支点塔吊结构模型方案设计.docx

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支点塔吊结构模型方案设计

“支点”塔吊结构模型设计理论方案

参赛学校：

参赛队员：

指导老师：

二○一一年十一月二十九日

1．设计说明书

给我一个支点，我可以撑起整个地球。

现代结构讲究结构与建筑美学相适应，在满足结构功能的同时体现建筑美，同时也传递一种精神，一种理念。

这是本作品设计的源泉，打破传统塔吊的结构型式，具有极强的视觉冲击与震撼，体现了力与美的完美结合。

以创新为支点，撑起未来的希望。

1.1方案构思

形象是结构内在品质物化的外在形态，是表现结构内涵和个性的形式和语言系统。

为使我们的结构能给人留下特别的印象，考虑从各种技术手段上来表现结构形象。

我们的结构采用上面一个三棱锥形，寓意作为一个支点，撑起整体。

塔身共有16根主承重杆件，整个结构外观简洁、新颖，赋予塔吊以生气。

1.2结构选型

初步设计时仔细的考虑了传统结构形式和材料用量，得出初步的方案采用以竖杆为主要承重杆件承受竖向荷载，辅以截面较小的斜向和水平支撑来承受水平荷载。

整体是一个近似实体塔吊的结构，本着大赛的宗旨，创新，我们将塔吊的吊臂结构制作成两部分，一个支点撑起整个吊臂，两个部分相互承载，将杆件的能力发挥的最大，主杆件连接多用三角形，三角形稳定，连接时保证a、b、c三点在一条直线，防止加载时偏心。

拉力大的地方用纸带。

我们的连接点都是刚结点，超静定模型比较稳固。

下面支座主杆件之间用斜撑杆件连接，整体连接有几个优点：

（1）斜杆作为支撑杆可以有效增加结构抗扭刚度，减小结构水平位移。

（2）外形简洁大方。

（3）杆件的数量明显减少，节点加工方便。

（4）从整体看结构比较对称，简单稳定。

2.材料性能与制作经验

2.1材料力学性能指标

1、230g白卡纸弹性模量与拉应力.压应力

弹性模量（MPa）拉应力（MPa）压应力（MPa）

56.922.27.0

2、蜡线极限拉力

股数123456

极限力（N）48110168207225232

2.2制作经验

经过我们多次的制作尝试，我们得出了以下几点经验：

（1）模具的选择。

我们的结构杆件均是空心圆柱体，所以我们找到了直径12mm的钢管、直径8mm的钢管来卷各杆件。

（2）白卡纸纹线的合理。

刚开始我们由于追求速度而随意量取规格进行卷纸，卷的过程我们发现当平行与纸张条纹卷的时候卷得顺且易，成品的刚度也相对较大；反之，当垂直与条纹卷时容易使纸张褶皱且成品刚度低。

（3）胶水的使用很有讲究。

胶水必须有一定的流动度，以便很好地涂抹，但不能太稀，否则很难控制粘贴。

胶合的时候最好用工具对粘贴面施加一定的压力，这样可以保存粘贴良好，外表也美观。

使用胶水时避免对胶水的揉搓，否则会使胶水发黄变黑影响美观。

（4）对于杆件和蜡线的预应力的施加，锚固也有讲究，可以使结构更加稳定，在受外力荷载时变形不会过大。

3．计算书

3.1计算模型整体效果图

3.2结构计算假定和各个单元物理参数

计算假定

（1）因为杆件下部用大量胶水灌注，并用纸片固定，因而底部支座可以近似认为刚接。

（2）各杆件的连接节点，由于采取了加强措施，所以也应该视为刚接。

（3）我们的结构要受横向荷载作用，所以计算时主杆和支撑均采用空间杆件单元。

（4）计算时所有的荷载均等效为作用在节点上的集中荷载

3.3构件截面尺寸

（1）主杆采用圆环截面

截面外直径（D）16mm截面内直径（d）：

12mm

（2）支撑采用圆环截面

截面1外直径（D）10mm截面1内直径（d）：

8mm

3.4结构计算简图

（一）荷载分析

位移计算图

位移计算表

杆端位移值（乘子=1）

----------------------------------------------------------------------------------------

杆端1杆端2

-----------------------------------------------------------------------

单元码u-水平位移v-竖直位移_-转角u-水平位移v-竖直位移_-转角

-------------------------------------------------------------------------------------------

1-0.00000000-0.000000340.00000001-0.00000001-0.000000150.00000000

2-0.00000001-0.000000150.00000000-0.00000001-0.000000100.00000000

3-0.00000001-0.000000100.00000000-0.00000001-0.000000050.00000000

4-0.00000001-0.000000050.00000000-0.00000002-0.000000010.00000000

5-0.00000002-0.000000010.00000000-0.00000002-0.000000000.00000000

6-0.00000002-0.000000000.00000000-0.000000020.000000010.00000000

7-0.000000020.000000010.00000000-0.000000020.000000030.00000000

8-0.000000020.000000030.00000000-0.00000006-0.000000000.00000000

9-0.00000006-0.000000000.00000000-0.00000000-0.000000340.00000001

10-0.00000000-0.000000340.00000001-0.00000001-0.000000150.00000000

11-0.00000006-0.000000000.00000000-0.00000002-0.000000000.00000000

12-0.00000006-0.000000000.00000000-0.000000020.000000010.00000000

13-0.00000006-0.000000000.00000000-0.00000002-0.000000010.00000000

14-0.00000001-0.000000100.00000000-0.00000006-0.000000000.00000000

15-0.00000001-0.000000050.00000000-0.00000004-0.000000050.00000000

16-0.00000004-0.000000050.00000000-0.00000002-0.000000010.00000000

17-0.00000002-0.000000010.00000000-0.00000001-0.000000010.00000000

18-0.00000001-0.000000010.000000000.000000000.000000000.00000000

19-0.000000020.000000010.00000000-0.000000010.000000000.00000000

20-0.000000010.000000000.000000000.000000000.000000000.00000000

21-0.000000020.000000010.00000000-0.00000001-0.000000010.00000000

22-0.00000001-0.000000010.000000000.000000000.000000000.00000000

23-0.00000001-0.000000150.00000000-0.00000006-0.000000000.00000000

--------------------------------------------------------------------------------------------

（二）内力分析

内力计算图

内力计算表

杆端内力值（乘子=1）

-----------------------------------------------------------------------------------------

杆端1杆端2

----------------------------------------------------------------------------

单元码轴力剪力弯矩轴力剪力弯矩

-------------------------------------------------------------------------------------------

1-12.00000000.000000000.00000000-12.00000000.000000000.00000000

2-26.60000000.000000000.00000000-26.60000000.000000000.00000000

3-26.60000000.000000000.00000000-26.60000000.000000000.00000000

4-26.60000000.000000000.00000000-26.60000000.000000000.00000000

5-12.55000000.000000000.00000000-12.55000000.000000000.00000000

6-12.55000000.000000000.00000000-12.55000000.000000000.00000000

7-4.000000000.000000000.00000000-4.000000000.000000000.00000000

85.656854250.000000000.000000005.656854250.000000000.00000000

924.73863370.000000000.0000000024.73863370.000000000.00000000

10-12.00000000.000000000.00000000-12.00000000.000000000.00000000

110.000000000.000000000.000000000.000000000.000000000.00000000

1219.11838120.000000000.0000000019.11838120.000000000.00000000

13-31.41675500.000000000.00000000-31.41675500.000000000.00000000

140.000000000.000000000.000000000.000000000.000000000.00000000

150.000000000.000000000.000000000.000000000.000000000.00000000

160.000000000.000000000.000000000.000000000.000000000.00000000

17-28.10000000.000000000.00000000-28.10000000.000000000.00000000

18-28.10000000.000000000.00000000-28.10000000.000000000.00000000

1917.10000000.000000000.0000000017.10000000.000000000.00000000

2017.10000000.000000000.0000000017.10000000.000000000.00000000

210.000000000.000000000.000000000.000000000.000000000.00000000

220.000000000.000000000.000000000.000000000.000000000.00000000

232.785677660.000000000.000000002.785677660.000000000.00000000

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（3）弯矩分析图

（4）剪力分析图

4.结语

这次结构设计给了我们充分展示自我的发展空间，可自由发挥我们的爱好和特长。

在社会实践中，我们根据自己的爱好和特长，充分展示自己，使自己的个性发展得到支持和鼓励，逐渐形成了自己的特色。

还激发了我们的创新意识。

在困难中，我经常会遇到“为什么”和“怎么做”，这就要求我要会质疑和反思，要求我们对问题要多方位、多角度地思考，从而激发蕴藏在我们身上的潜在创造性。

在结构设计中使我实践能力也得以发展。

在结构设计中，我们自己动手操作、分析设计，面对陌生事物大胆创新，克服困难，实现目标。

这就要我在此过程中实现手脑结合，体力劳动和脑力劳动相结合，在体力和智力协调发展的基础上实现实践能力更进一步地发展。

这次艰难坎坷的结构设计就像一剂强心针，调整了我们的情绪，磨练了我们的意志和品格，提高了承受能力和自调能力，从根本上消除心理上的自我干扰和相互磨擦。

通过结构设计，让我们在学校里，学习掌握了一定的理论知识，结合了实践的问题，让我们不断的创新，在困难重提高自己，锻炼了我们意志。