结构模型设计文件.doc

第四届湖南省结构设计竞赛 名称： 学校： 参赛队员： 竞赛时间： 目录 一、设计说明书 1、对方案的构思 2、对制作模型材料的分析 3、主要制作过程 二、方案图（详见后面照片） 1、结构整体布置图 2、主要构件详图 三、计算书 1、荷载分析 2、内力分析 3、承载能力估算 一、设计说明书 1、对方案的构思及框架设计 多层竹质房屋结构模型设计思路：考虑到本次的作品赛题是房屋类的构造，考虑到在现实生活中有很多类似的框架结构。而且这次竞赛的材料都是竹条，要把这些竹条搭建成房屋结构，我组觉得采用镶嵌式框架结构是最稳妥的方法。只是竹条的厚度不是很高，制作的难度会比较大。 2、对制作模型材料的分析 由于本次竞赛使用的材料是竹制的，且主要是竹条。竹条的韧性很好，抗弯曲能力比较强。但由于我们选择的是镶嵌结构，因此需要破坏竹条的内部结构，这样对竹条的韧性会有很大影响。但只要细心、谨慎操作，可把这种影响降到最低。 3、主要制作过程 首先将5mm厚15mm高600mm长的竹条作为梁结构，并在竹条上开槽。将2mm厚的竹条置于槽内，制成楼板。柱子采用3层5mm厚的竹条粘贴而成，在一定的高度上开孔，便于梁及楼板的放置和固定。底板采用镶嵌式，使柱子与板间的结构更稳定。 二、方案图 1、结构整体布置图 作品实图 2、主要构件详图 三、计算书 1、荷载分析 材料参数：竹材的弹性模量E=1.0﹡104MPa.抗拉强度ft=60MPa。由于结构为框架结构，砝码尺寸不可忽略，假定梁上局部承受均匀分布载荷作用。题目要求每层加载20kg砝码，总共三层，共计60kg。四根柱子平均每根受力15*10=150N。每层楼板由两根长60cm的梁承受荷载。即每根梁上承重600/（3*2）=100N。q=100/0.15=667N/m。 2、内力分析 沿梁的长度方向为x轴，可得梁的剪应力方程 :FQ=667*x*(0.15-x/2) (0x0.15) FQ=667x2-3*667*0.15x (0.45x0.6) 从而梁的最大弯矩Mmax=8*667*0.152=120N﹒m 梁的惯性矩：I=bh3/12 I=0.005*0.0153/12=1.4*10-9 梁的最大拉（压）应力бmx=Mmax*h/2I=120*0.015/1.4*10-9=1.3MPa 1.3MPa60MPa (满足抗拉强度) 每根柱子的压应力б=F/A=150/（0.02*0.015）=0.5MPa 许用应力为F=3.142*E*I/l2 代入数据得F=680N，680150 故，柱子的抗压性能满足需求。 梁的剪力分布图 梁的弯矩图 当模型承受水平荷载时，由于孔不在结构质心处，因此会产生较大水平的扭矩，考虑到模型为镶嵌式，受力会相对均匀，在此就不做详细分析。现只分析竖直方向上弯矩。。 假定竖向加载后，模型的质心位于离地面0.45m高处，水平加载质量为mKg。产生的弯矩为0.9mg N*m。经计算每根柱子最大弯矩在柱子质心处为0.225 mg N*m。 整个模型制作过程至此完成。