全国结构赛同济大学赛计算书
第四届全国大学生结构设计竞赛一等奖作品
第四届全国大学生结构设计竞赛计算书目录一、计算部分1、结构选型与方案设计2、材料属性的确定（木材顺纹抗压强度试验）3、结构建模及荷载分析4、结构内力分析5、结构承载力及位移分析二、图纸部分模型图纸（含节点构造、材料表）1.结构选型与方案设计世界上众多铁塔、电视塔的结构形状都是从下往上截面逐渐变小，为什么会这样呢？图1－1是世界著名的埃菲尔铁塔，在高耸入云的上部塔尖、塔身都受到大风的水平作用力，我们做简单的弯矩分析，如图1-1：将埃菲尔铁塔简化成如图1-2所示，使其受简化风载的作用，弯矩图如图，从上往下弯矩逐渐增大，和结构选型类似。
所以埃菲尔铁塔的选型和弯矩图大致相似。
此次竞赛制作的体育场悬挑屋盖，主要受风荷载力、竖向荷载力的作用，那么，在这两个荷载作用下，弯矩会是什么样的呢？我们做了大致计算，结果如图1-3：所以，我们结构的大致选型也就和弯矩图大致相似，而我们的作图1－1埃菲尔铁塔图1－2埃菲尔铁塔弯矩草图图1－3赛题结构弯矩草图品名称取为：“驭竖凌风”，意为结构驾驭竖向荷载，凌驾风荷载之意。
接下来的工作就是确定模型的最终造型：刚开始，我们初步定夺，做了如图1-4模型：七榀模型，杆件大多数是4mm*6mm 截面的。
优点：刚度大；缺点：质量较重，结构不简明，受荷不明确。
针对缺点，我们做了很多次实验，从七榀桁架到五榀桁架，再到三榀桁架，到最终的两榀桁架。
在质量“减肥”的情况下，还要保证刚度，要使模型在受载情况下，不破坏并且变形较小。
在这种要求下：（1）对模型上下弦的截面做了改动：单纯的用本次大赛提供的矩形杆件，或者粘接的矩形杆件，质量较大，我们力求一种轻质高强的杆件，于是决定出两榀上下弦杆件都用矩形杆件拼接成“T ”型杆件。
（2）对节点进行处理：处理的原则是把粘接面积增大，把木条刻槽，使木条跟木条嵌在一起，具体节点处理见后附图册。
（3）根据每根杆件受力分析，决定出每根杆件的截面大小，尽量满足“轻质高强”的要求。
第十二届同济大学大学生结构设计与模型竞赛计算书2
理论分析计算书目录一、设计说明 (3)1、方案构思 (3)2、结构选型 (4)3、结构特色 (5)二、方案设计 (5)1、设计基本假定 (5)2、模型结构图 (5)3、节点详图 (8)4、主要构件材料表及结构预计重量 (10)三、结构设计计算 (11)1、静力分析 (11)2、力分析 (13)3、承载力及位移计算 (15)四、结构分析总结 (16)一、设计说明根据竞赛规则要求，我们从模型制作的材料抗压特性，冲击荷载形式和静力加载大小要求等方面出发，结合节省材料，经济美观，承载力强等特点，采用比赛提供的木材细杆和木板，502胶水味粘结剂精心设计制作了“三足鼎立”结构模型，空间桁架结构为该模型的一大亮点。
1、方案构思模型主要承受150N竖直静荷载和一定的竖向冲击荷载，竖直静荷载较容易满足，而竖向冲击荷载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三根柱子的轴力来抵抗荷载的作用（2）设计的总原则是：尽可能的利用竖向支撑的三根粗杆来提高柱子的承载力而在柱子之间辅以细杆来稳定结构，并利用木材的抗拉性能，及抗压性能来抵抗荷载的作用。
2、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，便于木材性能的发挥，我们以空间桁架为主导。
2.1结构外形结构上平面为边长225mm的等边三角形，底面在半径为240mm 的圆上，整体为相似三角形，部采用空间桁架结构加强稳定性。
2.2材料截面选择主体三根柱子截面为四根2*8的杆件粘接而成,形成外侧10mm，侧8mm的箱型，保证抗压的同时减轻材料的质量。
T型柱稳定性较好，我们用T型柱搭出上部的空间角锥体，使结构整体稳定。
主体承力T型柱由2*6㎜翼缘2*4㎜腹板组成框架结构。
外围由2*4㎜与2*6的L行梁连接，结构部由2*2㎜斜梁与主体柱交叉相连，增强整体稳定性。
2.3节点设计主体框架结构相交的节点由于杆的倾斜在加动载和静载时会引起较大的剪力，在连接时用小木片填充密实，再用2*2水平短木条相连使木条在下面顶住节点上部斜梁，在加载处节点贴上薄木片来增大接触面积，从而来增大节点强度，从而在结构受力计算时一些节点模拟成刚节点。
结构大赛计算书
结构设计大赛计算书飞扬队：吴林昊土木12班杨银辉土木12班惠少波土木12班唐少锋机械02班一、设计说明根据竞赛规则要求，我们从模型制作的材料抗压特性，单向简谐动载加载形式和静力加载大小要求等方面出发，结合节省材料，经济美观，承载力强等特点，采用比赛提供的白卡纸，木质板，白胶粘结剂精心设计制作了“炮之楼”结构模型，节点连接为该模型的一大亮点。
1、方案构思模型主要承受55N以上竖直荷载和一定的水平动载，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三根柱子的轴力来抵抗荷载的作用（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，并利用白卡纸的抗拉性能，及抗压性能来抵抗荷载的作用。
2、结构选型2.1结构外形结构上平面为边长240*240mm的正方形，底面在半径为200mm的圆上，整体为相似三角形，内部采用空间桁架结构加强稳定性。
2.2材料截面选择圆柱抗压效果较好，我们用圆型柱承受水平动载，圆柱型梁连接。
主体承力圆型柱尺寸4*15mm，外围由16*10mm矩形梁连接，增强整体稳定性。
2.3节点设计主体框架结构相交的节点由于柱和梁都是圆柱形，采用在圆柱外节点处加厚处理，将梁卡入其中保证其上下不产生位移，在其左右用小圆柱黏合在圆柱外卡在梁的左右侧使其不产生水平位移。
圆柱和板的连接，对柱的底部加粗，在其外围加厚，增大和板的接触面积，用白胶进行粘结。
纸条的作用是用来保持平面稳定，给梁产生一个反向拉力，使整体结构稳定。
二、结构设计计算根据本次比赛的加载规则，荷载有竖向静载荷水平动载，考虑到结构尺寸所能承受荷载的能力，需对本结构进行受力分析，在进行荷载分析时将静载和动载简化为三个均分集中荷载，通过计算来对相对薄弱部分作相应的加固，使得材料得到充分合理的利用。
结构加载5.5~15kg质量的砝码，根据受力特点及结构形式，将荷载简化为四个相等的集中力，分别同时施加在结构的三四根承重柱上。
结构设计大赛计算书
结构设计大赛计算书
作品名称：启明星
作品重量： 342g
队伍名称：宝宝琪最美队
学生姓名：顾姝妤学号 20148568
学生姓名：乐呈学号 20148389
学生姓名：刘小琪学号 20148316
建筑方案说明
1.建筑材料
（1）竹材，用于制作结构构件。
竹材力学性能参考值：弹性模量 1.0×10^4 MPa，抗拉强度 60MPa。
（2）502 胶水，用于模型结构构件之间的连接。
（3）铅发丝线 5m，用于制作悬挂吊重的绳套。
（4）热熔胶：用于模型与圆形支承钢柱的连接。
根据组委会提供的材料及性能参考值可知，结构的主要材料竹皮是理想的弹塑性材料，同时应充分发挥材料的抗拉性能。
2.建筑工程
我们利用0.2mm厚竹皮的抗拉强度大及刚度小的特点，与0.5mm 厚竹皮粘结制成的刚度较大的杆件，以及空心竹杆连接制成一个预应力整体结构，并将两个相同的结构组装成为一个美观的整体。
通过最合理的结构设计以及组合方法，将荷载几乎全部通过拉力承担，用最少的材料发挥最大的强度。
结构计算书
1.计算简图
2.荷载分析
轴力图
弯矩图
3.变形分析
4.结论
由分析可知，整个结构主要承受沿杆方向的轴力作用，而弯矩非常小，竹皮的抗拉和空心管的抗压能力都十分可靠。
并且我们在易变形处用竹皮包裹加强稳定性，因此结构可以承受很大的荷载。
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。
第八届同济大学全国中学生结构设计邀请赛+赛题
附件1：第八届同济大学全国中学生结构设计邀请赛土木工程专业赛题一、竞赛宗旨及目的通过比赛，加强各中学学生之间的相互交流，提高中学生对土木工程的认识和兴趣。
二、竞赛内容结构模型制作；结构模型加载试验。
三、竞赛题目结构在使用过程中除了承受自重等的永久荷载作用外，还会受到使用活荷载、风荷载等的作用，这些作用有时会使结构发生振动反应。
本赛题是制作一大跨结构模型，结构形式任选。
在模型上施加竖向荷载，模拟结构实际承受的永久荷载和使用活荷载，然后在模型跨中通过绳索施加一运动荷载，模拟横向风荷载或吊车横向制动力等的作用，考验模型在荷载作用下的性能。
（一）材料及制作工具1、主体材料：桐木，规格：1×55mm、2×2mm、2×4mm、2×6mm、2×8mm、5×8mm长1000mm；粘结剂：502胶水。
【注】主体材料由组委会统一提供，不允许使用任何其他材料。
2、制作工具：美工刀、铅笔、直尺、图板、电吹风、水等【注】允许参赛者自带工具和模具，但须事先上报组委会。
（二）尺度要求模型尺寸如附图所示，模型结构长度为1250±2mm，宽度为120±1mm，高度应不大于150mm，模型在加载台座上的搁置长度每侧为25mm，模型上表面跨中应有不小于120×120mm的加载平面，用于放置竖向静力加载试验的加载块。
（三）加载台座加载台座如附图所示。
（四）加载试验加载分竖向静力加载、冲击加载（模拟风荷载或吊车横向制动力）两部分。
加载开始前，参赛队代表通过PPT作3-5分钟模型陈述。
a) 竖向静力加载试验将模型居中放置在加载台座上，并用侧向固定装置侧向固定，在模型结构跨中顶部施加50N（加载块）竖向静力荷载，如附图所示。
竖向静力加载完成后由裁判检查模型，任何构件的撕裂、断裂、脱胶，结构垮塌都将被判定结构破坏，该部分加载试验不得分。
b) 冲击加载在竖向静力加载试验中模型未垮塌，则该模型可进行冲击加载试验。
赛题 第十届同济大学大学生结构设计与模型竞赛
θi 安装角（°）
表 1 分段对应翼型弦长和安装角
转动中心(0,0)
3 2 1 4 6 8 10 12 14 5 7 9 11 13 15 17 16
C-C
0°时翼型截面
点 1 2 3 4 5 6 7 8 9
X -0.42029 -0.41628 -0.31221 -0.31221 -0.20814 -0.20814 -0.10407 -0.10407 0.00000
Y -0.05659 0.04975 -0.05384 0.02740 -0.03963 0.00000 -0.02136 -0.01221
表 2 叶片翼型面坐标（对应单位坐标系）
八、附图
九、实物照片
鼓风机
连接件侧立面
连接件正立面
发电机
第十届同济大学大学生结构设计与模型竞赛
竞赛赛题
第十届同济大学大学生结构设计与模型竞赛委员会
2009.8.5
一、竞赛模型 定向木结构风力发电塔（如图） ，塔身高 0.8m，叶片（数量不限）组成的叶轮直径 0.8m。
A
发电功率测量系统 竞赛模型示意图
A A-A
二、模型介绍 1. 塔身 塔身为竞赛主结构，需满足以下要求： 1) 塔身高 0.8m，顶点高度实际误差不大于+1mm。外形不影响叶轮运转，在叶轮高度范围内必须 是中心对称形体。 2) 具有足够的承载能力。 3) 具有规定的刚度。 4) 与塔顶标准发电机底座连接可靠。 5) 与塔底标准底座连接可靠。 2. 叶片和叶轮 叶轮由叶片均匀布置、形状数量不限构成。附录为三叶叶片的参考数据。 三、装置说明 1. 发电机 发电机采用 CFX-03 型标准发电机，质量 4.47kg，底板及立面详见附图。 2. 风叶连接件 连接件质量 0.3kg，详见附图。 3. 发电功率测量系统 发电功率测量系统由导线、负载、功率计组成。导线所受风力不能传递到塔身，由支架承受。
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。
第七届全国大学生结构设计竞赛一等奖作品
第七届全国大学生结构设计竞赛计算书目录一、前言 (2)二、设计说明 (3)2.1方案构思 (3)2.2结构选型 (4)三、结构特点 (8)3.1整体结构特点 (8)3.2细部制作特点 (8)四、受力分析及计算 (13)4.1结构受力分析 (13)4.2结构建模及计算分析 (15)五、结构设计图及材料表 (20)5.1结构三视图 (20)5.2节点构造图 (21)5.3结构三维图 (22)5.4材料使用明细表 (22)六、总结 (24)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！二、设计说明2.1方案构思竞赛赛题要求参赛队设计并制作一对竹结构高跷模型，并进行加载和绕标竞速测试。
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。
第十五届同济大学结构赛计算书
第十五届同济大学结构设计大赛计算书李志远1251018曹政1251026张持海1251022理论分析计算书目录一、设计说明 (3)1、方案构思 (3)2、结构选型 (3)3、结构特色 (5)二、设计方案 (6)1、设计基本假定 (6)2、模型结构图 (6)3、主要构件表 (8)三、结构设计计算 (8)1、静载分析 (9)2、动载分析 (9)3、内力分析 (10)3、计算简图 (10)四、结构分析总结 (13)五、材料表 (14)一、设计说明根据竞赛规则要求，我们从模型制作的材料抗压特性，抗拉特性，竖向静力荷载、动荷载等方面要求出发，结合节省材料，经济美观，承载力强等特点，采用比赛提供的木材、胶水，精心设计制作了参赛结构模型，该模型为一座木制桁架桥结构模型。
1、方案构思模型主要承受竖直均布荷载、集中动荷载，竖直荷载较容易满足，动载对结构的刚度要求较高，同时要求结构有较强的抗压稳定能力。
（1）本结构主要构思是想利用木材的轴力来抵抗荷载的作用。
（2）设计的总原则是：利用材料的抗拉性能及抗压性能来抵抗荷载的作用。
2、结构选型按设计要求，在承重柱承受竖直荷载情况下外加较大的水平荷载和动力荷载，必须考虑动荷载的作用；因此，我们选择了比较稳定的方形截面杆件作为主要受力杆，并且利用桁架的优势，避免压杆失稳，由于胶水的缘故，粘贴并不完全刚接，其实处于刚接和铰接之间，刚接作用强一点，所以这里采用刚接。
形成两榀桁架，使结构具有较好的整体性，以便承受较大的动力荷载。
在遵守原则的前提下，我们综合考虑各个因素设计的建筑结构模型具有以。
创意点一 从拱桥出发，结合材料特点简化设计，满足荷载要求。
创意点二 考虑到手工难易度，杆件采用箱型结构。
创意点三 考虑到受力均匀，主要受力杆件采用方形截面。
创意点四 发挥桁架优势，加强稳定性。
依据以上创意点加上精细的制作环节，我们制作出的结构质量轻，强度高，节省材料，承载空间大，经济美观，达到了物尽其用之美，真可谓简约之美。
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。
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。
第十四届同济大学结构设计大赛计算书
第十四届同济大学结构设计大赛计算书(总24页)-CAL-FENGHAI.-(YICAI)-Company One1-CAL-本页仅作为文档封面，使用请直接删除同济大学力战到底队结构赛计算书第十四届同济大学结构设计大赛郭弘原1151018孙磊 1151406黄河 11515132013目录一、设计说明................................................. 错误!未定义书签。
1、方案构思............................................. 错误!未定义书签。
2、结构选型............................................. 错误!未定义书签。
材料截面选择 ....................................... 错误!未定义书签。
节点设计 ........................................... 错误!未定义书签。
二、方案设计................................................. 错误!未定义书签。
1.几何模型.............................................. 错误!未定义书签。
2.材料特性.............................................. 错误!未定义书签。
3.杆件截面特性.......................................... 错误!未定义书签。
三、负载模式................................................. 错误!未定义书签。
1. 竖向静力加载......................................... 错误!未定义书签。
结构设计大赛计算书
一、设计要求竞赛模型为竹质单跨桥梁结构，采用竹质材料制作，具体结构形式不限。
1.几何尺寸要求(1) 模型长度：模型有效长度为1200mm，两端提供竖向和侧向支撑。
对于竖向支撑，每边支撑长度为0-70mm。
(2)模型宽度：在模型有效长度范围内（中央悬空部分），模型宽度应不小于180mm，最宽不应超过300mm；在支座范围内，宽度不限，但不应超过320mm 。
(3) 模型高度：模型上下表面距离最大位置的高度不应超过400mm；为方便小车行驶，中央起拱高度不应超过40mm；端部支座位置处的高度不应超过150mm。
2.结构形式要求对于结构形式没有特定要求，桥面设置两个车道，每个车道宽不得小于90mm，车道之间不能有立柱、拉索一类的构件。
结构可以仅采用竖向支撑的方式，也可以采用竖向和侧向同时支撑的方式来实现约束。
3.材料(1)竹质：用于制作结构构件。
有如下两种规格：竹子规格（单位：mm）材料2 mm×2 mm×1000mm竹子2 mm×4 mm×1000mm 竹子2 mm×6 mm×1000 mm竹子4 mm×6 mm×1000mm竹子1 mm×55 mm×1000 mm竹子竹子力学性能参考值：顺纹弹性模量1.0×104MPa，顺纹抗拉强度30Mpa。
(2) 502胶水：用于模型结构构件之间的连接。
二、结构选型拱桥桥梁的基本体系之一，建筑历史悠久，外形优美，古今中外名桥遍布各地，在桥梁建筑中占有重要地位。
它适用于大、中、小跨公路或铁路桥，尤宜跨越峡谷，又因其造型美观，也常用于城市、风景区的桥梁建筑。
根据不同的分类标准，可以分为不同的类型。
按拱圈(肋)结构的材料分：有石拱桥（见石桥）、钢拱桥、混凝土拱桥、钢筋混凝土拱桥。
按拱圈（肋）的静力图式分：有无铰拱、双铰拱、三铰拱（见拱）。
前二者属超静定结构，后者为静定结构。
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结构设计与模型竞赛计算书
参赛人：090667 刘超
090827 纽敏
090829 刘彬
一．命题背景
重庆地区位于三峡库区，旧式民居中吊脚楼建筑比比皆是。
近年来的工程实践和科学研究表明，这类建筑易于遭受到地震、大雨诱发泥石流、滑坡等地质灾害而发生破坏。
自然灾害是这种建筑的天敌。
相对于地震、火灾等灾害而言，重庆地区由于地形地貌特征的影响，出现泥石流、滑坡等地质灾害的频率更大。
因此，如何提高吊脚楼建筑抵抗这些地质灾害的能力，是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吊脚楼建筑抵抗泥石流、滑坡等地质灾害为题目，具有重要的现实意义和工程针对性。
二．测试内容
以质量球模拟泥石流或山体滑坡，撞击一个四层的吊脚楼框架结构模型的一层楼面
三．模型要求
1.模型的楼层数：模型为四层吊脚楼（一层吊脚层+三层建筑使用层），模型应具4个楼面（含顶层屋面），每一个楼面的范围须通过设置于边缘的梁予以明确定义。
2.几何尺寸要求
(1)平面尺寸要求：建筑模型楼层净面积,建筑模型外包面积。
与撞击方向垂直的模型立面柱子的轴心距为。
20cm 20cm 0 0 L L 24cm24cm L
L220.5cmcm
(2)竖向尺寸要求：楼面层层高,楼面层净高。
吊脚层长柱高度，其净高不得小于，净高范围内不得设置任何侧向约束。
柱脚加劲肋不影响计算楼层高度。
模型总高度。
cmcmh 5.022 cm h 200 34 1 j h cmcm 31cm1001.5H cmcm(3)其他尺寸要求：竖向承重构件允许变截面，但需保持竖向承重构件上下连续，所有受力构件截面长边（或者直径）均不得大于。
cm5.2
3.建筑使用要求：楼面层需满足基本的建筑使用要求，应具有足够的承载刚度,楼面
层配重放置于楼面几何中心处。
在模型内部，楼层之间（底部吊脚层除外）不能设置任何妨碍房屋使用功能（指建筑使用空间要求）的构件。
4.模型固定及加载要求
(1)模型固定要求:结构模型固定于的正方形底板上，结构底部固定点位置必须在底板上的限制区域内，不得越界。
各队在主办方监督下统一安装底板，模型底部可以使用由主办方提供的热熔胶与底板连接，也可自行使用胶水连接（除此以外不得使用超出规定的其他材料或者工具）。
连接时，不允许对底板做任何开洞，切割，打磨，刮擦。
柱脚埋入热熔胶区域不得超过（注意：因模型底部固定而增加的质量，需计入模型自重）。
cmcm3333 502cm1
(2)模型加载要求：模型一层楼面承受撞击，前撞击板和后固定板必须与结构竖向承重构件在一层楼面区有效接触。
一层楼面与撞击方向垂直的两个立面需保持平整，不得妨碍前撞击板和后固定板的安装。
前撞击板和后固定板与一层楼面处的竖向承重构件的总有效接触面积不得小于2 4cm
五．计算数据
1.钢球冲力计算
钢球质量m=3kg 下落高度H=1750-350=1400mm 取冲击时间t=0.005s 冲撞会弹速度为原有的20%
由能量守恒得mgh=0.5mv*v 得v=5.24m/s
由动量定理Ft=mV2-mV1 即Ft=1.2mV 得F=3.77KN
故钢球撞击模型时冲力约为3.77KN
2.支撑住面积计算
第4层顶面荷载T1=M1g=36*9.8=352.8KN
第3层顶面荷载T2=（M1+M2）g=377.564KN
第2层顶面荷载T3=（M1+2M2）g=402.33KN
抗拉强度60MPa
第四层柱截面积A4=5.88mm*mm
每根柱等面积则每根柱子面积为1.47mm*mm
同理第三层每根柱子面积为 1.57mm*mm
第二层需考虑承受冲击力故高坡与低坡柱面积不同
上部荷载均分每根柱子承受100.58KN
钢球冲击力对高坡柱产生拉力对低坡柱产生压力根据弯矩关系得
低坡每根柱受力为104.18KN
为保证撞击前结构不失稳高坡每根柱受力为高坡柱受力依旧为100.58KN 故得低坡每根柱面积为1.73mm*mm
高坡每根柱受力为 1.57mm*mm。