設(shè)計理念方案

TOC\o"1-5"\h\z\o"CurrentDocument"設(shè)計說明書2\o"CurrentDocument"1.1團隊簡介2\o"CurrentDocument"研究背景和意義2\o"CurrentDocument"結(jié)構(gòu)的構(gòu)思和結(jié)構(gòu)的選型2\o"CurrentDocument"方案圖42.1模型局部三維圖4\o"CurrentDocument"2.2模型三視圖5主要構(gòu)件圖5\o"CurrentDocument"計算書63.1荷載分析6\o"CurrentDocument"3.2內(nèi)力分析63.3整體結(jié)構(gòu)變形分析8\o"CurrentDocument"3.4材料預(yù)算93.5材料的力學(xué)性能9\o"CurrentDocument"研究中存在的問題及反思9設(shè)計說明書1.1團隊簡介我們是來自水利水電10-2班的隊伍，我們的組員參加了好幾屆的建模比賽，橋梁的，結(jié)構(gòu)的。我們擁有對建筑的熱愛，有對建模的熱情，在我們的內(nèi)心里希望用自己的雙手創(chuàng)造最完美，最亮麗，最牢固的結(jié)構(gòu)建筑。當(dāng)然，實現(xiàn)的可能性是我們考慮的重點，對于任何的一個結(jié)構(gòu)都是需要通過實踐的檢驗，對此我們在參賽的過程中也反復(fù)論證，左右比較，最終確定出一個設(shè)計方案。相信我們的團隊會帶給大家一個不一樣的精彩。1.2研究背景和意義結(jié)構(gòu)建模大賽鼓勵我們理論與實踐的結(jié)合，讓我們學(xué)生通過大賽將書本的理論引向?qū)嵺`，通過對力學(xué)的基本知識的綜合運用和團隊的共同協(xié)作，提高我們的創(chuàng)新意識和合作能力。在我們參加結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽前，結(jié)構(gòu)的概念對于我們而言只限于書本。但是結(jié)構(gòu)大賽使得我們認識了更多這方面的內(nèi)涵。在這次結(jié)構(gòu)的設(shè)計和模型的制作中我們的經(jīng)驗就如我們的模型那般從滿身缺陷到逐步完善。期間我們的思想也經(jīng)歷了一個從浮躁到鎮(zhèn)靜的過程。觀察了各個著名的建筑和實體的模型以后，我們就模仿實物把初步模型鎖定了。真正的制作也便開始了，隨之而來的卻是眾多不可預(yù)知的問題的不斷涌現(xiàn)和解決。有設(shè)計和實際的沖突，有結(jié)構(gòu)材料應(yīng)用和桿件制作方面的困難，還有就是結(jié)點上的處理等都是我們必須克服的，在一個又一個模型的建立和推翻，盡管道路是曲折的，但是我們有信心，也最終克服了。我們的隊伍也在一次又一次的建模過程中不斷成長。優(yōu)化結(jié)構(gòu)不僅是我們理解了力學(xué)內(nèi)涵，更是對實際的工程和人民安全有重大的保障。1.3結(jié)構(gòu)的構(gòu)思和結(jié)構(gòu)的選型世界上比較著名的結(jié)構(gòu)都成為了我們的參考對象，對于這次比賽的大跨屋類型的，我們首先對一些常見的結(jié)構(gòu)進行分析比較，選出比較適合本次比賽的結(jié)構(gòu)。以下是幾種結(jié)構(gòu)的分析比較：1.桁架結(jié)構(gòu)桁架結(jié)構(gòu)(Trussstructure)中的桁架指的是桁架梁，是格構(gòu)化的一種梁式結(jié)構(gòu)。由于大多用于建筑的屋蓋結(jié)構(gòu)，桁架通常也被稱作屋架。各桿件受力均以單向拉、壓為主，通過對上下弦桿和腹桿的合理布置，可適應(yīng)結(jié)構(gòu)內(nèi)部的彎矩和剪力分布。由于水平方向的拉、壓內(nèi)力實現(xiàn)了自身平衡，整個結(jié)構(gòu)不對支座產(chǎn)生水平推力。桁架梁和實腹這樣無論是抗彎還是抗剪，桁架結(jié)構(gòu)都能夠使材料強度得到充分發(fā)揮，從而適用于各種跨度的建筑屋蓋結(jié)構(gòu)。隔靈活，自重輕，節(jié)省材料；活地配合建筑平面布置的優(yōu)要較大空間的建筑結(jié)構(gòu)；框架結(jié)構(gòu)體系的缺點2.框架結(jié)構(gòu)框架建筑的主要優(yōu)點：空間分具有可以較靈點，利于安排需為：框架節(jié)點應(yīng)由多根桿件按照一定的網(wǎng)格形式通過節(jié)點連結(jié)而成的空間結(jié)構(gòu)。具有空間受力、重量輕、剛度大、抗震性能好等優(yōu)點；缺點是匯交于節(jié)由多根桿件按照一定的網(wǎng)格形式通過節(jié)點連結(jié)而成的空間結(jié)構(gòu)。具有空間受力、重量輕、剛度大、抗震性能好等優(yōu)點；缺點是匯交于節(jié)點上的桿件數(shù)量較多，制作安裝較平面結(jié)構(gòu)復(fù)雜。力集中顯著；框架結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度小，屬柔性結(jié)構(gòu)框架，在強烈振動作用下，結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生水平位移較大，易造成嚴(yán)重的非結(jié)構(gòu)性破壞，不適宜建造高層建筑，框架是由梁柱構(gòu)成的桿系結(jié)構(gòu)，其承載力和剛度都較低，特別是水平方向的但也是有限的3.網(wǎng)架結(jié)構(gòu)設(shè)計方案的可行性，很大程度上取決于結(jié)構(gòu)體系的合理選擇。經(jīng)過幾種結(jié)構(gòu)分析，再加上來自埃菲爾鐵塔和本校圖書館菁菁學(xué)院大廳上的頂棚網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的靈感，最終確定了我們的模型結(jié)構(gòu)。如下圖方案圖2.1結(jié)構(gòu)的局部三維效果圖主梁架支撐柱腳2.2模型三視圖T字梁計算書3.1荷載分析本節(jié)構(gòu)承受的荷載除本身自重主要是水平方向和豎直方向的荷載作用，由于輸電塔的自重較輕與水平荷載和豎直荷載相比可以忽略不計。所以。再內(nèi)力分析中只要考慮水平荷載和豎直荷載的作用。豎直方向的作用等于把力分配到四根主要支撐柱上。然后在A點進行水平方向的作用，此結(jié)構(gòu)等于把單方向水平拉了所產(chǎn)生的扭力轉(zhuǎn)化為對結(jié)構(gòu)的一種拉壓形式，為了加強結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性，所以在結(jié)構(gòu)的部分處加了許多桁架，由于短小的桿件過多，為了計算方便，我們對實際結(jié)構(gòu)進行了簡化處理進行分析，而在后面的強度與剛度分析中給與保守的設(shè)計，來彌補這一點，以滿足水平和豎直荷載的要求。經(jīng)過反復(fù)試驗證明，該模型最大承載力30kg。3.2內(nèi)力分析為了方便分析，在計算中做出一些假定：I柱的底端視為固定端II各接點處視為剛接III所有梁視為梁單元為了方便分析，將結(jié)構(gòu)簡化為下圖運用軟件分析其受力如下彎矩圖豎向加載變形如下圖結(jié)構(gòu)位移計算的一般公式△=Z』M+F/+〒搭0^ds-IFRKCk荷載作用下的位移計算的一般計算公式A=ZfEMpds+￡j—ds+￡j3dsEIEAGA桁架A習(xí)工ds=￡FnFnpLEAEA桁梁混合結(jié)構(gòu)A=￡jMMpds+IFNFNP1EIEA經(jīng)計算和實驗，本模型位移小1cm，符合要求。3.4材料預(yù)算本結(jié)構(gòu)中主要用到的材料如下表

用途尺寸(長mm*寬mm*厚mm)數(shù)量材料用量第一層主梁T字梁*6*622*6和2*4第二層主梁中T字梁*6*612*6和2*4第二層主梁邊角鋼型*6*622*6和2*4柱腳三角形結(jié)構(gòu)42*6和2*4主梁間層四面體結(jié)構(gòu)162*2側(cè)邊斜桿102*4斜支撐斜桿T字形44*4表3-1材料預(yù)算表3.5材料的力學(xué)性能材料規(guī)格截面尺寸(mm)抗拉強度(MPa)彈性模量(GPa)W222*233.13.93W424*231.73.03W626*230.72.98W55155*128.42.80W55255*226.42.704.研究中的問題和反思動手制作的時候，我們沒有設(shè)置好角度，或者說由于我們的