1、福建農林大學金山學院創新設計計算書及說明書課 程 名 稱 科研實踐或創新設計、課外學科實踐 設 計 題 目 結構創新設計 專 業 年 級 土木工程專業2010級 姓 名、學 號 湯開清 100203006 姓 名、學 號 林文健 100203023 姓 名、學 號 陳杰 100203011 姓 名、學 號 楊平 100203071 指 導 教 師 崔廣強 成 績 日 期 2013 年 4 月 15 日 創新設計評 語該組學生在設計的過程中表現 ，能夠 完成設計任務，能夠 運用所學理論和專業知識；設計內容反映的基本概念及計算 ，設計方案 ，圖紙表達 ， 符合要求。綜合評定成績： 指導教師(簽名)

2、： 年 月 日 計算說明書目錄一、 說明書1.1、 概述·············································&#

3、183;11.2、造型構思···········································11.3、結構體系簡介···

4、····································11.4、構模型及方案特點············

5、;·······················21.5、模型材料 ·························&

6、#183;···············21.6 施工流程: ································&#

7、183;·········21.7，模型三視圖，效果圖及構件詳圖·······················2二、計算書2.1結構計算簡圖···········

8、3;·····························32.2內力分析 ···················&

9、#183;······················42.3破壞形式估計·························

10、83;···············62.4白卡紙用量·································

11、··········7三、附圖 一、說明書1.1 概述對于結構模型，穩定性起著控制作用，包括整體穩定性和局部穩定性，選擇合理有效的結構受力體系對結構模型設計有著重要意義。模型設計中，主要應考慮充分利用紙材受力性能特點。就本次創新設計而言，關鍵在于充分利用紙材受拉性能好，抗彎能力差，受壓則需要組合成柱的特點，選擇優化的結構模型，使結構模型能夠最大荷載，同時盡可能降低結構的自身重量。本結構模型根據以上思想，進行結構的構思與設計。1.2 造型構思結構設計大賽規程和使用材料的特點要求，結合現代橋梁結構的

12、特點，借鑒斜拉橋結構設計概念構思注入笨結構模型。在造型上，空間上主要采用三角形等幾何元素，注重結構的整體性。 在結構設計方面，充分根據紙材的力學性能，主要受力構件采用三角支撐，紙條牽拉，提高抗拉 抗壓能力。1.3 結構體系簡介本結構整體外型為框架結構。其造型融入三角形等美學元素，整體造型簡單、受力形式較好，符合本次創新設計課題的設計理念。結構根據課題所規定的要求，確定合理跨度和高度以后，以兩根橫桿為主要受力構件向下傳力，再利用斜拉繩和三角塊組合受力，增加剛度。根據各個部分的抗彎剛度要求，靈活選用桿的形式，合理布置橫桿的空間位置；再布置支撐桿件的尺寸大小，用于抵抗荷載傳來的偏心壓力并減小側移和變

13、形；綜合設計，形成所成模型。 1.4 結構模型及方案特點本結構模型的特點有：（1）、通過結構模型使偏心荷載有效地轉化，運用三角板盡量的去減小構件的所受的彎矩，把力均勻的傳遞給橫梁并再通過支點傳給四根支撐柱，能充分發揮構件的力學性能。模型的主要由受力構件為兩根橫桿，兩條斜拉帶，四根支撐柱以及上下各支點的三角板組成。呈框架結構平面布置，中間用橫梁，橫板增加結構的整體性。（2）、斜桿的合理設置。紙材軸向受拉壓力學性能較好，受彎性能低劣，故主要利用斜桿把豎向力轉化為各部分桿件的壓力，充分發揮下部細桿的較高受拉性能。（3）、三角板的有效添加。眾所周知三角形最具有穩定性，所以在脆弱的節點處有效的添加三角板

14、用已加強節點的強度，防止梁的彎曲變形。1.5建筑材料230克白卡3張、金萬得白乳膠一瓶、手工刀、剪刀、刷子、鉛筆以及T形尺1.6 施工流程:計算數據ð制作桿件ð制作組合構件ð拼裝結構ð拼裝空間骨架ð節點處補膠ð加工局部結構1.7，模型三視圖，效果圖及構件詳圖 （見附圖）二、計算書2.1結構計算簡圖為了便于運用結構力學求解器軟件對結構進行分析計算和數據分析，結構的節點和桿件編號如圖所示。 由所給的模型制作材料的力學性能指標：表1 230克白卡紙彈性模量名稱種類層數彈性模量(MPa)230克白卡紙156.92148.2表2 230克白卡紙

15、極限應力名稱類型層厚(mm)拉應力(N/mm2)壓應力(N/mm2)備 注230克白卡紙0.322.27.0受壓計算時需考慮長細比對穩定的影響表3 蠟線極限拉力股 數123458極限力(N)48110168207225232可知本組模型采用2層的白卡紙其彈性模量為148.2Mpa，一層的白卡紙其彈性模量為56.9 Mpa。則易得抗拉剛度為EA柱=S柱*E，而S柱(每根構件的尺寸都是由30mm高和30mm寬做成的)由幾何知識便可算得 S柱=900mm2，所以：抗拉剛度 EA2=S * E = 148.2 * 106 * 900/ 106 = 133380EA1=S * E = 56.9 * 10

16、6 * 900/ 106 = 51210而 I= bh3/12 =30*303/12=67500，所以抗彎剛度 EI1=148.2*106 *67500/106 =10003500；EI2=56.9*106 *67500/106 =38407502.2內力分析內力分析計算采用結構求解器進行計算：圖一 20kg砝碼作用在結構上的軸力圖kN圖二 20kg砝碼作用在結構的剪力圖kN圖三 20kg砝碼作用在結構的彎矩圖kN·m各個節點、單元的軸力，剪力，彎矩如表所示1 單元數據 單元數據 單元數據 單元數據2.3破壞形式估計經過內力分析，實際試驗，總結出以下破壞形式:經過內力分析，實際試驗，總結出以下破壞形式:1、梁強度不足，導致壓