结构模型设计文件

第四届湖南省结构设计竞赛名称：

学校：

参赛队员：

竞赛时间：

目录

一、设计说明书

1、对方案的构思

2、对制作模型材料的分析

3、主要制作过程

二、方案图（详见后面照片）

1、结构整体布置图

2、主要构件详图

三、计算书

1、荷载分析

2、内力分析

3、承载能力估算

一、设计说明书

1、对方案的构思及框架设计

多层竹质房屋结构模型设计思路：考虑到本次的作品赛题是房屋类的构造，考虑到在现实生活中有很多类似的框架结构。而且这次竞赛的材料都是竹条，要把这些竹条搭建成房屋结构，我组觉得采用镶嵌式框架结构是最稳妥的方法。只是竹条的厚度不是很高，制作的难度会比较大。

2、对制作模型材料的分析

由于本次竞赛使用的材料是竹制的，且主要是竹条。竹条的韧性很好，抗弯曲能力比较强。但由于我们选择的是镶嵌结构，因此需要破坏竹条的内部结构，这样对竹条的韧性会有很大影响。但只要细心、谨慎操作，可把这种影响降到最低。

3、主要制作过程

首先将5mm厚15mm高600mm长的竹条作为梁结构，并在竹条上开槽。将2mm 厚的竹条置于槽内，制成楼板。柱子采用3层5mm厚的竹条粘贴而成，在一定的高度上开孔，便于梁及楼板的放置和固定。底板采用镶嵌式，使柱子与板间的结构更稳定。

二、方案图

1、结构整体布置图

作品实图

2、主要构件详图

三、计算书

1、荷载分析

材料参数：竹材的弹性模量E=1.0﹡104MPa.抗拉强度ft=60MPa。由于结构为框架结构，砝码尺寸不可忽略，假定梁上局部承受均匀分布载荷作用。题目要求每层加载20kg砝码，总共三层，共计60kg。四根柱子平均每根受力15*10=150N。每层楼板由两根长60cm的梁承受荷载。即每根梁上承重600/（3*2）=100N。

q=100/0.15=667N/m。

2、内力分析

沿梁的长度方向为x轴，可得梁的剪应力方程 :FQ=667*x*(0.15-

x/2) (0

梁的惯性矩：I=bh3/12

I=0.005*0.0153/12=1.4*10-9

梁的最大拉（压）应力бmx=Mmax*h/2I=120*0.015/1.4*10-

9=1.3MPa 1.3MPa<60MPa (满足抗拉强度)

每根柱子的压应力б=F/A=150/（0.02*0.015）=0.5MPa

许用应力为F=3.142*E*I/l2 代入数据得F=680N，680>150

故，柱子的抗压性能满足需求。

梁的剪力分布图

梁的弯矩图

当模型承受水平荷载时，由于孔不在结构质心处，因此会产生较大水平的扭矩，考虑到模型为镶嵌式，受力会相对均匀，在此就不做详细分析。现只分析竖直方向上弯矩。。

假定竖向加载后，模型的质心位于离地面0.45m高处，水平加载质量为mKg。产生的弯矩为0.9mg N*m。经计算每根柱子最大弯矩在柱子质心处为0.225 mg N*m。

整个模型制作过程至此完成。