结构大赛心得

1.背景与现状?

关于?

结构设计大赛，相信我们还比较陌生，甚至对于整个湖北省而言，土木类的设计大赛都是? 一个空白。而看看兄弟院校，远如清华大学，同济大学，浙江大学，上海交通大学，东南? 大学，大连理工大学，华南理工大学，近如湖南大学等，以及一些地区，如华东地区，华? 南地区，北京市，浙江省，湖南省均举办过多届结构设计大赛。大赛的内容，一般为给定? 某种材料，要求在一定时间内设计并制作出一个结构，通过承载能力试验，以荷重比最大? 者优胜，再综合考虑各项因素决出获奖等级。材料，南方一般采用白卡纸，北方偏向于木? 材，至于结构，诸如高层建筑模型，简支桥梁模型，大跨屋架模型等。此类大赛是一个很? 好的创新平台，可惜我们学校，包括武汉市，湖北省一直没有举办过。有鉴于此，在经过? 第一届全国大学生结构设计大赛的试水后，学院也将举行此类比赛。由于是第一次，精盐? 缺乏，各项工作有考虑不周的地方，望大家见谅。好了，闲话打住，进入正题。?

（我学校是湖北的，就针对湖北的来说）?

2.结构体系概述?

纵观当今高层建筑结构体系，一般有：?

框架结构（缺点：侧向刚度小，侧移较大）?

框--剪结构体系（缺点：对结构设计大赛而言，自重较大）?

巨型桁架结构体系（经典案例为香港中银大厦，由贝聿铭设计，全楼可以说是结构美?

和建筑美的统一。建筑即结构，结构即建筑。三角形的受力简洁明快，巨型立柱对角布置? ，使得抗倾覆力臂达到最大，而从底到顶不断缩进，使得结构受力极为合理。这是我最喜? 欢的建筑之一）?

筒体结构体系（西尔斯大厦应该说也是建筑和结构统一的又一著名案例，成束筒向上?

逐渐截断，简单却又完美，我最喜欢的建筑之二）?

框筒结构体系（著名的建筑如汉考克大厦，核心筒+斜撑）?

......?

其余的就不多说了，一般的书上都有。采用何种结构体系完全凭个人喜好，但是请记? 住，结构才是考虑的重点，勿花过多精力在建筑上。并且在准备过程中需要贯穿始终的核? 心词是：荷重比和侧移。因此“轻质高强”是目标。因本文的重点在于拓宽大家的思路，? 故一般的结构不再详述。下面进入主题（赫赫，看得不耐烦了吧，口水话比较多）。?

3.思维的发散与创新?

土木工程发展到现阶段应经比较成熟，在现有的结构体系中想有所创新甚有难度，颠?

覆创痛固然勇气可嘉，但不现实。这里通过分析竞赛所提供的材料，结合第一届全国大赛? 的有意义的启发，提出如下几点，望有助于大家进一步解放思想，发散思维。?

3.1?利用材料特性的发散思维?

白卡纸，装饰外墙用的硫酸纸以及蜡绳。常规的想法是：以白卡纸作主要受力构建，?

硫酸纸装饰外墙，而蜡绳一般不予考虑。我想，这一届校内比赛大部分也是这种做法。现? 在，我们换一种思维考虑：?

（1）?分析蜡绳的性质。受拉强，不能受压。利用这一特性，可以作出一个全张力结? 构。利用柱子受压，绳子受拉。但是不推荐往这方面考虑，原因是比较困难，现有所学的? 知识还不足以作出这类结构。并且世界上这种全张力的高层建筑仅有概念设计，并无实例? 。他的困难还在于其施工。绳子节点出的固定问题，以及类似砼的应力松弛问题都难以解? 决。综上，希望大家不要耗过多的精力在蜡绳的应用上。?

（2）?硫酸纸是否只能用来做装饰而不能作为主要构件参与结构受力？?答案为否。在?

第一届全国大学生结构设计大赛中获一等奖的东南大学的“蒙皮结构”可以说是本次比赛? 的最大亮点，也是最有创意的地方。简洁的厂房体型，简单的四根柱子，外墙用硫酸纸包? 一圈，使四周密封，形成蒙皮结构，在承受侧向荷载的时候，整个外墙面传递荷载，传力? 途径多样，模型本身很轻，制作工艺简单，受力性能良好，无疑是比赛中最优秀的结构。? 另外一个也利用了硫酸纸受力的结构是南京工业大学的“升”（没有记错吧），三道硫酸?

* 2006-8-14 03:12

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纸长条斜着隔几层螺旋设置，受侧向力作用的时候，长条受拉，虽然在贺载试验中失败，? 但是其思想依然可以借鉴。?

3.2?从施工工艺上的发散思维?

普通的做法类似于预制构件装配式施工（：（施工方面的术语都忘了），即：先制作?

构件，然后进行装配。而下面介绍的几个案例则类似于现浇施工，节点处的强度有较好的? 保证。（案例均取自于第一届全国结构设计大赛）?

案例一：特等奖得主，来自浙江大学的模型，结构受力部分为“A”型，在顶部增设附?

属结构以满足150mm*150mm的加载面要求。从结构上看，该方案并无任何突出之处，但是其? 让人惊叹的地方是施工工艺。通过与他们的交流得知其独特的施工方法。该结构可分为两? 榀平面框架，均成A型（简化表示），施工者对每个A型框架整体制作。现作出柱梁，然后? 拼成A型的内核，接着在外表粘一层白卡纸，同过精确定位，将外面的白卡纸又裁成A型，? 再通过梁与另外一榀框架连接形成结构。从外表看，整个结构犹如现浇得整体，小巧而美? 观，节点处粘结不牢的问题自然消除。（ft，说不清楚，估计你们也没看懂，将就一下，? 问问他们吧，很值得学习的施工方法）?

案例二：三峡大学的一个方案与特等奖模型在施工上也有相似之处。梁，柱是由多层?

白卡纸粘结而成的实体，整体施工，节点处强度有很好的保证。?

案例三：同济大学的一个一等奖模型。结构是最常见的那种，框架+支撑。其特点在于?

两个斜撑在节点处的连接。一般做法是先做两根斜撑，然后利用白乳胶与柱连接。这种做? 法的缺点是经常由于不小心使某根斜撑脱落。而同济这组的做法是直接做一根长的斜撑，? 然后折一下形成两根斜撑（注意，没有折断）。接着在弯折处与柱连接形成节点。其外观? 虽然不漂亮，但是实用。?

案例四：在全国比赛之前，浙江大学校内举办过预选赛，听说有一种施工方法让人am? azing。一个小组中有一个是医学系的，他们用针管吸入白乳胶，再注入需要连接的地方，? 以保证节点处的强度。?

3.3?消除扭转的发散思维?

常规做法是从结构上考虑。可以通过在非受力方向设置支撑以增加整个结构的抗扭能?

力。将思维发散一下，还可以从构件上考虑，增大构件的几何尺寸，从而增强其抗扭能力? ，甚至可以达到不加斜撑的目的，从而减轻自重。?

以上阐述了一些不同于平常的做法，希望对大家有帮助。下面简单讲一下方案上需重?

点考虑的几点：?

（1）模型简单与复杂的取舍。?关键是找到矛盾的结合点；?

（2）支撑的加减哲学。加--整重，减--承载力不够，需仔细琢磨；?

（3）结构的抗扭。前已述及；?