塔結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)與制作方案設(shè)計(jì)

1、精選優(yōu)質(zhì)文檔-傾情為你奉上2010土木0702班2010/5/21七紙塔結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)與制作方案設(shè)計(jì)書七紙塔結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)與制作方案設(shè)計(jì)學(xué)院:建筑工程學(xué)院 班級(jí):土木0702班學(xué)生姓名：胡永波，李娉，沈淑含，張濤，戴霞霞，石金和，陳小龍指導(dǎo)老師：張寧遠(yuǎn)一、方案設(shè)計(jì)摘要： 此荷載模型主體采用直立式塔架結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)主體由剛度較大的抗彎構(gòu)件,（稱剛性結(jié)構(gòu)）和蒙皮結(jié)構(gòu)構(gòu)成，并附以片狀物（稱連接構(gòu)件）用以減少結(jié)構(gòu)變形，保證結(jié)構(gòu)剛度要求；通過對(duì)剛性構(gòu)件施加豎向荷載，并且有蒙皮、撐桿、和使互相連接的構(gòu)件成為具有整體剛度的結(jié)構(gòu)，荷載主要由撐桿和交叉連接構(gòu)件傳給支座。由于綜合應(yīng)用了剛性構(gòu)件抗彎抗壓剛度高，從而直立式塔

2、結(jié)構(gòu)可以做到結(jié)構(gòu)自重相對(duì)較輕，體系的剛度和形狀穩(wěn)定性相對(duì)較好，承受荷載的能力比較強(qiáng)等特點(diǎn)。整個(gè)模型主體由四根較長(zhǎng)剛性較好的豎直桿件，兩根短剛性豎直桿構(gòu)件和數(shù)條斜向交叉受拉構(gòu)件連接而成。該模型充分體現(xiàn)了“輕巧、實(shí)用“的時(shí)代趨勢(shì)，且結(jié)構(gòu)嚴(yán)謹(jǐn)，材料得到充分的利用，較好地實(shí)現(xiàn)了承載能力合理發(fā)揮，草料消耗恰到好處的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則。二、主要內(nèi)容：1、 主要結(jié)構(gòu)圖：2、 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案說明整個(gè)模型加載時(shí)，主要由四根長(zhǎng)柱和兩根短柱作為承重和抗彎構(gòu)件。由于整個(gè)構(gòu)件之間都是用白乳膠連接而成，所以我們將所有節(jié)點(diǎn)都處理成剛點(diǎn)。模型 在加載荷載時(shí)，因自重荷載相比外荷載很小，故為計(jì)算簡(jiǎn)便忽略其自重的影響。根據(jù)競(jìng)賽要求，對(duì)于我

3、們的模型計(jì)算時(shí)我們按最危險(xiǎn)的狀態(tài)，即滿荷載的狀態(tài)下分析模型的受力和變形狀況。 經(jīng)綜合考慮，本結(jié)構(gòu)采用下部六棱柱，上部四棱柱的空間桁架結(jié)構(gòu)，主桿（豎桿）、斜向桿和蒙皮組成，加載點(diǎn)由四根主桿支撐。整個(gè)結(jié)構(gòu)整體抗彎剛度好、自重輕、結(jié)構(gòu)構(gòu)件受力明確。四根主桿主要承受豎向荷載產(chǎn)生的軸力，以及傾覆彎矩產(chǎn)生的軸力；斜桿承受彎曲變形產(chǎn)生的形變拉力，并傳遞給主桿和支座；蒙皮主要給主桿提供側(cè)向支撐，以保證主桿受壓時(shí)的側(cè)向穩(wěn)定性。整體結(jié)構(gòu)方案見圖。 這種結(jié)構(gòu)既適合承重有適合承受水平荷載。斜桿的主要作用是抵抗彎曲變形，斜桿的工作原理是利用它抗壓為主兼抗拉能力來形成與彎曲形變相抗衡的力。制作斜桿為一段卷紙采用20cm，

4、直徑12mm。3、 荷載分析與計(jì)算簡(jiǎn)圖 1）根據(jù)設(shè)計(jì)要求和已給材料數(shù)量，我組設(shè)計(jì)出的層高從下至上一次是，140mm、140mm、140mm、140mm、130mm、120mm、110mm、70mm（頂板），基礎(chǔ)高110mm。 2）.根據(jù)高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)長(zhǎng)細(xì)比，通常取14，所以經(jīng)過計(jì)算可得柱最小直徑為10mm，結(jié)合實(shí)際情況及其它因素，我組設(shè)計(jì)主支撐柱的直徑為16mm，斜撐直徑為12mm。 3）.判斷彈性壓桿的穩(wěn)定性 .計(jì)算壓桿所能承受的臨界荷載Fpcr,而其取決于桿件本身，是一個(gè)定值。根據(jù)歐拉公式得： Fpcr=2EI(l)2 Imin=64D4-d4=64164-15.44 =455.8mm4

5、 E=148.2Mpa =0.7 （干端固定一端鉸支桿件） I=140mmFpcr=2EI(l)2=2148.2455.8(0.7140)2=69.38NFpcrFp 時(shí)，壓桿處于不平衡狀態(tài)。由上所得：Fp=Fpcr=69.38NA為柱的實(shí)際面積A=（D2-d2)4=4162-15.42=14.8mm2=FpA=69.3814.85Nmm27Nmm24、 承載力估算 由于結(jié)構(gòu)的承載抗彎能力和結(jié)構(gòu)的制作工藝有關(guān)，故無法通過計(jì)算獲得。而理論的計(jì)算值又遠(yuǎn)大于實(shí)際的承載和抗彎能力，承載能力的估算有理論計(jì)算獲得不實(shí)際。經(jīng)試驗(yàn)初步定承載能力值:10kg荷載。5、 參賽感想 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)有關(guān)的競(jìng)賽在我院舉行的第

6、一屆，在我們看來這是一個(gè)對(duì)我們土木學(xué)生很有意義的一個(gè)平臺(tái)，結(jié)合所學(xué)，來展示我們自己對(duì)結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)和理解。這是我們初學(xué)者的一個(gè)機(jī)會(huì)，我們比賽時(shí)的身份就是工程師，對(duì)于給定的條件設(shè)計(jì)出我們自己的完美結(jié)構(gòu)。當(dāng)然對(duì)于第一次參加的我們來說，剛開始感覺很難，因?yàn)槲覀冇X得無從下手，上課講的知識(shí)好像都用不上，專業(yè)的知識(shí)我們還很欠缺，即使有想法，如何做出來也是一個(gè)難題。但是我們知道，這個(gè)競(jìng)賽是一個(gè)團(tuán)隊(duì)的比賽，我們單個(gè)人可能并不是全能的，但團(tuán)隊(duì)的七個(gè)人優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的話，這個(gè)團(tuán)隊(duì)就是一個(gè)成功的團(tuán)隊(duì)。 通過做模型讓我們總結(jié)了，在比賽章程中，一般會(huì)給出模型尺寸的限值。當(dāng)未直接給出限值時(shí)，可通過加載條件間接加以確定。如對(duì)于構(gòu)造長(zhǎng)

7、度而言，過短不利于加載平臺(tái)的有效支承，過長(zhǎng)則增加結(jié)構(gòu)自重；對(duì)于高度而言，過小不利于結(jié)構(gòu)豎向剛度的保證，過高則影響加載試驗(yàn)，也增加了結(jié)構(gòu)的自重；對(duì)于寬度，一般受加載方式的限制。因此，模型的尺寸應(yīng)保持在一定范圍內(nèi)，通過理論分析和模型試驗(yàn)取得各方面的平衡。經(jīng)過做模型和計(jì)算我們發(fā)現(xiàn)了很多問題。例如這次我們的模型在制作時(shí)時(shí)就遇到了很大的問題，如何將柱子直徑控制在一定范圍內(nèi)，做到粗細(xì)大致相同，如何組裝，計(jì)算時(shí)如何分析，如何受力分析，如何簡(jiǎn)化計(jì)算等問題。遇到問題時(shí)就需要充分發(fā)揮我們的團(tuán)隊(duì)精神，分析問題所在，一起尋找解決問題的辦法，在你感覺山重水復(fù)疑無路之時(shí)，只要你堅(jiān)持走下去，總會(huì)有柳暗花明又一村的，突破瓶頸之后會(huì)有鳳凰涅盤重生的感覺。所以完美的模型絕非一朝一夕之功。 通過這次比賽，讓我們對(duì)所學(xué)的課程有了更深一層次的理解和掌握 ，同時(shí)也讓我們都懂得了團(tuán)隊(duì)精神在合作時(shí)的重要性