作品名稱： 直筒褲
參賽隊伍： 俠女三人行
成員：組長: 梁志雯
組員：張穎、陳子璇
目錄一、設計說明3）
1、方案構思3）
2、結構選型3）
3、結構特色4）
二、設計方案4）
1、設計基本假定5）
2、主要構件材料表6）
三、結構設計計算6）
1、靜力分析9）
2、內力分析10）
3、計算簡圖11）
參考文獻12）
一、設計說明
根據競賽規則要求，我們從模型製作的材料抗壓特性，抗拉特性，單向簡諧動載載入形式和靜力載入大小要求等方面出發，結合節省材料，經濟美觀，承載力強等特點，採用比賽提供的木質材料，乳膠粘精心設計製作了「哥特之居」結構模型，該模型為四層房屋的梁柱體系結構。
1、方案構思
模型主要承受豎直荷載和較大的水平動載，豎直荷載較容易滿足，水平動載對結構的剛度要求較高，同時要求結構有較強的抗剪能力。
（1）本結構主要構思是想利用四根柱子的軸力來抵抗荷載的作用和**作用。
（2）設計的總原則是：盡可能的利用細桿來提高柱子的承載力，並利用木材的抗拉效能，及抗壓性能來抵抗荷載的作用。
2、結構選型
按設計要求，在樓面承受荷載情況下外加較大的水動力荷載，所以必須考慮動荷載的作用；因此，我們選擇了整體構造截面為正方形的框架結構，並且利用梁與正方形（由於膠水的緣故，貼上並不完全剛接，其實處於剛接和鉸接之間，剛接作用強一點，所以這裡採用剛接）柱子的剛性連線形成矩形框架，使結構具有較好的整體性，以便承受較大的動力荷載。
在遵守原則的前提下，我們綜合考慮各個因素設計的「哥特之居」具有以下三個創意點：
創意點一根據**剪力倒三角的分布規律，在設計時我們在柱子上設定了橫向加固木材圈相當於「箍筋」的作用。
創意點二施加預應力——在結構基礎上,進行斜拉桿的粘結，解除安裝之後即產生預應力，可以增加柱子的剛度。
創意點三在整個結構與底板的粘結處採用充實木條的底端以增加粘結面積，並且在低端採用立體方形粘結底板與柱子，以便保證此粘結端成為剛性節點。從而保證整個結構的穩定性。
3、結構特色
這個名為「哥特之居」結構是在我們製作結構對結構進行試驗的多次迴圈反覆而後的出來的結構，它凝聚了所有的試驗所得的經驗。
它的優點：
（1）從結構的外形上看，我們選擇正四邊形作為主體形狀，受力均勻，載入方便，有效利用空間足夠大。
（2）針對結構的受力特點和位移情況，選擇正四邊形柱子，並且在柱內增加了斜撐小三角形，成為我們結構一大特色。
（3）主梁與次梁杆之間相交時，節點通過端點延伸木條粘結，用膠水加固，這大大提高了斜樑的穩定性和強度。
二、設計方案
在經過小組成員多次探案跟調研後，作出以下設計方案：
1、設計基本假定
（1）竹條材質連續均勻。
（2）柱、梁之間的節點按剛節點計算，支座為固定支座。載入時豎直靜荷載為均布荷載作用在整個樓板面上，然後傳遞與次梁，主梁，柱子（假設為軸心受壓）。
（3）桿件計算時採用材料力學及混凝土結構設計原理相關計算模式。
2、模型結構圖
3、主要構件材料表及相關係數
（1）、主要承重柱，受力橫樑，次梁，撐桿尺寸與數量表。
（2）、材料的力學效能指標
3、鐵塊分布表
三、結構設計計算（ 註明：本部分為純手算，難免有紕漏，敬請老師斧正！）
根據本次比賽的載入規則，荷載有豎向靜載荷水平動載，考慮到結構尺寸所能承受荷載的能力，需對本結構進行受力分析，在進行荷載分析時將靜載和動載簡化為均布荷載，通過計算來對相對薄弱部分作相應的加固，使得材料得到充分合理的利用。
1、內力計算
單層總面積：s=18×18=324mm2
單層承受質量：m＝324×10＝3240（g）=3.24（kg）
單層重力荷載：
g＝mg=3.24×9.8=31.75（n），取g為32n
結構等效總重力荷載：
geq==0.85×4×32=108.8（n）
取水平**影響係數為1，按第一主振型近似計算，各層水平**作用為,參考模型動力計算簡圖：
可得到：
f1＝13.2n，f2＝22.4n，f3＝31.8n，f4＝41.2n
各層豎向荷載為原來一半：
n＝0.5g=0.5×32=16（n）
各層水平**作用為原來一半：
p1＝0.5f1＝0.5×13.2＝6.6（n）
p2＝0.5f2＝0.5×22.4＝11.2（n）
p3＝0.5f3＝0.5×31.8＝15.9（n）
p4＝0.5f4＝0.5×41.2＝20.6（n）
所以根據簡化後整個結構的受力情況，由結構力學求解器可得到結構的軸力圖，剪力圖，彎矩圖分別如下圖所示
彎矩圖單位n·mm軸力圖單位 n剪力圖單位 n
2、強度校核
（1）柱的強度校核
幾何特性
面積a＝6×20＝120（mm2）
慣性矩i＝20×63／12＝360（mm4）
抗彎截面模量
w＝20×62／6＝120（mm3）
a、抗抗剪強度驗算
根據由結構力學求解器所得到的軸力圖，彎矩圖知n
所以由材料力學的相關計算公式：
由彎矩產生的截面最大彎曲正應力為：
n／mm2
由軸力產生的截面最大正應力為：
n／mm2
故截面最大壓應力為：
n／mm2
因為n／mm2
所以抗壓強度足夠。
同理，截面最大拉應力為：
n／mm2
因為n／mm2
所以抗壓強度足夠
b、抗抗剪強度驗算
根據由結構力學求解器所得到剪力圖
所以截面上的最大切應力為
n／mm2
因為n／mm2
所以抗剪強度足夠
綜上，柱子的強度足夠。
（2）柱的穩定性校核
幾何特性
a＝6×20＝120（mm2）
慣性矩i＝6×203／12＝360（mm4）
抗彎截面模量
w＝20×62／6＝120（mm3）
將柱子等效為一端固定，另一端自由，故=2
柱子的軸力圖如圖所示：
引入截面的慣性半徑
a、第一層穩定性校核
=272.4>n=125.48n
所以第一層穩定性足夠
b、第二層穩定性校核
=93.6n>軸n=57.82n
所以第二層穩定性足夠
c、第三層穩定性校核
=52.8n>軸n=51.77n
所以第三層穩定性足夠
d、第四層穩定性校核
=27.6n>軸n=2.67n
第四層穩定性足夠
在計算過程中已經忽略斜桿、橫樑等構件對結構穩定性的影響，顯然斜桿、橫樑等構件有利於整個結構的穩定性，所以整個結構的穩定性足夠
2、 梁的強度校核
根據由結構力學求解器所得到的軸力圖，剪力圖、彎矩圖只，易知梁的最大彎矩為n，，
n／mm2
n／mm2
顯然強度足夠
3、 板的強度校核
板的強度校核採用混凝土設計原理中的相關計算方法
板上等效的線荷載為
所以板的剪力圖、彎矩圖如圖所示：
剪力圖彎矩圖：
：n／mm2
n／mm2
顯然小於板的承載能力，所以強度足夠
結構設計大賽計算書
臨沂市第一屆 隊員 龐念坤 林鵬劉洋劉韋競臨沂大學建築學院 根據競賽規則要求，我們從模型製作的材料抗壓特性，衝擊荷載的載入形式和靜力載入大小要求等方面出發，結合節省材料，經濟美觀，承載力強等特點，採用比賽提供的木桿和木板，502膠水粘結劑，精心設計製作了 撼天箱柱 結構模型，空間箱型柱結構為該模型的...
結構設計大賽計算書
設計說明書 1 方案構思及結構選型3 2 材料效能4 3 結構設計5 4 製作工藝6 5 特色處理7 設計計算書 1 計算方法8 2 結構建模8 3 內力計算結果8 4 有限元引數影響分析9 設計說明書 1 方案構思及結構選型 仔細閱讀完競賽細則，我們從模型設計的要求 模型製作材料的效能 載入形式和...
結構設計大賽計算書
1 結構選型 表1 結構形式優缺點的比較 結構受力明確合理，可以從荷載的傳遞方式看出 小車荷載橋面板橫樑豎直柱 橫樑兩端 支座 2 結構模型簡化與荷載分析 1 結構模型簡化 2 荷載分析 橋受的荷載主要是 小車和砝碼的移動動荷載，此處由於對軟體操作不熟悉，將載荷設定為100n的均布載荷，材料選用的是...