兰州交通大学第六届结构设计大赛一号作品“天宫二号”计算书5篇

第一篇：兰州交通大学第六届结构设计大赛一号作品“天宫二号”计算书

“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。结点：采用整片竹片模拟型钢搭接方式连接而成。

楼层净高：

一层：24.3cm 二层：24.2cm 三层：24.2cm 四层：24.6cm 模型总高度：100cm+2mm 2．荷载说明

二层荷载加载质量：5*1800g 三层荷载加载质量：4*1800g+2*675g 四层荷载加载质量：3*1800g+2*675g 水箱荷载加载质量：3.2L 3．计算简图与静力分析

静力分析：

结构顶部加载盛4L水的水箱，根据受力特点及结构形式，将荷载简化为均布力，分别同时施加在结构的四根承重柱上。

根据荷载的分布和动荷载的加载，找出结构最大处位移和最大处应力，分析最大处节点强度，刚度和稳定性。计算简图

梁的计算剪力图

单层框架竖向荷载作用下的变形图和弯矩图

四、结构分析总结

1、根据分析的结论，我们选择上小下大正四边形作为主体形状，受力均匀，加载方便。

2、根据梁的受静荷载和动荷载，采用变形柱，加固柱子结点很有抗震效果。

3、主梁与次梁、柱与撑杆之间相交时，节点通过端点延伸木条粘结，用502胶水加固，并用木条缠绕两圈，防止截面变形开裂，大大提高了斜梁的稳定性、强度和刚度。

参考文献

1、材料力学(第五版),孙训方,2009,高等教育出版社

2、结构力学(上，第五版），李廉锟，2010，高等教育出版社

最后要特别感谢林梦凯、张家伟、孙理想老师的倾情指导！