结构设计大赛计算书
第七届全国大学生结构设计竞赛计算书(一等奖)
第七届全国大学生结构设计竞赛计算书
2.2 结构选型
2.2.1 整体结构选型
在结构定型之前我们考虑了多种结构形式，并依次做出多种方案。
方案一： 我们设计了两榀平行的“W”形桁架，主要受压杆件为8mm×8mm 中 间带有“X”形支撑的矩形杆件；用交叉的拉条保持左右平衡，拉条用 0.35mm×4mm 的两层竹皮粘成；底面为150mm×100mm 的矩形。 如图2-1：
图 2-3
这种结构有以下特点： 优点：结构形式精简，重量轻，制作简单；主体桁架呈三角形，稳 定性好，承载荷载大；底面积小，易于快速行走，且不会出现以上方案 中因落地时倾斜而致使杆件受力偏差太大的情况。 缺点：静止站立必须靠两脚的配合。 “没有做不到，只有想不到”通过多次试验对比，我们发现，以前 不敢相信能站稳的方案三中的结构荷重比最大，行走速度也最快。因此 我们选择了方案三。并通过长期测试，对奔跑时所受的冲击荷载和摩擦 力等因素进行综合分析，对底面的位置稍加改变，发现在能保持静止平 衡的前提下适当前调底面的位置更利于奔跑。
12
第七届全国大学生结构设计竞赛计算书
四、受力分析及计算
4.1 结构受力分析
根据结构特点，我们的结构承重杆件分布于踏板中部及后部木横梁 上。我队踩高跷队员 65kg ，安全系数为 f 1.2 ，考虑冲击系数 1.2 。 考虑人在前进过程中的重心随着双脚的前后交替，重心也随之前后移 动。因此，在整个绕标跑过程中，可偏安全的考虑三个工况：
1
第七届全国大学生结构设计竞赛计算书
一、前言
正如插图所见，“踩高跷”是我国一项群众喜闻乐见、流行甚广的 传统民间活动。高跷分高跷、中跷和跑跷三种，最高者一丈多。高跷表 演者不但以长木缚于足行 走，还能跳跃和舞剑，形式 多样。传统高跷道具简单， 但木质的选料很讲究，必须 采用坚硬而有韧性的木质， 腐木不可用。将选好的木头 经过木匠加工成4-5尺长的木 棍，木棍上扁下圆，脚踏板 的设置，是根据高跷的高度 而定，一般在3尺以上装置。高跷的绑腿绳，一般是用布制成的，这样 的绑绳既能绑紧，又不勒腿脚。 “踩高跷”不但具有很高的健身价值，而且还具有很高的艺术价 值，对振兴民族精神和活跃、充实人民的文化生活都起着积极的作用。 这次结构设计竞赛是一个既有趣又富有挑战性的科技竞赛。高跷所 承受的荷载与高跷的结构形式和运动方式密切相关，这次比赛正是给我 们建立了一个理论贴近实际贴近生活的平台。通过运用所学知识自行设 计和制作竹高跷结构，可以提高我们的动手能力与思维能力，激发创新 和竞争意识，培养科学思维，加强团队协作。同时让我们更加加深对 “踩高跷”这一传统民间艺术的了解，更好的继承传统文化。 在赛前准备过程中，我们提高了自己的思考能力，加深了理论知识 的理解，而且还将与其他学校的参赛队员交流经验，使我们的眼界更加 开阔。这次比赛无疑使我们的大学生活更加充实更加有意义，将为我们 的人生画上精彩的一笔！
结构设计大赛计算书
竹子公寓（第五组作品）（四川大学）一结构选型由于本次竞赛结构需承受地震作用，而框筒结构具有很好的减震效能的效果，并且加强了结构整体性，这在当今高层建筑结构体系中应用广泛。
考虑到本次竞赛加载评分中模型质量对结构得分很有影响，因此在保证结构稳定，满足承载要求的前提下，尽可能的节省材料给便显得尤为重要。
处于此考虑，我们摒弃了耗费材料的剪力墙结构，拟先采用通俗的框结构模拟指导。
二概念设计考虑到此次比赛用材料为竹皮，存在竖向纹理，材料各向异性。
且厚度最后只有0.5mm，因此无论圆柱或者方形柱均需耗费较大的胶水，并存在施工难度大的问题，因此我们想到柱子采用4-角钢的形式。
很好的利用材料的纹理，提高了柱子的竖向承载力。
本次比赛需在楼层上加上铁块，因此核心筒的设计需要尽量减少对板面积的影响，考虑连接的方便，以及结构整体的协调，采用核心柱，与角柱对应，加强整体结构性的同时，使得结构外观更加协调。
结构截面形式如下图：初步选型就常规的框筒结构而言，其结构的设计的基本出发点在于柱、梁以及斜撑的连接组合设计与核心筒设计，因此针对设计要求对结构进行预设，并模拟优化显得十分必要，我们经讨论准备先从梁柱的设计和斜撑的布置着手，对下面的方案利用midas进行模拟分析，对比优化后得出最后方案。
设计方案一：通过对本次荷载的初步估算，估计柱子的宽度先采用25mm*25mm的角钢柱，核心筒为圆形直径为20mm，壁厚5mm，柱子从基础顶面至地面为竖直，柱，核心筒均整体施工，以加强整体性，对抗震有利。
考虑到铁块加载以及顶部水箱，楼层高度设计为渐变式，从底层至上为280mm，250mm,240mm,230mm。
由于采用了角钢型柱子，梁柱的连接就大为方便，更简洁结实，因此采用材料较省，惯性矩较大很承受较大弯矩的T型梁，这样梁柱对接只需天然夹紧，涂以502速干胶便可。
斜撑采用Z字型，能加强柱与柱之间的连贯性。
通过midas模拟结构得出，核心筒的受力较小，柱子的承载能力能够很好的满足设计要求，存在材料的较大浪费，且圆形核心筒过大的占用了楼层面积，对铁块的布置影响很大。
(整理)全国大学生结构设计竞赛计算书.
目录1设计说明 (1)2总装配图 (1)3叶片设计及构件图 (2)4塔架设计、构件图及主要连接图 (3)4.1发电塔架设计 (3)4.2 结构几何与材料属性的确定 (5)4.3 塔身构件图 (5)4.4 主要连接图 (6)5水平风荷载计算 (8)6 结构变形计算 (9)6.1 有限元模型的建立 (9)6.2 分析假定 (10)6.3位移计算结果 (10)7结构承载力计算结果 (11)7.1强度验算 (11)7.2稳定性分析（对压弯柱） (12)8模型详图与材料预算 (12)参考文献 (13)1设计说明此次结构设计竞赛模型为定向木结构风力发电塔。
竞赛限定塔身高为800mm，叶轮直径为800mm。
竞赛目的是为了在满足竞赛要求的情况下，通过合理设计叶片形状和数目，使得风力发电机的发电效率最大，同时尽量保证发电塔的塔身结构材料消耗较轻，结构强度和刚度能够满足竞赛要求。
这需要综合运用空气动力学、结构力学和材料力学等相关的力学知识。
从结构刚度要求和节约材料角度出发，发电塔结构选择正三角形截面的格构式结构。
其具有较好的刚度，同时在视觉上，我们也希望以尽量少的杆件形成刚度较好的塔架结构，并通过合理的设计尽量减小杆件的截面尺寸，这样从各个角度观赏结构都具有较好的视觉效果。
我们设计的结构模型效果如图1所示。
图1 结构模型图（斜视图）2总装配图总装配图如图2所示，采用三片叶片，三片叶片之间角度为120度。
叶片与风电塔之间采用风叶连接件进行连接，风叶连接件的外轮廓尺寸为92mm。
图2 总装配图3叶片设计及构件图图3风力发电机测试系统风力发电机的功率和位移测试系统如图3所示。
在风力发电机的发电功率测试系统中，发电机功率采用功率计测量，负载为15欧姆。
风力发电机的效率和叶片对发电机产生的扭矩密切相关，其与电流强度、叶片的动力扭矩成正比。
图4叶片外轮廓图图5 叶片分段截面尺寸风力发电机叶片设计是风力发电机捕捉风能的核心部件，叶片设计的好坏直接决定了风力发电机的发电效率，是整个风力发电机系统最为关键的部分。
结构设计大赛 计算书
作用为,参考模型动力计算简图：
可得到： F1＝13.2N，F2＝22.4N，F3＝31.8N，F4＝41.2N 各层竖向荷载为原来一半： N＝0.5G=0.5×32=16（N） 各层水平地震作用为原来一半： P1＝0.5F1＝0.5×13.2＝6.6（N） P2＝0.5F2＝0.5×22.4＝11.2（N） P3＝0.5F3＝0.5×31.8＝15.9（N） P4＝0.5F4＝0.5×41.2＝20.6（N） 所以根据简化后整个结构的受力情况，由结构力学求解器可得到结
作品名称：哥特之居 参赛队伍： 梦 之 队 成 员：组长：张会彬、
组员：潘卫兵 胡攀 廖高建 高永强 杨潘潘 王聪超 张少飞
目录 一、设计说明 ………………………………………………… （3） 1、方案构思 ……………………………………………………（3） 2、结构选型 ……………………………………………………（3） 3、结构特色 ……………………………………………………（4） 二、设计方案 …………………………………………………（4） 1、设计基本假定…………………………………………………（5） 2、主要构件材料表………………………………………………（6） 三、结构设计计算 ………………………………………………（6）
1、方案构思
模型主要承受竖直荷载和较大的水平动载，竖直荷载较容易满足， 水平动载对结构的刚度要求较高，同时要求结构有较强的抗剪能力。
（1）本结构主要构思是想利用四根柱子的轴力来抵抗荷载的作用 和地震作用。
（2）设计的总原则是：尽可能的利用细杆来提高柱子的承载力， 并利用木材的抗拉性能，及抗压性能来抵抗荷载的作用。
写在篇尾的话： 经过了近一个月的准备，从构思到设计再到动手建造，让我们在思 考中收获成长；在实践中体味快乐。
料仓计算书
第三届湖北省“结构设计大赛”设计方案设计人：张学强、侯金穗、徐立一、 料仓装料部分： <一>形状尺寸1、形状：采用直圆筒状主装料仓，如图所示：2、图中圆筒部分高h1，圆台状部分高h2，其中 h1、 h2由以下过程计算体积：kg mm kg V 6010410039≥⨯⨯-mm 70021≤+h h mm 2002≤h()V h h ≥⨯⨯⨯+++⨯⨯22212460200602004200ππ3、考虑到料仓稳定性，结构体重心较低，圆台倾斜角较小，结合上述计算，最优方案为：mm h 4972= mm h 1181≥4、又考虑到料仓内部加固的箍竹片会占据一定体积，所以使上部略大于计算理论值，最终确定料仓尺寸为：mm h 5501= mm h 1202= <二>加固方法1、圆筒部采用内部竖直方向装配竹片，外部横向加环形竹箍固定的方式。
2、圆台部分采用圆筒部分向内部弯折延续，并且在折点内侧环箍加固及下部外侧环箍加固的方式。
3、为使下部形成圆台状，应将竹片加工成向下部逐渐变窄的尖竹片。
4、弯折处细部结构如图所示：5、安装有环箍部位竹片受力如图所示：<三>竹片加工规格及数据计算1、由于圆筒部分向上部受力越来越小，并且由竹片箍紧，所以主要承力部分为圆台状部分，下面就圆台状部分荷载及稳定性作具体计算分析。
2、圆筒及圆台部分共由N根竹片组成，圆筒部分每根竹片宽度为D，圆台下端宽度为d由几何关系有：mm 200⨯=πNDmm 60d ⨯=πN3、考虑竖直方向荷载，忽略料仓内壁对物料的摩擦力，每根竹片平均分摊荷载1p ，弯折区域总荷载P1满足以下关系：11p P N =⨯ 并且P1在竹片上呈梯形状分布，如图所示：4、忽略物料颗粒之间的摩擦力，圆台底部承受荷载为P2，每根竹片承受竖直向下的集中荷载p2，则满足以下关系：22p P N =⨯5、由几何关系有：kg 6020060221⨯=Pkg 6021=+P P6、P1大小呈梯形分布，在计算端点力矩时可将其看作直接作用于中点，由折点静力（力矩） 平衡条件得：0mm 200-mm 35mm 7012=⨯⨯⎪⎭⎫⎝⎛+⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛F N P N P则水平距离中心x 处的弯矩为：Fx p x p x xx M ⨯-⨯+⨯⨯⎪⎭⎫ ⎝⎛-=720270007212021xm 10720x 114.5-54x 49000x 546-14000x 54612016-32⋅⨯⎪⎪⎭⎫ ⎝⎛⨯+⨯⨯=N N可得mm 29x =时弯矩值最大，此时m 426.01max ⋅⨯=N NM 此处的最大正应力为: ZW M maxmax =σ62λ∇=Z W其中 ： λ为竹片厚度d 2970d+⨯-=∇D 又由： a 60maxMP ≤σ 得 ： ≥λ0.34mm所以选用0.35mm 厚的竹片，而考虑到在弯矩最大处的安全性，所以在此处外侧额外加一环箍（图中为受力f 处）用以保护结构。
全国大学生结构设计大赛计算书
第七届全国大学生结构设计大赛西安科技大学建筑与土木工程学院指导老师:柴生波郑选荣队长:贺鹏队员:吕伍杨陈梓新结构设计大赛计算书一、设计说明 (2)二、结构选型 (2)三、模型假设 (2)四、结构建模与主要计算参数 (3)五、受荷分析 (5)5.1受力分析 (5)5.1.1 方案一 (5)5.1.2方案二 (9)5.2稳定分析 (13)六、节点构造 (20)七、模型加工图及材料表 (21)一、设计说明根据大赛规则要求, 我们从结构形式所体现出的简洁明快的风格的基础上根据纸的一些力学性质，充分考虑结构的整体受力情况；最终我们从受力最好的最简单的三角形入手。
结构的整体外型是双层“w”形，在粘接踏板后，结构主体框架多为三角形，提高了结构的稳定性。
同时为提高结构的的承载力，恰当地在主要竖向承载部位采用实心杆件，并用截面尺寸较小的细杆将其中部相连，提高其抗弯性能，尽量避免结构因失稳而发生破坏。
二、结构选型由于三角形具有较强的稳定性，而且在平面上容易找平，我们选择三角形为主体结构框架。
桁架受力均匀简单，仅受轴力受力明确，相互协调性好，便于材料性能的发挥，理论上应优先采用空间桁架结构，但由于在结构中实现杆件绞接十分困难，且难以保证节点处的强度。
所以最终结构中的节点均采用刚节点。
刚节点的弊端是传递弯矩，削弱了结构的稳定性，但这一缺点可以通过添加垂直于杆件轴向的支撑，来提高其稳定性和承载力。
同时，刚节点抗变形能力强，承载能力大，对于抵抗动荷载的破坏十分有帮助。
三、模型假设1.假设杆件材料连续均匀2.假设踏板具有一定刚度，上部荷载通过踏板均匀传递到粘接在踏板下部的三根横梁上。
四、结构建模与主要计算参数在经过初步构思和设计后,首先建立了一个基本模型(模型一),模型结构简单轻巧,但考虑到在绕杆过程中,结构须承受侧向切应力,又在结构一的基础上进行了改进、加固，即在结构前后两个矩形的一条对角线上各添加一根斜向杆件，同时，为防止原有斜杆因变形过大而破坏，在斜向杆构成的三角形中位线位置添加一根水平杆件，得到了模型二。
2020年全国大学生结构设计竞赛计算书
1结构建模及主要参数本结构采用MIDAS进行结构建模及分析。
1.1midas结构模型利用有限元分析软件midas建立了结构的分析模型，模型采用梁单元建立，如图1-1所示。
(a) 结构分析模型三维轴测图(b) 结构分析模型侧面图(c) 结构分析模型立面图(d) 结构分析模型平面图图1-1 模型图1.2结构分析中的主要参数在midas建模分析中，对主要参数进行了如下定义：（1）材料部分：竹皮的弹性模量设为6000N/mm2，抗拉强度设为60N/mm2；（2）几何信息部分：桁架杆件采用了矩形截面，截面尺寸有两种，第一种（高6mm，宽6mm，厚度1mm）；第二种（高12mm，宽6mm，厚度1mm）。
虚拟梁采用矩形截面截面，截面尺寸：高4mm，宽4mm。
（3）荷载工况部分：根据赛题规定，可能有4种荷载工况。
第一级荷载为GA1=90N、GA2=90N、GB1=90N、GB2=90N、GC1=90N、GC2=90N、GD1=90N、GD2=90N，第二级荷载为GA1=90N、GA2=0N、GB1=180N、GB2=90N、GC1=90N、GC2=90N、GD1=90N、GD2=90N，第三级荷载为GA1=90N、GA2=0N、GB1=0N、GB2=270N、GC1=90N、GC2=90N、GD1=90N、GD2=90N，第四级荷载为50N的移动荷载，并保持第三级荷载不变。
（4）结构支座部分：支座节点位置全部使用固结约束。
2受力分析2.1强度分析（1）第一级荷载在第一级荷载作用下，查看结构的梁单元内力图。
经分析，其应力情况如图2-1所示，可知：结构最大拉应力为17.59MPa，最大压应力为-20.01MPa，结构满足材料强度要求。
图2-1 第一级荷载下梁单元应力（2）第二级荷载在第二级荷载作用下，查看结构的梁单元内力图。
经分析，其应力情况如图2-2所示，可知：结构最大拉应力为20.18MPa，最大压应力为24.78MPa结构满足材料强度要求。
全国结构设计大赛计算书完整版
全国大学生结构设计大赛计算书作品名称：参赛学校：参赛队员：专业名称：指导教师：全国大学生结构设计竞赛组委会目录第1 部分设计说明书 (2)1.1 结构选型 (2)1.2 特色说明 (3)第2 部分设计方案图 (4)2.1 结构总装配图 (4)2.2 构件详图 (5)2.3 节点详图 (6)2.4 方案效果 (7)2.5 铁块分布 (7)第3 部分设计计算书 (10)3.1 计算模型 (10)3.2 结构计算假定及材料特性 (10)3.2.1 计算假定 (10)3.2.3 构件截面尺寸 (11)3.2.4 材料力学性能 (11)3.3 结构动力分析 (12)3.3.1 计算模型建模 (12)3.3.2 模态分析 (12)3.3.3 时程分析 (14)3.4 结构极限承载力计算 (16)3.5 计算结论 (18)参考文献 (20)第 1 部分设计说明书··1.1 结构选型根据本次竞赛要求，该竹制结构模型需要经受三次不同强度大小的地震考验，分别以不发生破坏、不发生梁柱等主要构件破坏和不坍塌为评判标准，并不参考结构在地震效应作用下的侧移反应。
因此不必选用抗侧刚度较大的结构体系，从而达到节省材料、减小地震时地震力的作用；由于比赛规则限制，上层部分的平面内部竖向构件到底层时无法落地，造成竖向抗侧力构件不连续，因此不利于结构选用核心筒等抗侧力结构体系；综上，将该结构模型的结构形式定为框架结构。
由于模型加载时采用的铁块为长方体，且屋面水箱底部为正方形。
为方便加载，将模型的各层平面设计为正方形。
同时，为减小结构在地震作用下产生扭转作用，将竖向构件分别布置在四个角点，使其沿平面主轴对称。
各竖向构件底部间距均取规则所允许的最大间距，使结构的高宽比达到最小，最大程度减小了地震引起结构的倾覆作用。
按照结构在地震作用下的剪力与弯矩上小下大的基本分布规律，将模型的平面尺寸依次减小，使结构竖向刚度从上到下均匀增大，使模型外形更接近于弯矩的分布，使各杆件内力分布更合理。
结构设计大赛计算说明书终极完美版
Babel-Tower框架结构模型设计理论方案安徽工业大学第一届大学生结构设计竞赛框架结构模型设计理论方案Babel-Tower框架结构模型设计理论方案作品序号KJ-146学院名称学生姓名指导教师联系电话安徽工业大学结构设计竞赛组委会1一、Babel Tower结构设计理论方案概述根据竞赛规则规定，我们从结构形式选型与规则要求相协调的角度出发，综合考虑加载实际情况以及所提供材料的特点等方面，设计了该结构。
根据规则，采用230克白卡纸，蜡线及白乳胶这三种材料制作成该框架体系。
并绘制出模型的结构空间立体图、结构整体布置图、结构局部布置图、结构破坏形式图等。
从结构整体着眼，设计中充分利用三角形结构的稳定性和偏心支撑良好的耗能性能以及预应力的受力优点。
在设计计算过程中假定材质连续均匀、柱与斜撑连接采用铰结、模型本身质量不计，忽略底部与板连接的斜撑，利用PKPM程序进行立体模型建立，利用结构力学求解器进行内力分析计算得出整个结构的内力图及变形图，并对结构杆件进行强度及稳定性计算校核。
同时，对模型进行了大量加载实验。
通过计算和实验，最终确认该模型能满足强度、刚度及稳定性的要求，实用和美观结合体现了结构有形、创意无限的大赛主题思想。
二、本模型设计的六大特点说明1：预应力束管柱的制作与组合：由于加载过程中主要部位的竖向支撑柱为大偏心受压（即一侧受压一侧受拉），故在柱截面受拉一侧布置蜡线并且施加预应力。
由于管内预应力较大导致管体向受拉一侧均匀弯曲，则考虑使用普通纸管与预应力纸管通过纸带螺旋加箍束缚组合形成束管的方案消除预应力带来的初始偏心。
最终，在束管成型后，加载试验证明，该预应力束管柱较之相同截面尺寸的纸管柱抗压抗扭承载力可以提高1.2倍左右。
2：空间斜撑构成3个刚性面与分层连接板的布置方案：该框架结构以束管作为主要的受力构件，为提高整体性并减小受压束管的自由长度，我们采用分段合理增加空间斜撑并且使用纸板作为连接板的方案。
结构设计大赛设计方案与计算书
结构设计方案与计算书承受运动载荷的不对称双跨桥梁结构模型设计时间：2012/5/2一、设计方案根据竞赛规则要求，我们从模型的用材料特性、加载形式和制作方便程度等方面出发，采用组委会提供的桐木作为结构的原材料，白乳胶作为粘接剂，精心设计了该不对称双跨桥梁结构模型。
1.结构体系主体为拱桥+斜拉桥组合结构体系：采用拱形架和斜拉索的组合，作为桥梁的承重系统，承担结构的整体受弯、受压和抗剪。
2.连接方式节点与支座处的连接为刚性连接，绳索与桥面的链接可视为铰连接。
3.节点设计桥体杆架间的连接节点处，根据抗剪抗弯的需要，各个节点采用紧密配合、胶合加固，以提高节点处的强度和稳定性。
4.制作处理a)桥墩采用加固双墩结构，通过增加三角形连接杆增强其稳定性；b)在立柱和桥梁之间加斜梁以提高整个结构的稳定性c)在结构制作完成后在表面刷上一层薄薄的乳胶，增加材料的抗弯性能，还避免材料本身的一些缺陷成为应力集中点5.设计假定a）桐木材质连续均匀；b）梁与立柱以及梁与梁之间节点视为刚性连接；桥梁和加载台接触处视为固定铰支座；c）加载时，载荷以集中力和均布载荷的形式作用在横梁上；d）杆件计算时采用钢架结构的计算模式；绳索视为拉杆进行计算。
根据以上假定，通过工程力学相关知识建立计算简化模型，以求得的内力和位移作为构件设计的依据。
方案图如下：图一结构设计主视简化图图二实际尺寸标注图三横向面结构尺寸简图各柱的长度尺寸如上图所示,在实际制作过程中可能存在略微的误差。
材料表：图一中，白色线代表塑料包装绳，黄色线代表桐木杆；图三中材料皆为桐木杆。
二、计算书(一)桐木的力学性能根据试验数据，每次试验有三组试验数据，采用有效数据的平均值，根据弹性理论计算桐木的弹性模量E.1.拉伸试验: (1)2*2木杆:1E =F*L(l *A)=107*70/(2*2*0.68)=2.75GPa ，[1σ]=107÷4=26.75MPa ；2E =F*L(l *A)= 138*70/(2 *2*0.83)= 2.91GPa ，[2σ]=138÷4=34.5MPa ；3E =F*L(l *A)=185*70/(2*2*0.95)=3.4GPa ，3[]σ=185÷4=46.25MPa ；E =3.02GPa ，平均拉伸许用应力[σ]=35.8. (2)2*4木杆:1E =F*L(l *A)=365*110/(2 *4* 1.5)=3.34GPa,[1σ]=365÷8=45.62MPa ；2E =F*L(l *A)=430*110/(2 *4 * 2.6)=2.27GPa,[2σ]=430÷8=53.75MPa ；3E =F*L(l *A)= 450*110/（2*4*2.65）=2.33GPa ，3[]σ=450÷8=56.25MPa ；E =2.65GPa ，平均拉伸许用应力[σ]=51.87MPa. (3)10*2木杆1E =F*L(l *A)=550*110/(2 * 10* 4.1)=737 MPa,[1σ]=550÷20=27.5MPa ；2E =F*L(l *A)=650*110/(2 * 10*5.7)=627MPa,[2σ]=650÷20=32.5MPa ；3E =F*L(l *A)= 610* 110/(2 *10*5.7)=588MPa,3[]σ=610÷20=30.5MPa ；E =651 MPa, 平均拉伸许用应力[σ]=30.17MPa.由以上计算数据可以得出，截面越大，计算得到的拉伸弹性模量越小。
结构设计大赛(桥梁)计算书
桥梁结构设计理论方案作品名称蔚然水岸参赛学院建筑工程学院参赛队员吕远、李丽平、李怡潇、赵培龙专业名称土木工程一、方案构思1、设计思路对于这次的设计，我们分别考虑了斜拉桥、拱桥、梁式桥和桁架桥的设计方案。
斜拉桥可以看作是小跨径的公路桥，且对刚度有较高的要求，所以斜拉桥对材料的要求比较高，对于用桐木强度比不上其他样式的桥来得结实；拱桥最大主应力沿拱桥曲面而作用，而沿拱桥垂直方向最小主应力为零，可以很好的控制桥梁竖直方向的位移，但锁提供的支座条件较弱，且不提供水平力，显然也不是一个好的选择；梁式桥有较好的承载弯矩的能力，也可以较好的控制使用中的变形，但桥梁的稳定性是个很大的问题，控制不了桥梁的扭转变形，因此，我们也放弃了制作梁式桥的想法；而桁架桥具有比较好的刚度，腹杆即可承拉亦可承压，同时也可以较好的控制位移用料较省，所以，相比之下我们最后选择了桁架桥。
2、制作处理（1）、截杆裁杆是模型制作的第一步。
经过试验我们发现，截杆时应该根据不同的杆件，采用不同的截断方法。
对于质地较硬的杆应该用工具刀不断切磋，如同锯开；而对于较软的杆应该直接用刀刃用力按下，不宜用刀口前后切磋，易造成截面破损。
（2）、端部加工端部加工是连接的是关键所在。
为了能很好地使杆件彼此连接，我们根据不同的连接形式，对连接处进行处理，例如，切出一个斜口，增大连接的接触面积；刻出一个小槽，类似榫卯连接等。
（3）拼接拼接是本模型制作的最大难点。
由于是杆件截面较小，接触面积不够，乳胶干燥较慢等原因，连接是较为困难的。
我们采取了很多措施加以控制，如用铁夹子对连接处加强压、用蜡线进行绑扎固定等。
对于拱圈的制作，则预先将杆件置于水中浸泡并加上预应力使其不断弯曲，并按照先前划定的拱形不断调整，直至达到理想形状。
在拱脚处处理时，先粘结一个小的木块，让后用铁夹子施加很大的压力，保证连接能足够牢固。
乳胶粘接时要不断用电吹风间断性地吹风，使其尽快形成粘接力，达到强度的70%（基本固定）后即可让其自行风干。
结构设计大赛计算书
目录1结构选型 (1)1.1设计背景 (1)1.2设计思路 (2)1.3 结构选型 (2)2结构分析与计算 (3)2.1 荷载分析 (3)2.2内力分析 (5)2.3位移分析 (6)2.4 小结 (7)3. 模型设计 (8)3.1构件几何尺寸及数量 (8)3.2 模型制作工序 (9)4节点构造 (10)4.1支撑节点 (10)4.2梁杆节点 (11)5. 试验分析 (11)5.1实验方法 (11)5.2 试验数据 (12)结论 (12)参考文献 (12)1结构选型1.1设计背景桥梁是这样一种建筑物，它或者跨过惊涛骇浪的汹涌河流，或者在悬崖断壁间横越深渊险谷，但在克服困难、改造了大自然以后，它便利了两岸的往来，又不阻挡山间水上的原有交通。
——茅以升桥的上下结构是用多种材料造成的。
材料的选择及如何剪裁配合，都是设计的任务。
在这里有两个重要条件，一是要使上层建筑适应下面的地基基础，有什么样的基础，就决定什么样的上层建筑，上层建筑又反过来要为巩固基础而服务；一是要把各种不同性质、不同尺寸的材料，很好结合起来，使全座桥梁形成一个整体，没有任何一个孤立“单干”的部分。
纵然上部结构和下部结构各有不同的自由活动，也要步调一致，发挥集体力量。
因此如何提高桥梁上部结构的刚度，提高抗疲劳性是当代工程师们应该想方设法去解决的问题。
本次结构设计竞赛以不等跨桥梁设计为题目具有重大的现实意义和工程针对性。
图1-1 杭州湾跨海大桥1.2设计思路在满足竞赛全部要求的前提下通过较为精确的模拟荷载计算和合理的设计做出优秀的长跨结构模型尽可能利用所给材料使结构具有足够的结构强度、刚度来抵御较大的移动荷载。
因此基于以上设计要求和目的我们可以按照以下几个思路进行设计：1)选择合理的受力结构体系桁架结构体系制作工艺简单、结构传力明显高效、具有较强的刚度和承重性能而且稳定性良好，是一种合理且常采用的结构类型。
斜拉结构体系质量轻盈、结构设计更为简单。
结构设计计算书（参考）
结构设计计算书（参考）1.绪论1.1 ⼯程背景本项⽬为9层钢筋混凝⼟框架结构体系，占地⾯积约为960.96 m 2，总建筑⾯积约为8811.84 m 2；层⾼3.6m,平⾯尺⼨为18.3m×52.0m 。
采⽤桩基础，室内地坪为±0.000m ，室外内⾼差0.6m 。
框架梁、柱、楼⾯、屋⾯板板均为现浇。
1.1.1 设计资料1.1.1.1 ⽓象资料夏季最⾼⽓温42.3C ?，冬季室外⽓温最低9C ?-。
冻⼟深度25cm ，基本风荷载W 。
=0.35kN/ m 2；基本雪荷载为0.2 kN/ m 2。
年降⽔量680mm 。
1.1.1.2 地质条件建筑场地地形平坦，地基⼟成因类型为冰⽔洪积层。
⾃上⽽下叙述如下：新近沉积层（第⼀层），粉质粘⼟，厚度0.5—1.0⽶，岩性特点，团粒状⼤孔结构，⽋压密。
粉质粘⼟层（第⼆层），地质主要岩性为黄褐⾊分之粘⼟，硬塑状态，具有⼤孔结构，厚度约3.0⽶, qsk=35—40kPa 。
粉质粘⼟层（第三层），地质岩性为褐黄⾊粉质粘⼟，具微层理，含铁锰结核，可塑状态，厚度3.5⽶， qsk=30—35kPa 。
粉质粘⼟层（第四层），岩性为褐黄⾊粉质粘⼟，具微层理，含铁锰结核，硬塑状态，厚度未揭露，qsk=40—60kPa,qpk=1500—2000kPa 。
不考虑地下⽔。
1.1.1.3 地基⼟指标⾃然容重1.90g/cm 2，液限25.5％，塑性指数9.1，空隙⽐0.683，计算强度150kp/m2。
1.1.1.4 地震设防烈度7度1.1.1.5 抗震等级三级1.1.1.6 设计地震分组α=（表3.8《⾼层建筑结构》）场地为1类⼀组Tg（s）=0.25s max0.161.1.2 材料柱采⽤C30，纵筋采⽤HRB335，箍筋采⽤HPB235，梁采⽤C30，纵筋采⽤HRB335，箍筋采⽤HPB235。
基础采⽤C30，纵筋采⽤HRB400，箍筋采⽤HPB235。
第五届全国大学生结构设计大赛作品
“PKPM”杯第五届全国大学生结构设计竞赛计算书摘要“PKPM”杯第五届全国大学生结构设计竞赛参赛作品——“竹”，欲学竹之挺拔，PK竹之坚韧，能矗立于大震之后。
该作品采用仿生设计。
柱脚仿竹之根须，分散粘接于底板，锚固可靠；柱身仿竹之躯干，为中空截面，上细下粗，受力合理；梁柱节点仿竹之竹节，连接牢靠，韧性好。
根据竞赛规则和地震波特性，合理设计了结构形式和铁块放置方式，形成了上部水平刚度小，下部水平刚度大，同时兼顾稳定性的结构体系。
在满足竞赛所有要求的前提下，经多次计算、试验和优化，作品“竹”在平面上呈边长141mm的正方形，每层有4个矩形箱型截面主梁，并由4个三角形箱型截面柱支撑；为布置更多铁块，在第三层上采用了悬挑梁，以扩大楼层面积；在立面上，布置了一些控制结构水平刚度和提高稳定性的斜向和水平支撑。
考虑材料的离散性和制作工艺的误差，作品“竹”的自重为78±5g，承载27±3kg铁块和满载的水箱，其有效承载面积为648cm2，能成功抵御竞赛给定的各级地震作用。
总之，作品“竹”造型简洁、工艺精美、受力合理、结构材料效率比高，实现了模型自重轻、抗震性能好的目标。
目录1设计说明 (2)2 结构选型 (3)3 结构建模及主要计算参数 (4)3.1 分析假定 (4)3.2 材料特性、几何模型 (5)3.3 静、动力荷载参数 (6)3.4 有限元模型的建立 (7)4 结构受荷分析 (8)4.1 结构静力分析 (8)4.2 结构动力分析 (9)5 节点构造 (12)5.1 支座节点 (12)5.2 相贯节点 (12)6 模型加工图及材料表 (13)6.1 模型加工图 (13)6.2 材料表 (15)7 铁块分布详图 (16)7.1 铁块分布详图 (16)7.2 水箱注水重量 (18)附录：参赛作品“竹”设计图1 设计说明“PKPM”杯第五届全国大学生结构设计竞赛结构设计竞赛模型为多层房屋结构模型，采用竹质材料制作，具体结构形式不限。
结构设计大赛计算书
结构设计大赛计算书
我理解你的意思是希望制作一个关于结构设计大赛的计算书，以便参赛选手能够进行相关计算。
以下是一个简要的
计算书的结构设计示例：
封面：在封面上写上计算书的名称、结构设计大赛信息、
参赛选手的姓名等。
目录：列出计算书中各个章节的标题和页码，方便读者查阅。
简介：简要介绍结构设计大赛的目的、背景、参赛规则等。
章节1：设计要求和限制
- 解释参赛选手需要满足的设计要求和限制条件，包括结构类型、载荷要求、材料限制等。
章节2：设计参数和变量
- 列出设计过程中涉及到的参数和变量，如强度、位移、截面尺寸等。
章节3：理论计算方法
- 介绍常用的结构设计理论和计算方法，如梁的弯曲计算、柱的稳定计算等。
章节4：结构力学计算
- 详细说明参赛选手需要进行的结构力学计算方法，如静力分析、动力分析等。
章节5：结构设计软件使用
- 介绍常用的结构设计软件，如AutoCAD、ANSYS等，以及如何使用这些软件进行结构设计计算。
章节6：案例分析
- 给出一些结构设计的案例，包括实际结构和理论计算样例，供参赛选手进行学习和实践。
附录：补充相关信息和表格
- 包括参考文献、公式表、材料性能表、单位换算表等。
这只是一个示例，你可以根据实际情况对计算书的结构进
行调整和完善。
结构设计竞赛计算书
结构设计竞赛计算书一、引言结构设计竞赛是一项旨在考察参赛者对结构设计原理和方法的理解和应用能力的比赛。
参赛者需要根据给定的设计要求和约束条件，通过计算和分析，设计出具有合理结构和满足强度和稳定性要求的结构方案。
本文将对结构设计竞赛的计算书进行详细介绍和分析。
二、计算书的组成部分1. 引言部分：介绍设计要求和竞赛背景，概述设计目标和方法。
2. 结构载荷计算：根据建筑物的用途和规模，计算并分析结构受力情况，确定荷载作用情况。
3. 结构模型建立：根据受力情况，建立合适的结构模型，包括材料、截面尺寸和连接方式等。
4. 结构分析计算：使用结构分析软件进行计算和分析，得出结构的应力、变形等参数。
5. 结构设计：根据结构分析结果，进行结构设计，包括选择合适的材料、截面尺寸和构件连接方式等。
6. 结构验算：对设计结果进行验算，确保结构的强度和稳定性满足要求。
7. 结构施工图：根据设计结果，绘制结构施工图，包括平面图、剖面图和构造图等。
8. 结构材料清单：列出结构所需的各类材料和数量，供施工方参考9. 结构计算书总结：对设计过程和结果进行总结，强调设计的合理性和可行性。
三、计算书的撰写要求1. 清晰准确：计算书中的计算、分析和设计结果要准确无误，避免歧义或错误信息的出现。
2. 逻辑严谨：计算书的内容要按照一定的逻辑顺序进行组织，确保整体结构清晰、易于阅读。
3. 词汇丰富：在表达时要使用恰当的词汇，丰富文章的表达效果，提高文章的可读性。
4. 段落标题：可以使用恰当的段落和标题，使文章结构清晰，便于读者快速了解和查找相关信息。
5. 规范整洁：计算书的格式要规范整洁，包括字体、字号、行距和段落缩进等，使文章具有良好的可视性。
四、计算书的重要性结构设计竞赛计算书是评判参赛者设计水平和能力的重要依据。
一份完整、准确、合理的计算书能够充分展示参赛者的结构设计思路和方法，体现其专业知识和技能的应用能力。
同时，计算书也是对设计方案进行审查和评估的重要参考文件，有助于发现和纠正设计中的问题和不足，确保结构的安全可靠。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
黑龙江省大学生结构设计
大赛
作品名称：塔吊
参赛队员:
指导老师：
目录
一．设计说明书 (3)
1.方案构思 (3)
2.结构选型 (4)
二．方案设计 (4)
1.CAD三维图 (4)
2.实体结构 (5)
3.节点祥图 (8)
三．计算书 (8)
1. 结构分析 (8)
（1）结构周期 (9)
（2）结构九模态 (11)
2.节点分析 (11)
3.位移计算 (11)
（1）位移表 (11)
（2）位移图 (12)
4.轴力图、弯矩图 (13)
（1）轴力图 (13)
（2）弯矩图 (14)
5. 结构计算假定、各单元性能参数和模型材料 (15)
四. 结构分析总结 (15)
五. 结语 (16)
一. 设计说明书
现代结构讲究结构和美学相适应，在满足结构功能的通时体现建筑美，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，体现了力与美的完美结合。
图1. 塔吊
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。
塔吊在我们建筑施工领域是不可却少的一部分，当下的塔吊种类也相对单一，所以设计出一个既美观又实用而且质量轻便的塔吊是一个重要的工作。
此次比赛我们致力于设计出一个最合理，质量最轻，且无多余联系的塔吊体系。
同时也希望能够在未来的生产生活中有很大的促进作用。
我们的结构采用两个三角形对插在一起撑起一个整体，塔身共8根主承重杆件，整个结构外观简洁、新颖。
2. 结构选型
从材料力学中我们学到，结构会受到拉、压、弯、剪、扭共四个力。
从力学可分析，三角形是最稳定的结构，我们的结构采用两个三角形，利用三角斜撑的稳定性，结构上部荷载就可逐层分解到下部支架，受力均匀，从而使整个结构稳定。
考虑到比赛中模型先后受到侧向荷载和竖向荷载，其中以侧向荷载为主要控制荷载，模型结构选择了框架和撑杆构成的体系，框架结构主要承受竖向荷载，撑杆主要承受侧向荷载，从而保证结构具有足够的侧向刚度，控制其侧向位移在规定范围内。
二.方案设计
1.CAD三维图
图2. 俯视图
图3. 正视图
图4.侧视图
2. 实体结构
方案一：如图5
图 5.方案一
我们小组最初选择方案一，是因为它结构简单，质量轻，但经过加载之后，发现该结构下部杆件抗弯强度不够，形变过大，故加载失败。
为了让结构承受住足够大的荷载，必须在柱体部分加杆件，用节点连接，增加其稳定性。
方案二：如图6
图6.方案二
图7.方案二
我们组结构的整体部分，通过在细部的优化使悬臂部的
力基本依轴力的方式传到立柱上，用竹条使结构的受力更加合理，尽量减少上部梁的剪力，使该结构具有较强的纵横向抗弯刚度和抗扭刚度，整体性好，稳定性高，自重小。
在大结构不变的情况下，我们对结构细部进行一定的修改。
方案二经试验加载之后，成功放置平衡配重和吊装配重共20kg。
方案三：如图8
图8.方案三
该方案较方案二质量轻，称重后仅105g。
该方案优点是底部抗压、抗弯能力较强，但经过加载之后实验失败，塔吊的梁发生严重扭曲，最后断裂。
之后我们小组成员一起讨论，对试验失败的原因进行了分析，决定增加梁的杆件数，增大抗扭强度，保证实验成功。
3.节点样图
节点的连接是设计一个塔吊结构最重要的部分，我们小组对每一组杆件的连接都进行了严格的设计。
具体的节点设计如图7。
图9.节点样图
杆件之间的连接，是整个结构相对来说较弱的部位，竹条的拉起会导致其在局部受折比较厉害，为了保持结构的稳定性，在连接点处必须进行有效的加固，确保其能承受住足够大的荷载，安全的工作。
此外，为了使面与面，点与面，点与点之间能够无缝连接，在接口处我们使用适量的木屑，然后滴入胶水，当木屑膨胀后可以大大的加固结构。
三．计算书
1. 结构分析
（1）结构周期
表1.结构周期表
振型数周期
1 0.36296
2 0.63665
3 0.84027
4 2.6762
5 2.7311
6 3.7578
7 5.4802
8 5.8018
9 7.6908
10 9.7829 （2）结构十模态
图10. 第一模态
图11. 第二模态
图13. 第三模态
图14. 第四模态
图15. 第五模态
图16. 第六模态
图17. 第七模态
图18. 第八模态
图19. 第九模态
2.节点分析：如图8
图21.节点图
3.位移计算
（1）位移表
表2.位移表
节点号X向位移Y向位移Z向位移
1 0.
2 -0.0 -0.1
2 1.1 -0.1 -11.2
3 1.0 -0.0 0.6
4 0.
5 -0.0 -0.1
5 0.5 0.0 -0.1
6 0.5 -0.0 0.0
7 0.5 0.0 0.0
8 0.0 0.0 0.0
9 0.1 0.0 -0.1
10 0.1 -0.0 -0.1
11 0.1 0.0 0.0
12 0.1 -0.0 0.0
13 0.6 0.0 0.1
14 0.3 -0.0 0.0
15 0.3 -0.0 0.0
16 0.3 0.0 0.0
17 0.3 0.0 0.0
18 0.3 0.1 -0.1
19 0.3 0.1 -0.1
20 0.7 -0.0 -0.2
21 0.3 -0.1 -0.1
22 0.3 -0.1 -0.1
23 1.0 -0.0 -0.2
24 1.0 -0.0 0.1
25 1.0 -0.0 0.1
26 1.0 0.0 -0.0
27 0.9 0.0 0.1
28 0.9 -0.0 0.1
29 0.9 -0.0 -0.2
30 0.9 0.0 -0.2
31 0.0 0.0 0.0
32 0.0 0.0 0.0
33 0.0 0.0 0.0 （2）位移图：如图22
图22. 合位移
4.轴力图、弯矩图
（1）轴力图：如图23
图23. 轴力图
（2）弯矩图：如图24
图24. 弯矩图
5.平衡配重合位移、平衡配重轴力图、平衡配重弯矩图
图25. 平衡配重合位移
图26. 平衡配重轴力图
图27. 平衡配重弯矩图
5. 结构计算假定、各单元性能参数和模型材料
竹条力学性能参数：弹性模量 1.0*104MPa，抗拉强度
60MPa。
模型安装底板：中密度板，厚度11mm，长、宽约为300mm。
502胶水、热熔胶及其他制作工具。
2.材料表3
表3.材料表
竹材规格竹材数量
900*1*6mm 37
900*3*6mm 21
四．结构分析总结
1.本结构利用工字钢来提高柱子的抗弯能力。
2.上梁与下梁、柱与柱之间，节点通过端点延伸用木屑粘结，再用胶水加固，这大大提高了梁和柱的稳定性。
五. 结语
开始阶段,由于我们认识不够深，对模型不够熟悉，也是第一次把书上的知识整合到实际上，所以我们做的模型不断地出现不同的缺点：
一:对杆和斜撑的形状特性了解不够，只能把三角形和正方形都尝试一遍。
二：对横杆的受压把握不准确，导致加载时，在不同的地方出现破坏。
三:节点的处理很粗糙，使得节点很容易脱落。
所以后来我们都在节点处加薄片，防止节点脱落，但是效果还不是很明显。
渐渐地，发现是做工的问题。
如果节点处和竹条连接处吻合度很好的，那么力就能够连续的传递，模型就不容易被破坏。
四：选材，因为竹条的种类有好多种，无论从拉杆还是压杆材料都是要经过选取，这样才能把模型破坏几率降到最低。
然而，在总结出这些心得之后，模型还是会出现相似的破坏。
我们只能不断地找原因，有时即使找出原因了，防止了类似的破坏。
接下来又会出现另外的破坏。
例如：开始首先加上荷载的一端发生很大的形变，起先由于手工的粗糙，节点都会脱落，等做工好了，接着其他地方又出现问题，或段或裂。
随着模型的变化，心情也不断的在变化着。
从开始的迷茫、无措，到现在的把握。
开始只能站在旁边听学长和老师的讲解到现在，也能将出破坏的原因。
伴随着时间，模型像有了生命一样，我们感谢这1个月多的时间，模型让我们学到了专业知识，同时也锻炼了我们。
我们意识到了团队合作的重要性，没有团队是不可能完成这样的模型的。
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。
在结构设计中我们的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。
在体力和智力协调发展的基础上实现实践能力更进一步的发展。