结构建模课程设计.docx
《结构建模课程设计.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《结构建模课程设计.docx（14页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
结构建模课程设计
课程设计
题目：
结构模型设计、制作及加载
教学院：
土木建筑工程学院
专业：
2011土木工程2班
学号：
201140610202
学生姓名：
伍国强
指导教师：
罗高作、缑勇
2014年6月24日
目录
一、课程设计成绩评定表
二、课程设计任务书
三、课程设计成果
1、结构设计说明
2、结构方案图
3、结构计算书
4、模型破坏分析
5、附录
结构建模课程设计成绩评定表
姓名
伍国强
学号
201140610202
专业班级
2011土木工程2班
课程设计题目：
结构模型设计、制作及加载
课程设计评语
成绩评定（优、良、中、及格、不及格）
指导教师签字：
年月日
课程设计任务书
2013～2014学年第二学期
学生姓名：
伍国强专业班级：
2011土木工程2班
指导教师：
罗高作、缑勇工作部门：
土木建筑工程学院
一、课程设计题目
结构模型设计、制作及加载
二、课程设计内容
1、模型制作材料
（1）纸质材料：
A3打印纸若干。
（2）模型粘结剂：
胶水统一采用液体胶水。
2、模型制作工具
（1）美工刀；
（2）剪刀；
（3）铅笔；
（4）直尺、三角尺；
（5）大头钉、大头针若干；
3、模型设计所需信息
（1）模型加载台：
加载台的支点（中心）净跨为600mm，加载台宽300mm；
（2）模型承载台：
模型1/4、3/4位置加载固定荷载，由四个铁块提供荷载，分两级加载，铁块的尺寸为200mm×50mm×30mm（质量约为1.8kg），须有一个承载平台或设挂篮（计入模型总质量）。
4、模型设计要求
（1）提供制作的相关结构模型的设计书（包括设计图）；
（2）结构制作模型必须与提供的设计书一致；
（3）结构模型支点跨径为600mm，宽度不超过300mm，高度不超过400mm。
5、加载试验要求
（1）结构模型现场加载试验过程中，由各组成员自行加载。
（2）加载过程中只能使用提供的工具。
（3）每级加载后，必须持荷20秒方能继续下一级加载。
（4）模型在加载实测过程中，凡出现下列情况之一即视为被破坏或失效：
加载20秒以内模型坍塌；
模型竖向最大挠度超过100mm；
杆件折断等其它的失效情形。
6、分组情况
3-4人一组，自由组合原则。
三、进度安排
时间
进度安排
第
18
周
周一
结构方案设计并优化
周二
结构方案设计并优化
周三
制作结构模型
周四
制作结构模型
周五
现场加载
四、基本要求
1．小组成员均应参与结构建模的各个环节，每位成员独立完成各自的设计说明书。
2．设计说明书要求A4纸打印，内容详实，表述清晰，方案图直观易读。
3．结构验算方法正确，条理清楚。
1结构设计说明
1.1作品名称
天梯壹号
1.2模型简介
此结构模型灵感来源于生活中的桁架桥梁，模型简约大方，线型分布合理。
采用大跨结构模型，净跨600mm,两头搭接长度各50mm，模型高200mm,左视图为等腰梯形，下底宽200mm,上底宽150mm。
模型具体视图见结构方案图。
1.3方案特点
由于桁架结构设计简约，受力明确，施工简单，不但能使平时所学的力学和结构知识得到较好的应用，而且也锻炼了具体制作施工的能力，故采用了一个桁架结构设计。
该模型最大的优点是在加载时能将荷载均匀的传给每一根杆件，最大限度的减少了零杆的使用。
此外，在制作过程中，着重考虑了受压受弯杆件的截面尺寸以及节点的布置和制作。
在模型可以承受一定荷载的前提下优化了模型的尺寸和线型。
结构采用空心纸质杆件，有效的节约了材料和自重。
此外主平面桁架部分为两个三角形从而结构稳定性得到很大的提高，侧面为等腰梯形上窄下宽同样也是为了增强稳定性。
1.4应用前景
结构采用模块化设计，与实际桥梁设计与施工有相似之处，可用于江河湖上的大跨桥梁和大型建筑物上的空中走廊等，运用前景广泛。
2结构方案图
2.1结构三维图
2.2结构正立面图
2.3结构侧立面图
2.4结构俯视图
2.5结构实物图
2.6构件汇总表
表1桁架杆件表
柱编号
构件长度/mm
制作长度/mm
截面尺寸/mm
卷纸层数
数量
FG－1
282
310
20*10
5
1
FG－2
282
310
20*10
5
1
FG－3
282
310
20*10
5
1
FG－4
282
310
20*10
5
1
FG－5
250
280
10*10
4
1
FG－6
250
280
10*10
4
1
FG－7
250
280
10*10
4
1
表2梁构件表
梁编号
构件长度/mm
制作长度/mm
截面尺寸/mm
卷纸层数
数量
TL－1
300
350
20*10
4
2
TL－2
350
380
20*10
2
4
XL－1
150
150
10*10
3
3
XL－2
364.01
200
10*10
3
3
表3斜拉构件表
编号
构件长度/mm
制作长度/mm
截面尺寸/mm
卷纸层数
数量
ZD1
160
190
150
1
2
ZD2
190
190
150
1
2
3结构计算书
3.1结构模型计算
内力部分由结构力学求解器解得。
1）
轴力图
2）
剪力图
3）
弯矩图
4）内力计算表
3.2结构静荷载承载力验算
3.3结构位移计算
1）结构位移图
2）
由上图和上表可知最大位移小于100mm，结构位移满足要求。
4模型破坏分析
模型荷载设计值为100N，能承受10KG的重量。
但由于受实际制作工艺水平和一些不可预见的偶然因素影响，人为的设置一个保守系数Kp=0.8
故结构承重为F≥100*0.8=80N。
加载的四块铁块总重72N，在加载过程中未出现明显的位移以及失稳现象，加载试验取得圆满成功。
模型加载取得成功有以下几点原因：
1）制作模型的杆件采用了专门预制的矩形钢条，不仅杆件制作效率大大提高，而且所制的杆件质量也得到了很好的提升，各根杆件规格质量相差甚微；
2）设计采用了结构内力和线型分布都均衡的桁架结构，充分利用了受压方柱抗压能力和纸带良好的抗拉能力；
3）模型完成后得到了充分的干燥养护时间，以至于模型强度进一步增强。
附录（相关照片）
升级会员 