“扬鹤”自立式塔吊结构模型设计.doc_精品.doc

“扬鹤”自立式结构 目录 1 1．设计说明书 2 1.1方案构思 2 1.2结构选型 2 2. 方案图 6 2.1透视图 6 2.2节点祥图 7 3．计算书 8 3.1 计算模型（图1-6） 8 3.2 结构计算假定和各个单元物理参数 9 计算假定 9 3.3 构件截面尺寸 9 3.4 结构计算简图（图1-7） 9 3.5 结构选型计算 10 3.6 荷载分析 12 3.7 内力分析 12 3.8承载能力评价 12 1．设计说明书 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。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。 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4面每面3个“X”形，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。 作品采用由杆件交叉成的，由12个“X”型在顶端处相交的形式，考虑到比赛中结构先后受到竖向和水平主要控制荷载，模型结构选择了主斜杆+水平支撑体系，荷载主要由主斜杆承受，支撑体系来保证结构的整体性和稳定行，以控制结构位移在规定限制内。创作初期我们也采用过常见的6根柱直筒型，通过比较，最后还是敲定了现在的“X”型的方案，其与直筒型相比较具有如下优点： （1）斜杆作为主杆可以有效，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）从斜45度看，结构凹凸有致，个性鲜明。 方案一（图1-1） 首先我们考虑一个最为保守的方案。从制作角度我们在底面采用25cm*25cm矩形形式，由4个三角形交叉组成基座，受力主杆采用单杆受力 ，杆件截面均为管状。扭转主要由斜向截面积较小的支撑杆来抵抗。经过计算和实际模型试验，发现结构的抗扭刚度太小，要使抗扭刚度达到要求则应增加斜杆截面积，进而会大幅度增加结构自重。经再三考虑放弃此方案。 图1-1 方案一结构 方案二（图1-2） 我们从方案一改进中得出以下的新方案： 为了节省材料和模型的总量，同时提高结构美观，我们去掉了原模型竖向主杆，每个截面采用交叉双斜杆来承受竖向和扭转荷载，形成了一个新的结构形式，从根本上改善了方案一结构的抗扭性能。经过理论计算和模型试验，指定荷载作用下水平和竖向位移均满足竞赛要求。因此，我们最终确定选用此方案。（具体结构内力及位移计算在计算书中详述。） 图1-2 方案二结构 2.材料性能与制作经验 2.1 材料力学性能指标 1、170g牛皮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） 3000 40 13 2、蜡线极限拉力 股数 1 2 3 4 5 6 极限力（N） 48 110 168 207 225 232 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12mm的钢筋、4mm的刹车线外皮 来卷各杆件。 （2）牛皮纸纹线的合理。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. 方案图 3.1透视图 图1-3 模型透视图 3.2节点详图 图1-4 结构整体分布图 ①节点详图　　　　　 　　　　　　　　　　②节点详图 ③节点详图　　　　　　　　　　　　　　　 节点详图 图1-5 结点详图 4．计算书 4.1 计算模型（图1-6） 图1-6 结构计算模型 4.2 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