【www.myl5520.com--自荐书】
结构模型计算书
篇一:竹皮结构模型
第十届结构模型设计大赛承载组
计
算
书
作品名称：扶摇而上
队伍名称：九万里
参赛人员：
日 期：2016年4月19日
目录
一、设计说明 ......................................... 1
1、赛题分析 .......................................... 1
2、结构选型 .......................................... 1
3、结构特色 .......................................... 3
二、方案设计 ......................................... 3
1、设计基本假定 ...................................... 3
2、模型结构图 ........................................ 4
3、主要构件材料表 .................................... 5
三、结构设计计算 ..................................... 6
1、连续梁计算模型 .................................... 6
2、单跨计算模型 ...................................... 9
3、侧向支撑计算模型 ................................. 11
4、桥面计算模型 ..................................... 13
四、结构分析总结 ...................................14
一、设计说明
根据竞赛规则要求，我们从桥梁受小车移动荷载作用影响，桥梁材料主要承受压力、拉力和剪力等特性出发，考虑动载惯性力施荷和静力加载较大等情况，同时结合节省材料、经济美观，最不利面优化等原则，根据比赛提供的竹质材料和502胶水粘接材料，确定本组参赛的桥梁模型为桁架结构梁式桥。
1.赛题分析：
通过精读赛题，我们一致认为此次模型最关键的地方有三处：
1：山体模型与桥梁模型的连接方式。为了最大限度地减轻模型质量，我们的桥梁宽度决定采用120mm宽度，在搭接部分采用老师的建议，做一个“夹子”，夹住搭接平台。
2：桥梁的长度，形状以及河流的位置。桥梁曲线部分长2467mm,约占桥梁总长度的78%，河流所经地不能设立支撑，此处应根据小车运动过程中桥梁的受力情况进行分析，选取支撑点及确定不同支柱的承载力。竹皮结构模型。
3：桥梁的整体质量与强度。比赛中，模型的质量占了60%的分数，因此，在保证结构稳定性的前提下，小车的质量是最关键的部分。鉴于竹皮具有良好的抗拉性能，因此重心更多的放到抗压性上。
2.结构选型：
整体概念：在尺寸符合比赛规则的前提下，坚持轻质、高强、可靠的原则，本结构桥梁以虎口为起点隧洞为终点，整个桥段约3177mm，其中弧线段2472mm，直线段705mm;起点与终点的高差通过均匀爬坡完成，爬升坡度约为4o；将桥墩设置在河流两侧各两对，尾段跨中一对，同时适当增加柱间支撑；为了满足桥梁抗弯刚度及抗剪的要求，我们选择了变截面桁架梁，梁底部以弧段呈现；桥梁两端与踏板搭接处以槽型的“夹子”加固搭接，以防脱落。
- 1 -
①结构外形
结构概念图
典型跨段概念图
- 2 -
②材料截面选择
本结构支撑选用T形梁，矩形结构，具有良好的刚度，桁架部分用角钢进行连接，既轻质，又能满足强度的要求。在受拉部分利用竹皮自生的优势，用条状细竹皮链接构件。杆件截面尺寸会根据受力情况进行调整，以在满足刚度条件下最大限度减轻质量。
具体的材料截面及使用情况见主要构件材料表。
③节点设计
3、结构特色
（1）模型跨间梁为桁架结构，受力简单明了易于分析，适合存在多种复杂荷载的情况，同时梁截面惯性矩大抗弯刚度好。
（2）模型应用了T型构件和角钢形构件，充分减轻了构件的重量，又保证了构件的强度。
（3）桥梁跨段下部做成弧形结构，充分利用了竹皮的抗拉性能。
三：方案设计
1、设计基本假定
（1）桥面连续均匀，忽略结构自重。
- 3 -
竹质多层塔式结构
篇二:竹皮结构模型
附件2：长安大学2014年大学生结构设计竞赛赛题
竹质多层塔式结构
一、竞赛模型
竞赛模型为多层塔式结构模型，采用竹质材料制作，具体结构形式不限。模型包括小振动台系统、上部多层结构模型和屋顶铁块三个部分，铁块通过热熔胶固定于塔顶，多层结构模型由参赛选手制作，并通过螺栓和竹质底板固定于振动台上，图1给出了一示意性结构图。
二、模型要求
2.1几何尺寸要求：
(1) 底板：塔式结构模型用胶水固定于模型底板上，底板为33cm×33cm×8mm的木板，底板用螺栓固定于振动台上。
(2) 模型大小：模型总高度H应为70-110cm，允许误差为±5mm。总高度为模型底板顶面至塔顶(模型顶面)上表面的垂直距离，但不包括塔顶铁块的高度。模型底面尺寸为22cm×22cm的正方形平面，塔顶不得小于12cm×12cm的正方形平面，即整个模型需放臵于该正方形平面范围内，模型底面外轮廓与底板边缘应有足够的距离以保证螺栓能顺利紧固。
(3) 楼层数：模型层数不限，底板视为模型第一层楼板。顶层楼面须通过设臵于边缘的梁予以明确定义。
(4) 楼层净高：每个楼层净高应不小于22cm。楼层净高是指该楼层主要横向构件顶部与其相邻的上一楼层主要横向构件底部之间的最小距离。若底板上设臵有地梁，则第一层净高需自地梁顶部开始计算；若无地梁则从底板顶面开始计算。柱脚加劲肋、隅撑及其他外立面构件不影响计算楼层净高。
(5) 使用功能要求：楼层应具有足够的承载刚度，各层空间应满足使用功能要求。在模型内部，楼层之间不能设臵任何横向及空间斜向构件。
(6) 楼层有效承载面积：楼层范围为各承重分区最外围楼层梁构件所包络的平面，不包括模型内部核心筒区域。在楼层范围内与楼面构件直接接触的铁块的覆盖面积定义为楼层有效承载面积，模型顶层的有效承载面积不得小于24 cm2。模型顶面为平面，应满足安全放臵铁块的要求。
图1 模型立面示意图(单位：mm)
图2模型底板示意图(单位：mm)
2.2模型及附加铁块安装要求：
(1)利用热熔胶将附加铁块固定在顶层上，可在顶层设臵固定铁块辅助装臵，但辅助装臵和铁块不能超出楼层范围且不能直接跟柱接触。
(2) 提供的铁块为底边12cm高18cm的四棱锥，重量约为6.83 kg。
三、 加载设备介绍
结构模型采用WS-Z30小型精密振动台系统进行模拟水平地震作用的加载，考察模型承载力。振动台系统的主要组成部分及相关参数信息如下（详情可参见竞赛材料及设备介绍附件2）：
水平振动台：型号：WS-Z30-50
指标：水平台尺寸：506×380×22mm，荷载：30kg，重量：11.5kg，材料：铝合金LY12。
功能：承载实验模型。
激振器：型号：JZ-50
指标：工作频率：0.5～3000Hz，最大位移：±8mm，激振力：500N，重量：28kg
功能：使水平台振动竹皮结构模型。
图4 水平振动台和激振器
功率放大器：型号：GF-500W 图5 功率放大器
指标：失真度：<1%，噪声：< 10mV，输出阻抗：0.5Ω，工作频率：DC～10000Hz， 输出电流：25A，输出电压：25V，功率：500VA，供电电压：220VAC，尺寸：44x48x18cm，
重量：18g
功能：为激振器提供输出功率
四、加载与测量竹皮结构模型。
4.1 输入地震波：
本次竞赛采用振动台单方向加载，通过输入实测地震动数据模拟实际地震作用。振动台输入的地震波取自2008汶川地震中什邡八角站记录的NS方向加速度时程数据，原始记录数据点时间间隔t为0.005s，即数据采样频率f为200Hz，全部波形时长为205s，峰值加速度581gal。截取原始记录中第10s~42s区间内的数据，并通过等比例调整使峰值加速度放大为1000gal，作为本次竞赛加载所用的基准输入波，如图6所示，其数据文件如附件3所示。
图6 竞赛加载所用的基准输入波（32s）
4.2 荷载施加方式：
由于加载设备限制，模型试验仅在单一水平向施加地震作用，模型的抗侧体系应在计算书中阐述清楚。试验时模型放臵方向按照安装底板标识(A或B，如图2中所示) ，通过抽签挑边确定。
竞赛加载共分三级进行。在三级加载中，通过控制加载设备输入电压和地震波数据采样频率获得具有不同输出峰值加速度和不同卓越频率的地震波，以全面检验模型对于不同强度和频谱成分地震波作用下的承载能力。加载时功率放大器的增益(Gala)旋钮统一调至90度标识，此时三级加载的设备输入电压和数据采样频率控制值如下表所示：
器测量得到，此时，振动台面上的竹模型附加了24块小铁块，台面位移未超限。实际输出的台面加速度峰值会因模型结构型式、附加铁块重量及布臵方式的不同而存在一定差异。
4.3 台面振动加速度峰值的测量：
在对每个模型的每一级加载过程中，都通过传感器对台面振动加速度进行实测。本次竞赛采用的加载设备所允许的台面最大位移为±8mm，若一些模型在加
载过程中，振动台台面位移超限，致使台面与限位装臵撞击，产生高频加速度分量，将会对结果产生影响。因此实测的台面振动加速度将经过滤波处理后输出，设定加载设备的滤波限值为低通20Hz。加载过程中，将实时显示该级加载下台面振动加速度的峰值I，用于最终模型效率比的计算（参见第七项：评分标准）。 注：如因台面位移超限而引起的结构不良反应符合4.4所列情况，均判加载失败。
4.4 模型失效评判准则：
在进行加载时，出现下列任一情形则判定为模型失效，不能继续加载。同时，将上一个加载级别视为该模型实际所能通过的最高加载级别，并作为模型效率比计算的依据（参见第七项：评分标准）。
(1) 第一级加载时：模型中的任一构件出现破坏；
(2) 第二级加载时：模型的主要构件——梁和柱中任一构件出现破坏；
(3) 第三级加载时：模型整体或任一楼层发生坍塌或任一柱脚脱离底板；
(4) 每一级加载过程中有铁块脱落。
上述失效准则中的“构件破坏”定义为构件出现明显开裂、断开或者节点脱开。
五、模型材料
竞赛期间，承办方为各队提供如下材料及工具用于模型制作。
(1) 竹材：用于制作结构构件。有如下两种规格：
竹材规格 款式
1250×430×0.50mm 本色侧压双层复压竹皮
1250×430×0.35mm 本色侧压双层复压竹皮
1250×430×0.20mm 本色侧压单层复压竹皮
竹材力学性能参考值：弹性模量1.0×104MPa，抗拉强度60MPa。
(2) 502胶水：用于模型结构构件之间的连接及水箱与模型的固定。
(3) 热熔胶：用于铁块与模型的固定。
(4) 模型底板：底板厚度约8mm，长与宽分别为33cm和33cm。底板上除预设孔洞外，不得另行钻孔。
(5) 制作工具：美工刀、钢尺、砂纸、锉刀、改锥、小型锯子。
六、模型现场安装、加载及测试步骤
6.1赛前准备：
(1) 模型称重：将制作好的模型（不含底板、铁块）称重（精度0.1g）；
(2) 将模型安装在底板上，并将铁块固定在模型上；
(3) 进行高度测量，测出每一层的垂直高度hi；测出模型实际总高度H；以上高度计量单位均为cm；
(4) 得到入场指令后，迅速将模型及底板运进场内，安装在振动台上，紧固螺栓，固定水箱，准备进行加载。赛场内安装时间不得超过10分钟；
结构设计大赛赛题
篇三:竹皮结构模型
附件1
第十届中国石油大学（华东）结构设计大赛
-----竹质单层网壳结构设计
一 竞赛题目
三十多年来，空间结构在中国取得了巨大的发展，从早期的平板网架至网壳，到索穹顶、膜结构、张弦梁结构、弦支穹顶等。这些结构体系中，网架及网壳最早广泛应用，也是目前量大面广的结构形式。本次结构设计大赛赛题在第10届全国大学生结构设计大赛赛题（天津大学）基础上适当修改，要求设计能够承受一定竖向荷载的竹质单层网壳结构模型。
二 模型要求
总体模型由支承结构模型、制作的屋盖模型和作为底座连接用的承台板三部分组成。图1、图2为总体模型三维透视图和总体模型布置图。 （1）给定的承台板 承台板为实木板，总厚度20～30mm，尺寸1800×2400mm，柱底轴网尺寸1200×1800mm，轴线交点处必须设四个角柱，1轴及2轴上两柱间不得设柱。A轴及B轴上两柱间可由各队另行设柱，数量不限，但其偏轴尺寸不得超过限定边界。承台板标高为±0.00m，尺寸详见图1。
（2）上部结构
上部结构包括多立柱支承结构、屋盖结构、屋面维护结构，柱顶标高不超过1150mm，轴网尺寸范围内屋盖净空不低于850mm。屋面维护结构覆盖面积（水平投影面积）不小于1300×1900mm。
结构的所有构件、节点及连接部分通过给定竹材与502胶水手工制作完成。结构模型底部采用502胶水固定于木质承台板上。
三 材料及工具
1．竹材，竹材规格及数量如表1所示。竹材参考力学性能指标如表2所示。 2．用于模型制作的502胶水和制作工具（美工刀、卷尺等）需各队自备。
表1 竹材规格及用量
图1
图2
四 模型加载及评判
模型加载采用静加载的形式完成，加载装置及荷重悬挂于屋盖下方，并通过四个连接点与
屋面结构相连接。在制作过程中，屋盖结构中应留出四个位置以固定竖向加载装置，建议设置在纵向和横向两个方向的三分点处。
荷重为标准加载块，比赛时由参赛队指定一名参赛队员施加荷重。模型须进行两次加载实验，第一级加载为2kg荷载（包括小车荷重和配重）、第二级加载为4kg荷载（包括小车荷重和配重）。每队加载成绩由各级加载成功时，计算所得荷重比分数和竖向位移分数组成。施加竖向荷载时量测屋面中心位置处的竖向位移。
加载时，根据以下情况进行评判：
1．模型安装后，模型出现投影线内偏或外偏超过20mm，不予加载，参赛模型加载项成绩为零；
2．加载时，立柱及屋面结构发生整体倾覆、垮塌等，导致荷重块掉落，此次加载级及以后加载级成绩为零（即第二级加载出现此情况，加载项成绩算第一级加载成功的成绩）； 3．每级加载时，当模型结构完整，但出现以下操作失误时，即认为本级加载失败（若此情况发生在第一级加载，则第一级加载失败，模型进入第二级加载）：
1）指定测点处的竖向变性过大，超过允许位移，屋面板起皱；
2）由于局部加载处破坏，导致整个加载机构脱落；
五 评分项及评分标准
5.1 模型评分项及分值
模型评分项共六项，总分100分，其中包括： （1）计算书以及设计说明——10分 （2）结构选型与制作质量——10分 （3）现场表现——5分 （4）模型质量——25分 （5）模型承载力——25分 （6）模型刚度——25分 5.2 评分标准
（1）计算书以及设计说明——10分
计算内容的完整性、准确性 6分 图文表达的清晰性、规范性 4分
注：计算书要求包含：结构选型、主要构件详图、计算简图、荷载分析、内力分析、位移分析、
承载力估算等。
（2）结构选型和制作质量——10分
结构合理性和创新性 6分 模型制作质量与美观性 4分
（3）现场表现——5分
赛前陈述 3分 现场答辩 2分
（4）模型质量——25分
根据式（a）计算模型得分K1
K1=25×Mmin /M （a）
式中，Mmin为所有参赛队中最轻模型的质量，M为本队模型的质量。
（5）模型承载力——25分 根据式（b）计算模型得分K2
K2=25×N/Nmax （b）
式中，Nmax为所有参赛队模型中最大的加载荷重，N为本队模型的加载荷重。
（6）模型刚度——25分
根据式（c）计算模型得分K3
K3=25×fmin / f （c）
式中，fmin为所有参赛队模型中最小的竖向变形，f为本队模型的竖向变形。
储运与建筑工程学院
土木工程系
2016.5
竹高跷结构模型设计书
篇四:竹皮结构模型
兰州大学第八届结构模型设计大赛设计方案
项 目 名 称： 竹高跷结构设计模型
队 伍 名 称：土木年华组合
项 目 完 成 人： 庞凯敏 周梦龙 马佐伟 所 在 学 院： 兰州大学土木工程与力学学院 完 成 时 间 ： 2014年 4月17日
竹高跷作品
设计人：庞凯敏 周梦龙 马佐伟
1.设计构思
1.1 竞赛赛题分析
1.本次竞赛要求制作竹高跷模型，模型整体包括竹高跷模型和踏板两个部分。
2.踏板固定在竹高跷模型顶面上，将来自参赛选手的荷载通过踏板A、
B、C三处实木条传递至模型。踏板由组委会提供。
3.竹高跷模型由参赛队使用组委会提供的材料及工具，在规定的时间、地点内制作完成，其具体要求如下：
（1）模型采用竹材料制作，具体结构形式不限。
（2）制作完成后的高跷结构模型外围长度为400mm±5mm，宽度为150mm±5mm，高度为265mm±5mm；模型结构物应在下图所示的阴影部分之内。
（3）模型底面尺寸不得超过200mm×150mm的矩形平面。
4踏板由组委会提供，其结构及尺寸如下图所示。
踏板结构的面板为中密度板，面板上固定有A、B、C三根实木条，通过热熔胶与竹高跷模型固定。
参赛选手用热熔胶将参赛鞋固定于踏板上，踏板上设有4个直径为
15mm通孔供穿绕系带（系带由组委会提供），以进一步固定参赛鞋（参赛鞋由各参赛队自备，建议选用类似轮滑鞋的可以保护踝关节的高帮鞋）。
图2 踏板结构图
踏板与竹高跷模型固定后的模型整体高度应为300mm±5mm
。
如图3所示。在踏板与模型连接处的外侧（图3中的a、b处）允许增加构造物以进一步提高连结强度，构造物的高度不得超过10mm。
5.材料：
（1）竹材，用于制作结构构件。竹材规格及数量见下表. 竹材规格及数量 竹材名称
竹材规格
1250×430×本色侧压双层复压5张
竹皮
430×本色侧压双层复压6张
竹皮
430×本色侧压单层复压5张
竹皮 数量 0.50mm 1250×0.35mm 1250×0.20mm
注：竹材力学性能参考值：弹性模量1.0×104MPa，抗拉强度60MPa。
（2）502胶水，10瓶（规格25克），用于模型结构构件之间的连接。
1.2模型设计思路
1.模型主要承受竖直动荷载和静荷载，要求模型有较强的抗压性能。
按设计要求，在踏板承受较大的竖直动荷载和静荷载，因此，我们选择了整体构造截面为梯形的框架结构，并且利用支撑，使结构具