结构设计大赛设计方案与计算书
浙江省第五届大学生结构设计大赛计算书(一等奖)
“千年龟壳”屋盖结构模型设计方案学院名称XXXXXXXXXX专业名称土木工程学生姓名XXX 、XXX 、XXXX指导老师XXXXXXXXXXXXX联系电话XXXXXXXX浙江省大学生结构设计竞赛组委会二OO六年十月一、设计说明书根据竞赛规则要求，我们从模型的用材特性、加载形式和制作方便程度等方面出发，采用社会上收集的易拉罐罐体、用改性丙烯酸酯胶作为粘结剂，精心设计制作了“千年龟壳”屋盖模型。
刚与柔的完美结合是这个模型的最大特点。
1、结构体系主体为张弦梁的结构体系：屋面板和方型梁的组合，作为张弦梁的压弯系统，承担结构的整体受弯、受压和抗剪；单根铝片作为张弦梁的受拉系统，承担下部拉力；方型薄壁杆作为张弦梁的中间撑杆，协调上述两者共同工作，承受压力。
2、截面选择用U型加两侧翼缘和面板黏结组成完整的箱型截面，让屋面板参与整体受力，产生蒙皮效应；铝条抗拉能力强，因此采用简单的“一”字型截面；撑杆受压，采用方型既有利于稳定，又有利于与上部箱型梁的紧密连接。
3、节点设计支座处：采用封闭箱型局部加固端部，保证能承受较大的支座反力；采用双层材料在梁底夹住铝条，保证铝条不因受拉而产生支座处突然脱开。
加载处：将连接拉环的铝条，从方型薄壁撑杆中穿过后，直接粘贴于方型梁顶，加载时荷载通过拉环和铝条直接作用于梁上。
合理的模拟了现实中张弦梁的工作状态。
4、制作处理在制作过程中使模型整体向上微拱，使梁尽可能受压力而少受弯，有利于梁的稳定和减少挠度。
5、设计假定（1）材质连续，均匀；（2）梁与梁之间结点为刚结；梁与撑杆之间的连接为铰结；撑杆与下部拉条之间为铰结；屋盖支座为简支；（3）屋盖本身质量不计；加载时，荷载以集中力的形式作用在指定的九个节点处。
（4）杆件计算时采用钢结构的计算模式；根据以上假定，通过结构力学求解器建立计算模型，所得的内力和位移作为构件设计的依据。
二、方案图1．模型结构图“千年龟壳”效果图“千年龟壳”仰视图模型实物图2．结构整体布置图左视图(2-2)左视图(1-1)仰视图节点5节点74.截面详图梁撑杆杆撑拉条三、计算书 1 .结构选型采用“丰”字交叉式张弦梁结构形式。
结构设计大赛计算书
结构设计大赛计算书结构设计大赛计算书结构设计大赛是一项旨在考察参赛者对于结构设计原理和实践能力的比赛活动。
参赛者通过设计、计算和模拟结构的方法，展示自己的创造力、工程素质和解决问题的能力。
本文将从浅入深，从设计思路到实际实施，介绍结构设计大赛的相关内容。
首先，结构设计大赛的成功与否与参赛者的设计思路有着密切的关系。
设计思路是指在结构设计过程中，参赛者根据任务要求和限制条件，通过合理的分析和策略，形成一种可行的设计思想。
参赛者应该注重综合考虑结构的安全、经济和实用性，灵活运用不同的结构设计方法，如梁结构、桁架结构、柱状结构等，以满足工程要求。
其次，结构设计大赛的计算工作至关重要。
参赛者需要根据设计思路，对结构进行力学分析和计算。
力学分析包括结构的受力情况、应力分布和变形特征等。
参赛者需要熟练掌握结构力学的相关原理和计算方法，如静力学、动力学和弹性力学等。
通过准确的计算，可以充分评估结构的可靠性和安全性，为设计提供科学依据。
此外，参赛者还需要利用计算机进行结构的模拟和优化。
计算机辅助设计（CAD）和计算机辅助工程（CAE）技术的应用，能够帮助参赛者快速生成结构模型，并进行力学仿真和优化计算。
参赛者可以通过不断调整结构参数、材料选型和构件布置等，寻找最佳的设计方案。
同时，计算机模拟也可以为结构设计提供详细的结果数据，方便参赛者进行结果分析和展示。
最后，结构设计大赛还强调参赛者对于结构实施的指导意义。
结构设计不仅仅是理论上的构思和计算，更需要考虑实际的施工和使用情况。
参赛者应该重视工程实践，了解结构施工工艺和材料特性，提供合理的施工指导和建议。
只有结构设计与实际实施相结合，才能确保设计方案的可行性和有效性。
综上所述，结构设计大赛是一项需要参赛者具备全面能力和创新思维的活动。
通过设计思路、力学计算、计算机模拟和实施指导四个方面的全面考察，参赛者可以充分展现自己的结构设计才能和应对问题的能力。
希望广大参赛者能够在结构设计大赛中充分发挥自己的潜力，为工程领域的发展贡献力量。
(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。
郑州大学结构设计大赛设计书
郑州大学结构设计大赛作品名称：保钓桥参赛单位：郑州大学土木工程学院参赛成员：指导教师：⏹目录：◆设计说明1.作品名称……………………………………………………2.结构选型……………………………………………………3.结构尺寸确定…………………………………………………4.结构模型制作及节点构造的设计……………………………◆方案图◆计算书一、计算思路1.结点…………………………………………………………………..2.单元…………………………………………………………………….3.支座……………………………………………………………………4.荷载加载…………………………………………………………………5.计算工具…………………………………………………………………..二、具体计算1.计算简图 ........................................2.结构建模……………………………………………………3.内力计算…………………………………………………三、结构分析◆总结和感想●设计说明1. 作品名称保钓桥（以此表达我们的爱国热情）2. 结构选型一般较大跨径的桥梁，常采用刚桁架桥梁，我国比较有名的桁架桥梁有：武汉长江大桥（三联3*128m连续桁架梁），南京长江大桥（三联3*160连续钢桁梁），九江长江大桥，香港青马大桥以及芜湖长江大桥等【南京长江大桥】联系到本次比赛模型制作的具体要求：模型为纸制单跨简支结构(150g/㎡)，结构形式不限，结构模型计算净跨800mm，中部承受集中力。
众所周知，纸的材料性能较差，尤其是抗弯和受剪能力，但纸制柱形构件抗拉和抗压能力较强，为尽量避免使构件承受弯矩和剪力，充分发挥材料的抗拉、抗压能力，我们采用了桁架桥梁的形式，桥梁上部和下部主桁架是主要承重结构，在竖向荷载作用下，各杆件主要产生轴向力（但由于节点的刚性，杆件中也产生较小弯矩，设计时需注意）。
根据比赛设计的承重的特殊性(中部垂直受力)，我们将桥梁设计成上承式双层层面结构。
桥梁结构设计大赛计算书
桥梁结构设计大赛计算书桥梁结构设计大赛计算书大赛名称：桥梁结构设计大赛主办单位：XXX大学桥梁工程学院比赛时间：2022年X月X日比赛地点：XXX大学校园一、比赛背景桥梁是人类交通和基础设施建设中不可或缺的重要组成部分。
为了推动桥梁工程的研究和创新，促进优秀人才的培养，XXX大学桥梁工程学院决定举办桥梁结构设计大赛。
本次大赛旨在通过参赛选手的创新设计和计算能力，提升桥梁结构设计水平，促进桥梁工程的发展。
二、参赛要求与规则1.参赛对象：本次比赛开放给全国范围内的高校本科生和研究生报名参加。
2.作品要求：参赛作品需为原创桥梁结构设计方案，并附有详细的计算书。
作品形式不限，可以是CAD图纸、模型或电子文档。
3.评审标准：评审将综合考虑桥梁结构的创新性、安全性、经济性和可行性。
参赛作品需符合国家桥梁设计规范和相关标准。
4.参赛费用：参赛选手需按规定缴纳报名费用，并提交参赛申请表和相关证明材料。
三、计算书要求与内容1.计算书编写：参赛作品需附有详细的计算书，包括结构设计的计算过程、参数选择、荷载计算、受力分析、构件验算等内容。
2.计算方法：计算书应使用合理的计算方法和软件工具，确保计算准确性和可靠性。
参赛选手需在计算书中说明所采用的计算方法和工具。
3.材料选择：计算书中需详细说明所选用的材料性能参数、强度设计值、安全系数等，并合理选择材料，以确保桥梁结构的强度和稳定性。
4.荷载计算：计算书中需对桥梁结构所受的静载荷、动载荷和温度荷载进行详细计算和分析，确保桥梁结构在各种工况下的安全性能。
5.构件验算：计算书中需对桥梁结构各个构件进行验算，包括钢梁、混凝土梁、桩基等。
验算应满足设计规范的要求，确保构件的强度和稳定性。
四、奖项设置与评选方式1.奖项设置：本次大赛设一、二、三等奖各若干名，并颁发优秀组织奖、最佳创新奖等特别奖项。
2.评选方式：评审团将对参赛作品进行评审和打分，综合考虑结构设计、计算书质量、创新性等因素进行评选。
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。
华南理工大学第五届全国结构设计大赛计算书
第五届全国大学生结构设计竞赛
1. 结构选型
1.1 方案构思
本次比赛的题目十分贴近实际，既要考虑结构的重量又要考虑结构的抵抗静载的能力及在地震 下的抗震能力，要求在工程中保证结构的强度、刚度和稳定性的前提下，设计出安全又经济的方案。 因而，方案构思从结构强度、结构抗震、结构优化等方面，对结构的本质进行思考。
制作用料
材料用量大
材料用量小
总结：经过这部分的分析及相关的试验验证，本结构最终选取了直柱式结构（保证顶部具有更 大的面积承受更多的荷载）及柔性楼板体系。在保证承载面积的情况下，利用柔性楼板和载重物相 结合，更好地达到消能耗能的目的。
2
第五届全国大学生结构设计竞赛
②支撑形式的比较
对角中心支撑
偏心支撑
4.3.1 模型试验 ...................................................................................... 22 4.3.2 试验小结 ...................................................................................... 28 5. 模型加工图 .................................................................................................... 29 6. 铁块布置图及水箱注水重量........................................................................ 32 结语 ..................................................................................................................... 34
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(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。
结构设计参赛作品-塔吊结构模型设计方案
参赛作品塔吊结构模型设计理论方案目录目录 (2)1．设计说明书 (3)1.1方案构思 (3)1.2结构选型 (3)2.材料性能与制作经验 (4)2.1 材料力学性能指标 (4)2.2 制作经验 (4)3．计算书 (5)3.1 计算模型整体效果图 (5)3.2 结构计算假定和各个单元物理参数 (5)计算假定 (5)3.3 构件截面尺寸 (5)3. 3 结构计算简 (6)4. 结语 (10)1．设计说明书本塔吊以纸和线为材料，充分利用线的弹性作用。
而现代结构讲究结构与建筑美学相适应，在满足结构功能的同时体现建筑美，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，具有极强的视觉冲击与震撼，体现了力与美的完美结合。
以创新为支点，撑起未来的希望。
1.1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。
我们的结构采用上面一个三三角形，作为一个支撑单元，撑起整体。
塔身共有4根主承重杆件，塔顶有3根主选柱子作为首要支撑，整个结构外观简洁、新颖，赋予塔吊以生气。
1.2结构选型初步设计时仔细的考虑了传统结构形式和材料用量，得出初步的方案采用以竖杆为主要承重杆件承受竖向荷载，辅以截面较小的斜向和水平支撑来承受水平荷载。
整体是一个近似实体塔吊的结构，本着大赛的宗旨，创新，我们将塔吊的吊臂结构制作成两部分，一个支点撑起整个吊臂，两个部分相互承载，将杆件的能力发挥的最大，主杆件连接多用三角形，三角形稳定，连接时保证a、b、c 三点在一条直线，防止加载时偏心。
拉力大的地方用纸带。
我们的连接点都是刚结点，超静定模型比较稳固。
下面支座主杆件之间用撑杆件连接，整体连接有几个优点：（1）杆作为支撑杆可以有效增加结构抗扭刚度，减小结构水平位移。
（2）外形简洁大方。
（3）杆件的数量明显减少，节点加工方便。
（4）从整体看结构比较对称，简单稳定。
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。
辽宁省普通高等学校本科大学生-多层结构设计大赛计算书
2016年辽宁省大学生结构设计竞赛计算书作品名称：参赛学校：参赛队伍：参赛队员：指导教师：目录目录 (2)1 概念设计 (1)1.1设计思路 (1)1.2结构选型 (1)1.3方案效果图 (5)2 计算设计 (5)2.1 材料力学性质参数 (5)2.2 计算简图 (5)2.3 静力分析 (6)2.4 动力分析 (7)3 构造设计 (9)3.1 梁柱节点 (9)3.2 斜撑节点 (10)3.3 交叉斜撑节点 (10)4 模型加工图及材料表 (11)4.1 模型加工图 (11)5 小结 (12)6参考文献 (12)1 概念设计1.1设计思路本次竞赛设计内容为多层结构，根据竞赛所给模型制作要求以及加载条件等内容，我们的模型设计思路如下。
（1）根据模型竖向尺寸以及截面尺寸要求，我们选用四根长为1000mm、截面边长10mm的通长纸筒作为框架柱，每个结构层选用四根长220mm、截面边长8mm的方纸筒作为横梁，该竖向构件加水平构件定义出了我们模型的基本框架形式。
（2）根据加载要求，该模型顶部需要承担10kg的竖向荷载，竖向加载稳定后，要继续进行冲击荷载加载，因此我们采用截面边长8mm的纸筒作为斜撑，来增加框架结构的平面内以及平面外稳定，提高模型的刚度，减小位移。
（3）根据评分标准，我们在保证模型加载成功的基础上，尽可能降低模型质量，柱采用变截面卷法，根据受力特性纸筒分别采用单层和双层卷法。
我们将结构形式选定为梁柱框架体系外加平面内以及平面外斜撑。
1.2结构选型在确定结构模型设计总体思路后，我们借助有限元分析软件进行模型杆件受力变形定性分析，并结合模型加载试验，逐步完善优化我们的模型，达到位移与质量最优结合。
模型优化过程如图1所示：图1 模型结构优化过程第一种模型形式，纯梁柱框架，共五层，梁柱之间无任何斜撑。
该结构只竖向加载，将荷载换算作用在平行两根梁上，ABAQUS计算结果如下图2所示。
从位移计算结果可以明显看出，该结构在竖向荷载作用下，柱（竖向杆件）发生较大挠曲变形，特别是顶部两层。
结构设计大赛计算书
结构设计计算说明书
1、结构选型
结构受力明确合理，可以从荷载的传递方式看出：
小车荷载→桥面板→横梁→竖直柱→横梁两端→支座
2、结构模型简化与荷载分析
（1）结构模型简化：
（2）荷载分析：
桥受的荷载主要是：小车和砝码的移动动荷载，此处由于对软件操作不熟悉，将载荷设置为100N的均布载荷，材料选用的是桦木代替比赛所用的桐木，另外软件里备用材料选的是ABS塑料。
2、内力分析计算
以下是用软件Inventor得到的应力分析图。
3、构件的安全系数分析
4、结论
假设在该结构下梁中心处受到均布100N作用时，上面梁受到最大压应力为16.78MPa,实际条件提供为桐木，因此应该和Inventor软件分析的结果类似。
况且考虑到实际情况，不可能
一直承受100N的均布载荷，所以实际承载应该可以满足要求。
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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。
这是由于木材内部的缺陷导致的，桐木截面面积越大，截面越对称，所含的缺陷对弹性模量E 的影响越小。
因此，我们取拉伸弹性模量E=600MPa, 平均拉伸许用应力[σ]=30MPa.① 桐木强度指标的离散性大，变异性强。
由于内部结构不均匀导致的应力集中所致。
尤其是抗拉强度，因此受拉杆件宜采用较大的安全系数。
② 桐木在受压时，在某个较小力值范围内会产生很大的变形;当变形到达一定数值时，桐木所能承受的压力急剧增大，但此时变形却很小。
桐木为各向异性材料，顺纹方向与横纹方向受力性能差异较大。
制作中要避免横纹受力。
2.压缩试验 1）5×6压缩1E =F*L(l *A)=750*35/(5*6*2.6)=336.51MPa,[1σ]=750÷30=25MPa ；2E =F*L(l *A)= 800*35/(5 *6*2.9)= 321.84MPa ，[2σ]=800÷30=26.67MPa ；3E =F*L(l *A)=650*35/(5*6*2.8)=270.83MPa 。
3[]σ=650÷30=21.67MPa ；E =309.69MPa ，平均压缩许用应力[σ]=24.45MPa. （2）3×5压缩1E =F*L(l *A)=280*30/(3*5*1.85)=302.7MPa ，[1σ]=280÷15=18.67MPa ；2E =F*L(l *A)= 300*30/(3 *5*2.25)= 266.7MPa ，[2σ]=300÷15=20MPa ；3E =F*L(l *A)=495*30/(3*5*2.6)=380.7MPa ，3[]σ=495÷15=33MPa ；E =316.65MPa ，平均压缩许用应力[σ]=23.89MPa.综上，对于较短的杆，其抗压强度模量约为310MPa. 平均压缩许用应力[σ]=20MPa.3.压杆试验 （1）5×6压杆1E =F*L(l *A)=680*130/(5*6*3.15)=935.46MPa ，[1σ]=680÷30=22.67MPa ；2E =F*L(l *A)= 900*130/(5 *6*3.4)= 1.15GPa ，[2σ]=900÷30=30MPa ；3E =F*L(l *A)=675*130/(5*6*3.3)=886.32MPa ，3[]σ=675÷30=22.5MPa ；E =989.64MPa ，平均压缩许用应力[σ]=25.0MPa. （2）3×5压杆1E =F*L(l *A)=95*110/(3*5*0.5)=1.393GPa ，[1σ]=95÷15=6.33MPa ；2E =F*L(l *A)= 115*110/(3 *5*1.2)= 702.78MPa ，[2σ]=115÷15=7.67MPa ；3E =F*L(l *A)=110*110/(3*5*1.3)=620.51MPa ，3[]σ=110÷15=7.3MPa ；E =905.43MPa ，平均拉伸许用应力[σ]=7.1MPa. 对于较长的杆，其抗压强度模量约为950MPa.3．弯曲试验实验所用木板截面尺寸为b=15,h=6，所以z I =3bh /12=2704mm .综上所述，桥梁中，较长杆，如桥面长杆，所用的抗压强度模量E=950MPa, 抗压刚度EA=950×610×36×610-=34200N弯曲刚度EI=950×610×4612×1210-=0.103N ·2m ；较短杆，如支撑杆，所用抗压强度模量E=310MPa ， 抗压刚度EA=310×610×36×610-=11160N弯曲刚度EI=310×610×4612×1210-=0.033N ·2m 。
拉伸许用应力[σ]=30MPa ，压缩许用应力[σ]=20MPa. 安全因素s=1.5.(二) 载荷分析本桥为悬索式和拱桥结合的桥梁模型,全桥荷载主要包括静载和动载两个方面,静载包括梁体自重,桥面板自重和拱体自重,动载即小车的自重以及小车行进过程中所产生的冲击力。
1. 桥梁和桥面板自重 查阅有关资料,取桐木密度ρ=0.3g/3cm为了计算方便, 把梁看成为 100×12.4×1.0cm 的桐木板；大赛要求在桥面上搭载一自重为2.8Kg 的桥面板，桥体和桥面板自重应简化为一均布荷载q.m 桥=100×12.4×1.0×0.3g=0.372Kg G 桥=m 桥×g=0.372×9.8=3.645N G 板=2.8×9.8=27.44Nq= (G 板+G 桥)/L=﹙27.4+3.645﹚/100=0.031N/mm 。
2. 小车自重大赛中最终小车的自重为8Kg,将小车自重简化为一组集中力1P 和2P , 1P =2P =(8×9.8)／2=39.2N, 轴距 D=154mm 。
(三) 内力分析因为桥梁为静不定结构，当小车在左半侧或右半侧运行时，产生的剪力和弯矩对另半部分的正应力和剪应力影响较小，可以将桥分为左右两部分分别当作简支梁处理。
又由于右侧长度为700mm 大于左侧长度300mm ，故右侧能承受小车的载荷，左侧一定能承受相应的载荷。
所以，只对右侧简支梁进行内力分析。
右侧简支梁受力图如下：其中12P P 是运动载荷，设1P 距离左边1端的距离为x （0<x<546mm ）， 由10M =∑，求得右端铰支座的约束力2F =19.47+0.112x （N ），0yF=∑，求得左端铰支座的约束力1F =80.63-0.112x （N ）。
最大弯矩出现在2P 作用点，当x=214.2mm 时，有最大弯矩maxM =11660.3N ·mm=11.66N ·m.(四) 强度校核小车距立柱214.2mm 时，运用Smsolver 计算钢架结构内力图如下：轴力图从图中可以看到，最大轴力FNmax=-304N和303N,拉应力最大值σ=FNmax/A=8.44MPa<[σ]/1.5=20MPa，校核通过压应力最大值σ=FNmax/A=8.44Mpa<[σ]/1.5=13.3MPa，检验合格。
剪力图弯矩图最大弯矩Mmax =-436N·mm，弯曲正应力σ=Mmax/Wz=12MPa<[σ]/1.5=14.67MPa，校核通过。
(五)结束语以上是我们组的计算，由于我们的所学有限，经验不足，设计之中必然有些不周之处和些许误差，希望指导老师指正不足之处。