逐梦队结构设计理念方案

第六届结构建模大赛设计理念方案作品名称 团结就是力量组 长 组 员 专业班级 水利水电10-2班联系方式 二零一二年五月二十八日目 录1. 设计说明书21.1 团队简介21.2 研究背景和意义21.3 结构的构思和结构的选型22. 方案图42.1 模型局部三维图42.2 模型三视图52.3 主要构件图53. 计算书63.1荷载分析63.2内力分析63.3 整体结构变形分析83.4 材料预算93.5材料的力学性能9 4. 研究中存在的问题及反思91. 设计说明书 1.1 团队简介 我们是来自水利水电10-2班的队伍，我们的组员参加了好几届的建模比赛，桥梁的，结构的。我们拥有对建筑的热爱，有对建模的热情，在我们的内心里希望用自己的双手创造最完美，最亮丽，最牢固的结构建筑。当然，实现的可能性是我们考虑的重点，对于任何的一个结构都是需要通过实践的检验，对此我们在参赛的过程中也反复论证，左右比较，最终确定出一个设计方案。相信我们的团队会带给大家一个不一样的精彩。组员姓名学号专业年级联系方式h201h水r11hrr水利1r1h堂rrrr11.2研究背景和意义结构建模大赛鼓励我们理论与实践的结合,让我们学生通过大赛将书本的理论引向实践,通过对力学的基本知识的综合运用和团队的共同协作,提高我们的创新意识和合作能力。在我们参加结构设计大赛前，结构的概念对于我们而言只限于书本。但是结构大赛使得我们认识了更多这方面的内涵。在这次结构的设计和模型的制作中我们的经验就如我们的模型那般从满身缺陷到逐步完善。期间我们的思想也经历了一个从浮躁到镇静的过程。观察了各个著名的建筑和实体的模型以后，我们就模仿实物把初步模型锁定了。真正的制作也便开始了，随之而来的却是众多不可预知的问题的不断涌现和解决。有设计和实际的冲突，有结构材料应用和杆件制作方面的困难，还有就是结点上的处理等都是我们必须克服的，在一个又一个模型的建立和推翻，尽管道路是曲折的，但是我们有信心，也最终克服了。我们的队伍也在一次又一次的建模过程中不断成长。优化结构不仅是我们理解了力学内涵，更是对实际的工程和人民安全有重大的保障。1.3结构的构思和结构的选型世界上比较著名的结构都成为了我们的参考对象，对于这次比赛的大跨屋类型的，我们首先对一些常见的结构进行分析比较，选出比较适合本次比赛的结构。以下是几种结构的分析比较：1. 桁架结构 桁架结构（Truss structure）中的桁架指的是桁架梁，是格构化的一种梁式结构。由于大多用于建筑的屋盖结构，桁架通常也被称作屋架。各杆件受力均以单向拉、压为主，通过对上下弦杆和腹杆的合理布置，可适应结构内部的弯矩和剪力分布。由于水平方向的拉、压内力实现了自身平衡，整个结构不对支座产生水平推力。桁架梁和实腹这样无论是抗弯还是抗剪，桁架结构都能够使材料强度得到充分发挥，从而适用于各种跨度的建筑屋盖结构。2.框架结构框架建筑的主要优点：空间分隔灵活，自重轻，节省材料；具有可以较灵活地配合建筑平面布置的优点，利于安排需要较大空间的建筑结构； 框架结构体系的缺点为：框架节点应力集中显著；框架结构的侧向刚度小，属柔性结构框架，在强烈振动作用下，结构所产生水平位移较大，易造成严重的非结构性破坏，不适宜建造高层建筑， 框架是由梁柱构成的杆系结构，其承载力和刚度都较低，特别是水平方向的但也是有限的 3.网架结构由多根杆件按照一定的网格形式通过节点连结而成的空间结构。具有空间受力、重量轻、刚度大、抗震性能好等优点；缺点是汇交于节点上的杆件数量较多，制作安装较平面结构复杂。设计方案的可行性，很大程度上取决于结构体系的合理选择。经过几种结构分析，再加上来自埃菲尔铁塔和本校图书馆菁菁学院大厅上的顶棚网架结构的灵感，最终确定了我们的模型结构。如下图2. 方案图2.1结构的局部三维效果图 主梁架 支撑柱脚 2.2模型三视图2.3主要构件图 工字梁T字梁 3. 计算书3.1荷载分析本节构承受的荷载除本身自重主要是水平方向和竖直方向的荷载作用，由于输电塔的自重较轻与水平荷载和竖直荷载相比可以忽略不计。所以。再内力分析中只要考虑水平荷载和竖直荷载的作用。竖直方向的作用等于把力分配到四根主要支撑柱上。然后在A点进行水平方向的作用，此结构等于把单方向水平拉了所产生的扭力转化为对结构的一种拉压形式，为了加强结构的整体稳定性，所以在结构的部分处加了许多桁架，由于短小的杆件过多，为了计算方便，我们对实际结构进行了简化处理进行分析，而在后面的强度与刚度分析中给与保守的设计，来弥补这一点，以满足水平和竖直荷载的要求。3.2内力分析为了方便分析，在计算中做出一些假定：I柱的底端视为固定端II 各接点处视为刚接 III 所有梁视为梁单元为了方便分析，将结构简化为下图 运用软件分析其受力如下：弯矩图剪力图3.3结构变形分析竖向加载变形如下图结构位移计算的一般公式荷载作用下的位移计算的一般计算公式3.4材料预算本结构中主要用到的材料如下表用途尺寸（长mm*宽mm*厚mm）数量材料用量第一层主梁T字梁 *6*622*6和2*4第二层主梁中T字梁 *6*612*6和2*4第二层主梁边角钢型 *6*622*6和2*4柱脚三角形结构42*6和2*4主梁间层四面体结构162*2侧边斜杆102*4斜支撑斜杆 T字形44*4表3-1 材料预算表3.5 材料的力学性能材料规格截面尺寸(mm)抗拉强度（MPa）弹性模量(GPa)W222*233.13.93W424*231.73.03W626*230.72.98W55155*128.42.80W55255*226.42.704. 研究中的问题和反思动手制作的时候,我们没有设置好角度,或者说由于我们的疏忽导致了梁的不平整,但是我们很快就发现了问题所在.最终使得我们的结构比较平整,在正式加载之前,我们进行了预加载,在预加载的过程之中我们看到了很多缺点,比如某些杆的弯曲.这说明我们当时没有想好每个杆件使怎么受力的,却也使得我们对于结构有了更深刻的理解,学到了书本上学不到的知识,只有实践才能出真知.