第五屆結構設計大賽方案設計說明書(編輯修改稿)
2025-09-07 06:44 本頁面
【文章內容簡介】 path of load distribution and transfer in the structure. The entire stiffness of the structure is preliminary identified with the aid of finite element analysis software so as to lay a solid foundation for rod selection and structure optimization. The putation of load condition of each rod is pleted in structure detail calculation, mainly calculation of axial force and bending moment which would provide theoretical support. The structure checking putation is the final audit of the project, mainly for the stability of the structure.We would describe fabrication process of the structure as independent chapters, including bar and node production, the assembly process of main beam, the measures of connection and leveling of entire structure, Bamboo adhesiveness, by which to show the actual manufacture process from various aspects.第 2 部分 結構設計說明 結構概念設計本次比賽的題目是帶屋頂水箱的竹質多層房屋結構，所采用的材料是竹質材料，作品最終是要獲得結構質量與結構剛度的最優(yōu)組合。圖 是結構的簡化形式，主要由柱子、橫梁等基本桿件組成。其位移是柱的位移與梁位移的累加。圖 是模型的示意圖，受到靜荷載和動力荷載，在整體上是受彎模型，圖 模型的簡化圖 圖 模型、鐵塊、水箱與振動臺示意柱子可以看成是承受軸心荷載的構件，在不計軸向變形時，柱子的變形主要歸結于受水平地震作用產生附加彎矩使其受彎變形而產生的，因此可以看作是受彎構件，橫梁與樓板變形主要由于承受豎向荷載變形產生，所以，要做到結構剛度與結構質量的優(yōu)化，必須合理設計梁與柱的結構形式。從一般多層房屋建造模式出發(fā)，結合竹質材料的特性，不難判斷，作品的結構形式應該定為空間框架結構以達到承重要求，賽題還著重于地震作用分析，所以本次比賽可以認為就是一次房屋結構抗震設計的比賽。結構承受靜載和地震荷載兩種類型的荷載，在靜載加載中，附加鐵塊不超過 30kg,水箱水面高度大于 10cm，在簡化計算時可以簡化為豎向的集中荷載。結構在地震荷載中，地震波數據頻率 f 為 200Hz，全部波形時長為 205s，峰值加速度 581gal，參照結構動力學相關知識，可以將動力荷載轉變成靜力荷載分析。若通過上面的簡化方法，將結構進一步簡化為平面受力情況分析，通過假定結構的位移值，便可很容易反算出構件所需要的剛度，所需要的材料與實際情況也不會差別太大。模型的總體設計分豎向布置與模向布置?？紤]到加載是抽簽決定的，因而結構的形式必須是完全對稱的，結構的豎向桿件布置取四面中一面來分析即可（下以平面框架稱） ，橫向桿件的布置只要滿足豎向荷載可以簡單分析結構整體形式的確定取決于平面框架結構形式的確定，對于橫向支撐的設置方式可以通過驗算梁的平面外失穩(wěn)來確定其設置位置，和桿件的剛度，通過優(yōu)化確定最終的方案和截面形式。根據結構所承受的荷載類型，可以將結構的受力簡化為以下兩種形式圖 靜載作用下結構簡化彎矩圖 圖 地震作用結構簡化彎矩圖通過結構的彎矩簡圖可以發(fā)現，柱子、橫梁是主要受彎構件，為防止結構受破壞需要對柱子、橫梁這些主要構件進加固，若結構在此基礎上布置一定數量的斜撐，結構在形式上就會具有很大的合理性和優(yōu)化價值，所以結構的初步方案就是將斜撐加在柱子和橫梁彎矩為零的位置。在布置支撐中我們參照了輸變塔的斜撐布置，如下圖圖 輸變電線塔圖 、 便是初步方案平面簡化圖的結構形式。 圖 初步方案平面框架的結構形式圖 圖 結構的最初橫向布置圖在概念設計階段結構方案的確定都是定性的分析，要想得到最優(yōu)的結構仍需要從力學分析和實際加載實驗中去探索，但概念設計為結構的優(yōu)化提供了方向，其它的措施是概念設計的補充與延伸，在下面的結構優(yōu)化與結構受力特性分析中會進一步去闡述結構的特性，探索最優(yōu)的結構。 結構優(yōu)化與選型結構的優(yōu)化與選型主要體現在平面框架的優(yōu)化與選型上，在設計和制作過程中平面框架的優(yōu)化主要經歷了以下幾個過程，下面將逐步介紹。 圖 方案一 圖 方案二
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