必威体育精装版广告牌结构设计与模型制作钢铁侠计算书.docx

广告牌结构设计与模型制作浙江省大学生结构设计竞赛组委会二 〇 一 三 年 五 月钢铁侠一、“钢铁侠”整体效果图及模型摘要 --------------3二、“钢铁侠”结构设计说明书 -----------------------4“钢铁侠”方案的构思 -----------------------------4“钢铁侠”的结构特征 -----------------------------5三、“钢铁侠”结构设计方案图 -----------------------6支撑结构图 -----------------------------------------------6广告牌结构图-----------------------------------------------7主要构件图 ---------------------------------------------8 部分节点图 ---------------------------------------------8四、“钢铁侠”计算书 -----------------------------------9计算过程 -------------------------------------------------9五、总结----------------------------------------15一、模型摘要：此广告牌模型的支撑结构为空间桁架结构，广告牌面结构则为框架结构。结构由刚度比较大的抗弯构件组成，且由撑杆使相互连接的构件成为具有整体刚度的结构，荷载主要由剪刀撑传给支柱，结构体系刚度和稳定性较好，承载能力较强。考虑到本次风荷载相当大，且材料本身抗压强度只有抗拉强度的一半，因此模型的主杆由三根角钢柱组成，由于薄竹片本身的脆性，并在角钢中再嵌入了一根2*2，支撑结构所有的横杆与斜杆都为2*2。 该模型充分体现了“创新、轻巧、实用”的时代趋势，且结构严谨，材料得到充分的利用，较好地实现了承载能力合理发挥，材料消耗恰到好处的结构设计原则。“钢铁侠”寓意着我们的结构像钢铁侠那般坚强稳固，风吹不到。整体效果图平面尺寸：120*120mm支撑结构：1000mm最大高度：1200mm主体构型：空间桁架结构二、设计说明：“钢铁侠”主体结构采用自立式塔架的空间桁架结构。整体构造承载能力强，抗扭能力突出，应力分布合理且造型美观。1、“钢铁侠”方案的构思在制作本次广告牌模型之前，我们小组从材料的性质入手，查阅很多关于空间桁架结构的资料，并通过多次加载试验，最终选定以直立式塔架结构为主要支撑结构。立式塔架结构是近几年来快速发展和应用的一种空间桁架结构形式。结构由刚度较大的抗弯构件(又称刚性构件，通常称为塔柱)和连接成正多面形的高强度的杆件以及连接两者的斜撑杆组成；通过对刚性构件施加拉力，使相互连接的构件成为具有整体刚度的结构，如下图所示。该结构的主要的受力机理如下：施加在刚性构件上的弯矩使斜撑杆构件产生支反力，结构在荷载作用下的最终变形得以减少；撑杆对压弯构件提供向上的支承力，抵消掉部分由外荷载产生的弯矩，改善压弯构件的受力性能。总之，直立式塔架结构使压弯构件和抗拉构件优势互补，协同工作，其目的在于使每种构件都尽可能发挥材料的作用。由于综合应用了刚性构件抗弯刚度高的优点，直立式塔架结构可以做到结构自重相对较轻，体系的刚度和形状稳定性相对较好，因而可以做成空间较大的结构。2、“钢铁侠”方案的结构特征直立式塔架结构的整体刚度贡献来自抗弯构件截面，塔柱，水平撑杆，斜撑杆三者优势互补，是种刚性构件起主导作用的刚性结构，这种结构具有以下特征。1、承载能力高直立式塔架结构中的腹杆为剪刀撑，可提供两个方向的刚度，由此保证了在每个方向上一定有两根单斜杆为压杆，因而使腹杆的强度得到了最大的发挥。除此之外，我们创造性地将横杆放到剪刀撑中间，不仅减小了剪刀撑的计算长度，还减小了支柱的计算长度，使分层加倍。2、 使用荷载作用下的结构变形小直立式塔架结构中的三根塔柱与撑杆形成整体结构后，这一结构的刚度就远远大于单根塔柱的刚度，在同样的使用荷载作用下，使自立式塔架结构的变形很小多。3、结构稳定性强直立式塔架结构在保证充分发挥刚性构件抗压和抗弯能力的同时，由于整个结构没个截面为正三角形而使体系的刚度和稳定性大为增强。同时，若适当调整撑杆和刚性构件的相对位置可保证直立式塔架结构整体稳定性。三、结构方案图：1.支撑结构图从图中我们可以看出，广告牌模型支撑结构的主体是三根抗弯刚度很强的角钢柱。支撑结构截面为120mm，且共分为8层，每层125mm高，这样使得剪刀撑与水平方向的夹角接近45°，受力更加合理。同时我们将横杆布置在剪刀撑中间，使剪刀撑变为米子撑，不仅减小了剪刀撑的长度，提高了平面内的刚