压不可时,他们把纸卷截的短些,用很多细的纸卷在这个受压的地方共同承受压力。
具体方案我也不知道,不过你可以根据这些自己想办法,我想你肯定行的。
好像这个方案的指导老师是个博士!
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