结构力学设计竞赛计算书

“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。

“龙麟杯”第十一届南京工业大学结构设计竞赛暨第五届全国大学生结构设计竞赛选拨赛设计计算书参赛队伍:菁竹之光作品名称:竹光永恒目录一.概述 --------------------------------- 1二.结构选型与建模 ------------------------- 1三.结构设计方案说明 ----------------------- 2四.结构几何与材料属性 --------------------- 5五.结构在静荷载和地震荷载作用下的计算 ----- 5(1恒载作用下内力和位移计算分析----------- 6(2恒载+地震作用下内力和位移计算分析------- 9一.概述此次竞赛模型规定为至少四层房屋结构模型,并且在模型顶部设有水箱。

模型要求总高度为100±0.5 cm,且至少具有四层结构,且每层净高不小于22cm。

模型底面尺寸不大于22cm ×22cm正方形平面,每层规定有效承载面积的范围和总承载面积。

其目的在于满足竞赛模型要求的情况下,应用空间结构力学的知识,设计出材料用量最少,同时能够满足足够的强度和刚度要求,并且能够抵抗模拟水平地震荷载的结构模型。

二.结构选型与建模考虑到结构需加载水平地震波,我们小组选择了框架结构。

因为框架结构空间分隔灵活,自重轻,有利于抗震,节省材料。

又框架结构侧向刚度较小,属柔性结构,在水平加速度的作用下,能够产生较大位移而不发生结构性的破坏,造成梁柱断裂或倒塌等后果。

结构模型效果图根据竞赛要求,加载方向通过抽签决定,所以模型外形采用了中心对称的方式,楼板均为正方形。

为了使重心尽量偏低,设计时在底层加载较多的铁块,并且顶层面积适当缩小。

结构立面图三.结构设计方案说明楼板设计说明:出于中心对称的设计,楼板采用了正方形的几何图形,每层楼板四周分别设置5mm×10mm的梁,嵌入方形柱内部。

因为铁块均匀分布,楼层中央将为压力重心,楼板下层受拉最大,故在楼层中间设置X型的梁,承载铁块分布的重量,并且铁块尽量沿四周分布。

结构设计计算书一、符号规定1.角标的约定为表达的准确与简明，对上下角标的约定如下：b-梁，c-柱，层次-i ，边跨-1，中跨-2，边节点-A ，中节点-B ，相对与节点的位置用上、下、左、右表示，相对于构件的位置用l 、r 、u 、b(取left,right,up,bottom 的首字母)表示上、下、左、右。

在明确层次，构件，节点等前提下可以省略相应的角标，以简化符号。

与上述约定不符的特殊情况在文中参见具体说明。

举例如下：2.常用符号S Gk —永久荷载效应的标准值； S Qk —可变荷载效应的标准值； γG —永久荷载的分项系数；γQ —可变荷载的分项系数； T —结构自振周期；f y 、f y '—普通钢筋的抗拉、抗压强度设计值；V cs —构件斜截面上混凝土和箍筋的受剪承载力设计值；a s 、a s '—纵向非预应力受拉钢筋合力点、纵向非预应力受压钢筋合力点至截面近边的距离；b —矩形截面宽度、T 形、I 形截面的腹板宽度； b f 、b f '— T 形或 I 形截面受拉区、受压区的翼缘宽度； d —钢筋直径或圆形截面的直径；c —混凝土保护层厚度；e 、e'—轴向力作用点至纵向受拉钢筋合力点、纵向受压钢筋合力点的距离； e 0—轴向力对截面重心的偏心距； e a —附加偏心距；右c i lb M Mru2M 左右lb uM i c 1M i 下be i —初始偏心距；h —截面高度； h 0—截面有效高度；h f 、h f '— T 形或 I 形截面受拉区、受压区的翼缘高度； A s 、A s '—受拉区、受压区纵向非预应力钢筋的截面面积； A cor —箍筋内表面范围内的混凝土核心面积；α1—受压区混凝土矩形应力图的应力值与混凝土轴心抗压强度设计值的比值； η—偏心受压构件考虑二阶弯矩影响的轴向力偏心距增大系数； λ—计算截面的剪跨比； ρ—纵向受力钢筋的配筋率；ρsv —竖向箍筋、水平箍筋或竖向分布钢筋、水平分布钢筋的配筋率； ρv —间接钢筋或箍筋的体积配筋率； F Ek —结构总水平地震作用标准值；G eq —地震时结构（构件）的重力荷载代表值、等效总重力荷载代表值； αmax —水平地震影响系数最大值； γRE ———承载力抗震调整系数；.∑M c —节点上下柱端截面顺时针或反时针方向组合的弯矩设计值之和，上下柱端的弯矩设计值可，按弹性分析分配；∑Mb—节点左右梁端截面反时针或顺时针方向组合的弯矩设计值之和。

西安建筑科技大学第七届结构设计大赛计算书西安建筑科技大学第七届结构设计大赛计算书西安建筑科技大学第七届结构设计大赛计算书竞赛题目：带屋顶水箱的纸质多层房屋结构组名：三建客组号：B120 作品名：望雪楼团队成员：董嘉伟杨鹏朱旭阳一．作品说明根据大赛要求，我们组从经济、简约、稳定等方面出发。

利用白卡纸和白乳胶精心制作了“望雪楼”结构模型。

此结构基本采用刚性连接，但在梁与柱之间采用镶嵌式连法，此结构不仅满足加载及振动要求，而且可以减少横梁和外立面构件的使用。

其次，在制作过程中，我们对长方体柱进行一定程度的扭曲，从而使其有一定的预应力，使结构更为稳固。

设计思路由于模型既要承受竖向荷载，还要受到水平摇晃产生的水平动载，因此就要求模型既要有一定的刚性，并且还要能承受较大的剪力。

综合上述要求，我们组决定用四根长方形柱完全支撑此模型（柱子进行一定程度的扭曲，其产生的预应力能够是柱子更稳固的支撑整个结构）。

结构中设置一定数量的三棱柱状梁辅助稳固模型。

并且梁与柱之间采用镶嵌式连法〈如图B〉使结构不易松垮。

设计原则倡导创新、简约，从经济和整体的角度出发，在保证稳固的前提下尽可冷的减少用料。

结构选型结构采用整体构造截面为正方形的四层梁柱体系。

结构连接方式基本为刚性连接，从而使结构有较强的整体性。

作品特色1. 模型的楼面设计为两层白卡纸中间夹6根三棱柱结构。

经过我们的多次加载试验，此结构不仅可以满足加载的要求，而且可以减少使用外立面构件。

（如图B）2. 模型采用梁与柱镶嵌结构，此结构可以很好地保持结构的整体性。

二．建模方案模型图（B. 单层楼面）（A. 实物图）主要构件及材料表（单位：mm）● 构件主柱：主柱为长方体结构，由两层白卡纸粘贴而成，截面各边边长大约为20mm ,高度为103cm 。

横梁：横梁截面边长为6*8*10的三棱柱。

楼面：有两层白卡纸和6根三棱柱构成。

● 材料白卡纸：用量大约为240g,其力学特点为受拉性能良好，抗裂性能较差，抗弯压能力近似为零。