结构大赛计算书 2012.4.6终版1

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1、浙江大学第十三届大学生结构设计竞赛方案设计浙江大学第十三届大学生结构设计竞赛海洋平台在风荷载作用下的最佳建筑结构形式设计方案学校名称　　　浙江大学　　３作品名称　　快乐的大脚　３参赛院系　　建筑工程学院　３参赛队名　　　09卓越　　３参赛学生　联系电话　二零一二年四月33浙江大学第十三届大学生结构设计竞赛方案设计目录第一部分设计说明书21.设计背景与结构选型21.1.背景21.2.结构选型31.3.抗侧体系62.模型制作72.1.模型加工图（含材料表）72.2.杆件数量表112.3.模型细部及节点构造123.模型模拟效果图154.模型实

2、物图15第二部分计算书161.结构模型荷载作用分析161.1.重力荷载分析161.2.风荷载分析172.结构模型计算分析172.1.计算模型假定172.2.计算模型结果192.2.1.静力分析结果192.2.2.考虑风荷载的波动242.2.3.整体稳定性屈曲分析282.2.4.结论32参考文献：3333浙江大学第十三届大学生结构设计竞赛方案设计第一部分设计说明书1.设计背景与结构选型1.1.背景地球上71%的表面被海洋覆盖，对于人类来讲，海洋是一个巨大的财富，尤其是伴随着工业的发展，人们对能源的需求与日俱增，地上有限的能源已逐渐不能满足

3、人类的需求，因此，开发海洋资源已经成为人们的当务之急。同时，由于海洋平台工作环境是在近海海面上，受到风浪等荷载的作用，因此寻求合理的抗风浪结构形式和对其安全性和可靠性的分析评价是确保其在服役年限内正常使用的必要环节。33浙江大学第十三届大学生结构设计竞赛方案设计海洋平台及其构造1.1.结构选型本次竞赛为寻求海洋平台在风荷载作用下的最佳结构形式。首先通过对赛题的初步研究，我们在33浙江大学第十三届大学生结构设计竞赛方案设计桩基式固定平台或半潜式浮动平台中做出选择。考虑到“模型在加载池中安装和比赛的整个过程，参赛队员的双手不能触碰到水面”以

4、及“每个锚只能从水面高度一次性自由放下”的情况，使得半潜式浮动平台的可操作性难度非常大、锚位置的随机性不好控制以及本身我们小组对半潜式浮动平台的认识的不足，选择了桩基式固定平台的设计方案。初期，我们设计了薄壁柱的模型，这是考虑到比赛计分规则中最轻模型得分权重大的情况，如下图（图1-21）所示的设置。图1-2133浙江大学第十三届大学生结构设计竞赛方案设计经过试验我们发现，由于结构主要承受水平荷载，薄壁结构模型底部剪力弯矩过大，导致底部破坏。通过此次试验，我们总结认为水平荷载下应该加强底部构造，并且模型各个侧面的杆件过多。由此我们对之后的

5、模型进行了一定的改进，将四根柱脚截面做成了变截面形式，将底面尺寸由280mm×280mm改为500mm×500mm,并且去除了多余杆件（如图1-22）。图1-2233浙江大学第十三届大学生结构设计竞赛方案设计在之后的试验中我们发现，在不稳定的风力荷载下，此种薄壁结构可能出现弯曲和挠曲变形，从而导致结构的先失稳后材料破坏。在之后的不断试验中我们发现斜撑对模型的刚度贡献很大且易控制，于是我们在模型底部增加了四个三角支脚、做了柱脚加固，同时为加强模型的整体性，我们在模型底部加了整体箍筋，并且利用塑料板做了整体柔性箍筋拉丝，同时每个柱脚加了横向

6、加劲肋。通过长期的设计研究及试验验证，我们最终确定了如下的模型结构。图1-231.1.抗侧体系本模型通过变截面形式、添加柱脚加固、底部设置三角支脚、设置整体箍筋和柔性塑料拉丝四个设计形成了简单而又有效的抗侧体系，并且有效地减轻了结构的自重，可以有效防止模型在水平风荷载和竖向荷载综合作用下发生倾覆或破坏。33浙江大学第十三届大学生结构设计竞赛方案设计1.模型制作1.1.模型加工图（含材料表）a.框架柱的制作：我们采用所发的1mm×55mm×1000mm的薄木板来制作框架柱。每根柱为沿高度变截面的等腰直角三角形，加工制作图如下（图2-11）

7、所示。图2-11其中为增强框架柱的强度，我们还在柱内部以不同间距粘了横向等腰直角三角片作为加劲肋。如下图（图2-12）所示。33浙江大学第十三届大学生结构设计竞赛方案设计图2-12a.梁的制作：我们采用所发的3mm×3mm的木条来制作框架梁。每根梁由两条木条粘接而成，形成6mm×3mm的截面杆件，分布于顶部框架和侧向斜杆。加工制作图如下（图2-13）所示。33浙江大学第十三届大学生结构设计竞赛方案设计图2-13a.三角支架的制作：三角支架的做法同梁的制作方法相同。用于制作的木条规格为3mm×3mm，定位尺寸可见后面三维图和实物图。图2-

8、14b.整体箍筋的制作：整体箍筋的做法同梁的制作方法相同。用于制作的木条规格为3mm×3mm，定位尺寸可见后面三维图和实物图。图2-15c.柱脚加固的制作：33浙江大学第十三届大学生结构设计竞赛方案设计柱脚