结构赛计算书.docx

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结构赛计算书

华东地区高校结构邀请赛

计

算

书

组名：

那个组

成员：

范琨1251131

王程灏1251113

李洋1251132

一、结构设计及效果图

结构构思

结构形式拟采用梯形外观，上部顶面为260*260mm，下部底层为340*340mm，三层四边结构，地基部分为120mm，下部圆形固定桶装结构。

荷载传递方式

竖向荷载：

通过四根柱子直接传到地基，横梁、斜梁起巩固以及防止压杆失稳的作用，承受弯矩；

横向荷载、冲击荷载：

通过斜梁来平衡侧向荷载的弯矩，避免翻到，横梁用以减少柱子的弯矩和剪力。

结构设计及效果图

主视图

俯视图

三维渲染图

三维细节图

设计过程

三层桁架结构是稳定性较高的一种结构模型，简化为右图的结构简图，这是一种将水平荷载和垂直荷载传递到地基，并承载而不受破坏的一种模型。

我们的三层结构也是采用这种结构形式。

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。

结构应具有必要的承载力，刚度、稳定性、延性及耗能等方面的性能。

主要耗能构件应有较高的延性和适当刚度。

承受竖向荷载的主要构件不宜作为主要耗能构件。

合理控制结构的非弹性部位（塑性铰区），掌握结构的屈服过程及最后形成的屈服机制，采取有效措施防止剪切和脆性破坏。

柱子的剪力图

节点设计

在模型的每个节点都用楔形组合连接，在小模块制作时用胶水粘粘，最后再外用薄片粘结避免裂缝导致受力路径间断而使作用力不能连续传递导致节点先破坏，从而将节点模拟成为刚性节点形式，使各杆在此节点既不能相对移动，也不能相对转动。

截面设计

由梁的抗弯截面模量的定义可以推得：

矩形截面梁，抗弯截面模量与截面高度的平方成正比，与截面宽度的一次方成正比。

通过对矩形、圆形、工字形、正方形截面的理论计算发现，在截面面积相等的情况下，ZW从大到小依次是工字形、矩形（立放）、正方形和圆形。

如果矩形平放，那么其ZW将不但小于立放，也小于截面相同的正方形。

箱形截面也是土木工程中常用的梁截面形式，上下端的顶、底板面积较大，距中性轴较远，截面的抗弯截面模量较大，所以抗弯能力较强。

梁的抗弯强度不足时，增加截面高度比增加截面宽度更有效。

对具有相同截面面积的实心及空心截面进行理论分析发现，不论截面的几何形状如何，空心截面的抗弯截面模量ZW总比实心截面的大。

从强度的观点出发，在选择截面形状时，优先选择材料远离中性轴的截面，如矩形空心截面等。

结构内力（N，M）、位移（Δ）与高度的关系如图3-1，可以看出，弯矩和位移都随高度呈指数曲线上升。

二、理论计算过程与结果

二、理论分析与计算

竖向加载：

●地基沉降

地基看做受到均布荷载

总荷载为

（建筑模型重量很小，此处忽略不计）

均布荷载为（按150N作用于底面计算）

计算得

（式中q——均布荷载

B——直径或宽度

——考虑荷载面积形状和沉降计算点位置的系数

E，v——分别为图的弹性模量和泊松比）

●梁的内力

加载区中，梁看作是受到均布荷载，弯矩承受图如下。

总荷载为

该梁所受到的均布荷载为

该梁的跨中弯矩为

●柱的压杆稳定

加载区中，柱看作是受到一个集中荷载的细长杆，且为两端固定

总荷载为

单一柱所受到的集中荷载为

柱的临界压力为

●内力图

剪力图

弯矩图

轴力图

横向加载、冲击荷载：

●内力图

弯矩图

轴力图

剪力图

●侧移计算

顶点

=2.67mm

●柱的内力

受横向荷载时，柱看作是在靠屋面端受到一个集中作用力，在靠地基端受到均布荷载和另一个集中作用力，同时在靠屋面端受到一个冲击荷载。

自由落体的动荷系数

●梁的内力

自由落体的动荷系数

结果

综上，我们采用直径为12mm的圆柱，和直径为8mm的圆梁，下部圆桶固定基础直径为400mm