结构设计大赛模型计算书.doc

结构设计大赛模型计算书石河子大学第四届大学生结构设计大赛作品名称:戈壁自由塔院系名称水利建筑工程学院学生姓名指导老师目录设计说明书(一)结构选型···········································3(二)材料性质:·········································3(三)制作工艺············································4(四)模型特色···········································5结构计算书(一)计算简图与内力分析·························6(二)、强度,刚度,稳定性校核·······················6三、方案图···············································7设计说明书(一)结构选型1、考虑因素:(1)、纸的抗拉压强度比较高,抗弯能力较弱,抗压稳定性差。(2)、防止整体和局部强度条件和失稳是结构方案设计的出发。(3)、加载条件是竖向的静荷载。(4)、加载时荷载容易出现偏心力,使模型偏倒。2、开始构思:在阅读了本次结构设计大赛的要求后,我们小组就开始查找资料。本次要求我们设计一个多层结构。并且是承受竖向荷载。由于尺寸的要求,模型高为600mm,顶部尺寸应满足能放200mm200mm的加载板。所以该多层结构容易在竖向荷载加载时的偏心力作用下偏倒。考虑到以上4点因素,为了使杆件结构受到的力更为合理,方案采用桁架结构体系。最开始考虑到容易倾倒,我们联想到了埃菲尔铁塔,于是我们的构思是设计顶层为竖直杆,中间是倾斜杆,底层为三个斜三棱柱,但由于节点杆件数目过多,接点不好处理,可能做出来的模型节点容易破坏。于是我们将斜杆改成了三根竖直的主柱,在底层为了防止偏倒,在外围用斜杆支撑。底层内部用三根斜杆(一段固定在主杆上,另一端把三个杆固定到一起。)为了防止受桁架的失稳问题,增加结构的整体受力性能,在竖向杆件之间用线构造“\”的斜杆和横杆联系。最终确定它高600mm,底座跨度为356mm,。如右图所示(二)材料性质:白卡纸作为模型材料,其力学性能特点是受拉性能良好,抗撕裂能力差,抗压稳定性差。将纸折成圆筒并用乳胶粘结后,可承受一定的压力,但受长细比的限制,多为压杆失稳状态的受力破坏,可承受一定弯矩。结构使用的主要材料是纸、线、胶,通过查阅相关资料,材料的力学性能指标分别见表1和表2。表1 230克白卡纸弹性模量和极限应力名称种类层数层厚/mm弹性模量/N·mm2备 (mm)拉应力(N/mm2)压应力(N/mm2) (三)制作工艺1、卷杆:(1)刚开始卷的时候,由于考虑到要把杆芯容易地拔出来,我们在杆芯上套上了一圈纸环。(2)为了不把杆件卷斜,我们在纸的中间画上了一根于边界平行的细线,让在卷的过程中直线重合。(3)在我们卷主杆时,我们三个人一起往前卷,并边卷便涂胶,涂抹要均匀,并用直尺刮平。(4)在卷细斜杆是,我们将卡纸拆成薄