結(jié)構(gòu)設(shè)計大賽作品計算書

“千年龜殼”屋蓋構(gòu)造模型設(shè)計方案學(xué)院名稱XXXXXXXXXX專業(yè)名稱土木工程學(xué)生姓名倪興惠指導(dǎo)老師XXXXXXXXXXXXX聯(lián)系電話XXXXXXXX浙江省大學(xué)生構(gòu)造設(shè)計競賽組委會二OO六年十月一、設(shè)計闡明書根據(jù)競賽規(guī)則規(guī)定，我們從模型的用材特性、加載形式和制作方便程度等方面出發(fā)，采用社會上收集的易拉罐罐體、用改性丙烯酸酯膠作為粘結(jié)劑，精心設(shè)計制作了“千年龜殼”屋蓋模型。剛與柔的完美結(jié)合是這個模型的最大特點。1、構(gòu)造體系主體為張弦梁的構(gòu)造體系：屋面板和方型梁的組合，作為張弦梁的壓彎系統(tǒng)，承當(dāng)構(gòu)造的整體受彎、受壓和抗剪；單根鋁片作為張弦梁的受拉系統(tǒng)，承當(dāng)下部拉力；方型薄壁桿作為張弦梁的中間撐桿，協(xié)調(diào)上述兩者共同工作，承受壓力。2、截面選擇用U型加兩側(cè)翼緣和面板黏結(jié)構(gòu)成完整的箱型截面，讓屋面板參加整體受力，產(chǎn)生蒙皮效應(yīng)；鋁條抗拉能力強(qiáng)，因此采用簡樸的“一”字型截面；撐桿受壓，采用方型現(xiàn)有助于穩(wěn)定，又有助于與上部箱型梁的緊密連接。3、節(jié)點設(shè)計支座處：采用封閉箱型局部加固端部，確保能承受較大的支座反力；采用雙層材料在梁底夾住鋁條，確保鋁條不因受拉而產(chǎn)生支座處忽然脫開。加載處：將連接拉環(huán)的鋁條，從方型薄壁撐桿中穿過后，直接粘貼于方型梁頂，加載時荷載通過拉環(huán)和鋁條直接作用于梁上。合理的模擬了現(xiàn)實中張弦梁的工作狀態(tài)。4、制作解決在制作過程中使模型整體向上微拱，使梁盡量受壓力而少受彎，有助于梁的穩(wěn)定和減少撓度。5、設(shè)計假定（1）材質(zhì)持續(xù)，均勻；（2）梁與梁之間結(jié)點為剛結(jié)；梁與撐桿之間的連接為鉸結(jié)；撐桿與下部拉條之間為鉸結(jié)；屋蓋支座為簡支；（3）屋蓋本身質(zhì)量不計；加載時，荷載以集中力的形式作用在指定的九個節(jié)點處。（4）桿件計算時采用鋼構(gòu)造的計算模式；根據(jù)以上假定，通過構(gòu)造力學(xué)求解器建立計算模型，所得的內(nèi)力和位移作為構(gòu)件設(shè)計的根據(jù)。二、方案圖1．模型構(gòu)造圖“千年龜殼”效果圖“千年龜殼”仰望圖模型實物圖構(gòu)造整體布置圖4.截面詳圖三、計算書1.構(gòu)造選型采用“豐”字交叉式張弦梁構(gòu)造形式。構(gòu)造以“三”為主受力，“︱”為次受力合理性和實用性:張弦梁構(gòu)造綜合應(yīng)用了剛性構(gòu)件抗彎剛度高和柔性構(gòu)件抗拉強(qiáng)度高的優(yōu)點，構(gòu)造能夠做到構(gòu)造自重相對較輕，體系的剛度和形狀穩(wěn)定性相對較大，因而能夠跨越很大的空間。創(chuàng)新性:1．模型結(jié)合了普通的雙向井字交叉張弦梁構(gòu)造和單向張弦梁制做簡樸、受力明確等優(yōu)點，克服了雙向井字交叉張弦梁雙向協(xié)同工作困難的缺點。2．對次受力方向的一榀張弦梁（b）做了特殊解決。制做時對主受力方向的三榀張弦梁（a）的拉索的繃緊程度不不大于b的拉索，因此在加載時b較a后屈服破壞，從而予以a足夠的側(cè)向支撐確保，盡量發(fā)揮a的受力性能。并且b的設(shè)立對減小中間撓度效果明顯。具體工作原理以下：2．荷載分析根據(jù)本次比賽的加載規(guī)則，考慮最不利狀況取三個40N集中荷載同時作用。因素以下：加載過程中可能會由于加載鏈的長短和原來掛鉤的長短，造成加載有先后。但是，其先后不會相差很大，最多相差20N(在第一種20N的砝碼作用上去時)，與三個40N的同時作用相比較，后者更為不利。另外在加載時會存在一定的動力效應(yīng)，及加載時的不均勻性等不利因素的影響，采用在制做時適宜加強(qiáng)構(gòu)件的方法，計算時不予考慮。3．計算簡圖與內(nèi)力分析（1）主張弦梁(a2)簡圖40N40N40Na.彎矩圖(N*mm)34．08291．66291.66 b.剪力圖(N)1.441.29-1.29-1.44c.軸力圖(N)-107.85-106.44-106.44-107.85-21.29-42.58114.64108.55108.55114.64d.位移圖(豎向值mm)-1.975-2.427-1.975-1.926-2.293-1.926（2）主張弦梁(a1、a3)簡圖40N40N40Na.彎矩圖(N*mm)-474.11-474.11-1257.87b.剪力圖(N)-2.348.66-8.662.34c.軸力圖(N)-114.32-113.40-113.40-114.32-34.02-22.68122.14113.97113.97122.14d.位移圖(豎向值mm)-1.757-4.320-1.757-1.678-4.258-1.678內(nèi)力分析成果：梁的最不利組合為：，，撐桿（Z1—Z3、Z7—Z9）的最大軸力為：撐桿（Z4、Z6）的最大軸力為：撐桿（Z5）的最大軸力為：拉索：4．強(qiáng)度，剛度，穩(wěn)定性校核已知材料：鋁質(zhì)易拉罐側(cè)面，厚0.11mm改性丙烯酸酯膠粘劑（AB膠）材料性質(zhì)：經(jīng)實驗測的材料的極限抗拉強(qiáng)度為236N/mm2,屈服強(qiáng)度fy=190N/mm2,設(shè)計強(qiáng)度f=180N/mm2，抗剪強(qiáng)度=104N/mm2。(1)梁：由內(nèi)力分析可知,最不利組合為：截面特性：滿足規(guī)定。由于梁與屋面板緊密黏結(jié)，能夠確保其整體穩(wěn)定性。另外，在梁上集中荷載作用處，采用局部加厚等構(gòu)造方法以滿足局部強(qiáng)度的規(guī)定。(2)撐桿（Z1—Z3、Z7—Z9）由內(nèi)力分析可知：截面特性：滿足規(guī)定。（3）撐桿（Z4—Z6）其中Z4、Z6的，。Z5的，。滿足規(guī)定。滿足規(guī)定。（4）拉條抗拉強(qiáng)度驗算：滿足規(guī)定。（5）支座處剪力驗算:已知梁的截面性質(zhì)：，滿足規(guī)定。另外支座處局部壓應(yīng)力采用局部加強(qiáng)方法確保。