结构设计大赛论文

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1、—、概念设计1、作品名称：中国古代的亭台楼阁比比皆是，主耍以框架结构为主，材料多为木材，比如著名的滕王阁、黄鹤楼、岳阳楼等。其中吊脚楼也是一种著名的建筑形式，适用于我国传统山地民居。这种建筑依山就势，因地制宜，在今天仍然具有极强的适应性和顽强的生命力。这些建筑既是我中华民族久远历史文化传承的象征，也是我们的先辈们巧夺天工的聪明智慧和经验技能的充分体现。本次模型为框架结构，由于楼较高，可以观赏湖光山色，一切美景尽收眼底，给人一种视觉享受，故本次模型名字为“观景阁”。2、作品构思：(1)木次设计材料如下:材详细说明料名称竹规格••材12501250弹性模量为1.0104MPa抗拉强

2、度为60MPa502胶水用于模型结构构件的连接竹材卷为杆件后，其主要功能是作为受力杆件，承受压力、拉力以及弯矩、剪力等。502胶水主要功能是连接作用，将各个杆件按刚接的形式连接，保证结构的整体性，并且在节点处，还可以用单层竹材起固定作用，将三点牢固连接，保证结构的稳定性。(2)结构构思：本次比赛要求制作一个四层的吊脚楼框架结构模型，平面尺寸要求：建筑模型楼层净面积二0X二0mmx200mm建筑模O竖向尺寸要求：楼面层层高楼1111层净i'.'.'j~0>200mmo吊脚层长柱i'.'.'j度二二=340二±10二匚,其净高不得小于,其净高范围内（柱身范围内）不得设置任何侧向约束

3、。柱脚加劲肋不影响计算楼层高度。模型总高度O其他尺寸耍求：竖向承重构件允许变截而，但需保持竖向承重构件上下连续，所有受力构件截面长边（或者直径）均不得大于o我们的作品上边三层高度均为200mm,美观大方，保证上边三层高度一致，竖直方向上用4根竖杆承受竖直荷载，增强了竖直荷载的承受能力，减小了竖向位移。本次作品共采用6根斜杆，每层都有2根斜杆，每层的2根斜杆都是为了保持结构的稳定性，防止结构的晃动,导致结构破坏，也为了减小水平位移，防止因为水平冲击过人，而导致结构破坏，使结构变形较小，同吋能承受更大的冲击荷载。竖直杆用边长为15mm正方形截面的杆件，能承受较大的力。而水平杆用方形

4、截面尺寸分别为为10mm、7mm、5mm的杆件，分别不同程度的承受水平荷载。而斜杆受压，其杆件的截面尺寸为5価。节点处用502胶水牢固粘接，相当于固定端，在空间内不会产生相应的转角。（3）作品特色：本作品在竖向上用4根竖杆承受竖直荷载作用，提高了承受竖直荷载的能力。用了6根斜杆以保证结构的稳定性，减小水平方向的位移，提高稳定性的同时，也提高了其水平方向的抗拉能力。在连接方面，用502胶水粘接，可以提高空间约束，相当于固定端，在空间内无转角，防止转动。在构件形状选择上，采用4种截面尺寸的方形杆件，可以提高其抗压强度，防止突然压断，同时也增强了抗剪强度，防止在加水平荷载时被剪断。本

5、次设计质量为四百多克，虽然结构较重，但是其强度非常高，坚固可靠。二、构造设计1、水平投影：2、侧面投影:3＞止面投影:4、立体图三、计算设计计算说明竖向杆：本次使用四根竖杆，其承力计算如下：一、四根柱:1、轴力与剪力：在竖向力F和水平冲击作用下，各个杆件受轴力F4。剪力为2、弯矩：由于水平动荷载的作用，结构整体受到弯矩的作用。Ml=Fx匚』h7为水平冲击位置距离地面的竖向距离h2为水平冲击位置距离顶端的竖向距离当加载极限力F二600N,各自结果如下F1=150N,.Ml3应力结6.7103二二IEMlY/IZ二2=M2Y/IZIZZ4/12b为截面长。4、挠度和变形：模型接点处

6、可简化为钱支，且柱脚简化为固定端，每根竖杆的挠度：1水平冲击荷载引起的：col=FL2/3EI,转61=PL2/2EI2竖的FZJL/EA向力3弯矩Ml引起的挠度为：co2=M7L2/2EI62=M7L/EIM2引起cd3=M2L2/2EI的挠度为转92=M2L/EI注：本实验所用的竖杆长10mm,宽lOmm,高度1000mmo二、横杆：横杆受到轴向水平冲击荷载的作用：三、斜杆：斜杆为最终承受水平荷载的受力杆件，其也可以承受竖向荷载。其受至U的水平力F二ma,因此轴力FZI二F/cosB（B为斜杆与水平方向的夹角），其受弯矩作用M二FLcosB。受力较为复杂，涉及静不定问题。四

7、、由于水平方向受到冲击荷载，其冲击动荷因数2ZA整个计算过程均为近似计算，忽略了次要因素，抓住主要因素。结束语本次结构实验为破坏性实验，要求材料抵抗破坏的能力强，整个实验过程中我们组的成员都付出了极大地努力，一丝不苟的完成了整个结构，期间虽然很累很苦，但是过程也是充满快乐的，我们愿意为之付出，因为我们热爱结构设计大赛！本次比赛增强了我们对框架结构的认识，提高了我们的动手能力，相信经过本次比赛，我们一定会在将来越学越好！这是一种经历，更是一种财富！