/大連理工大學(xué)第十二屆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)說(shuō)明書(shū)作品名稱(chēng)龍門(mén)吊參賽隊(duì)員專(zhuān)業(yè)名稱(chēng)目錄TOＣ\o"1—3"＼h＼z＼ｕＨYPERLIＮK＼ｌ”＿Toc２770９90２6”HYPＥＲＬINK一、概念設(shè)計(jì)?2ＨYPERLINK\l"＿Ｔoc２7７099028＂（一）方案構(gòu)思 2HYPＥRLINK\l”_Toc27709９02９＂(二)結(jié)構(gòu)選型方案比較?２HYPERLＩNＫ\l＂＿Toｃ２７7０9９030"１。設(shè)計(jì)方案1?2HYPＥRLＩNK＼ｌ”_Toｃ277099031＂2.設(shè)計(jì)方案2 4ＨYPERLINＫ＼l"_Ｔoｃ277０99０32”３。設(shè)計(jì)方案3?5(HＹPERＬＩＮＫ(三)荷載分析 13（四）位移分析?13HYPERLINK\l＂_Ｔoc27７099０50”(五)承載能力的優(yōu)化與極大值估算?１5ＨYＰERLIＮK\l”_Ｔoｃ27７0９９043”三、構(gòu)造設(shè)計(jì) 16四．小結(jié).。．...。.。.．。..。。。。．.．.．．．.。.。。...．..。。。。。．。。．．..．。。。..。．。.。．。．.。。。.。。．.。...。．．。.．.。．.。。．.。．.．..。．．。．18 ?一、概念設(shè)計(jì)方案構(gòu)思本次設(shè)計(jì)競(jìng)賽主要有三個(gè)方面的技術(shù)要求：=1\＊GB3①模型制作材料模型制作材料為組委會(huì)統(tǒng)一提供的23０克巴西白卡紙、鉛發(fā)絲線(xiàn)(鞋底線(xiàn)）和白膠.不得使用組委會(huì)指定以外的其它任何材料,否則將直接取消其參賽資格,并在賽會(huì)中通報(bào).=2＼＊GB3②模型輪廓尺寸限定模型正立面投影限制在如圖１所示陰影范圍內(nèi);側(cè)立面投影限制在圖2所示陰影范圍內(nèi)。提交模型時(shí)，參賽學(xué)生應(yīng)使用賽會(huì)的固定裝置、模型驗(yàn)收模具進(jìn)行試安裝,以確認(rèn)模型符合尺寸要求,并取得參賽資格.此外，為保證能夠在模型上表面施加移動(dòng)荷載，模型的上表面應(yīng)具備足夠的硬度及平整度。=3\*GＢ3③模型柱腳錨固構(gòu)造為保證模型能可靠地錨固于加載試驗(yàn)裝置臺(tái)面,制作模型時(shí),嚴(yán)格按照賽會(huì)規(guī)定限位器的尺寸制作模型柱腳。結(jié)構(gòu)選型方案比較框架結(jié)構(gòu)是指由梁和柱以剛接結(jié)或者鉸結(jié)相連接構(gòu)成承重體系的結(jié)構(gòu),即由梁和柱組成框架共同抵抗使用過(guò)程中出現(xiàn)的荷載。本次結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽為正是以框架結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)為背景,承受較大豎向荷載，基于這些原則，我們做了如下的探索。１.設(shè)計(jì)方案1:由于結(jié)構(gòu)在自由端受到豎直荷載的作用,可知在外圍一側(cè)結(jié)構(gòu)受拉,內(nèi)側(cè)受壓。已知白卡紙的抗拉強(qiáng)度約為抗壓強(qiáng)度的3倍,所以外側(cè)用單層桿連接，內(nèi)側(cè)用雙層雙桿進(jìn)行連接。同時(shí)，為了防止受拉一側(cè)出現(xiàn)較大變形，設(shè)置了多個(gè)支撐桿保持其穩(wěn)定。為了使桁架沒(méi)有較大的偏心,在兩側(cè)又設(shè)置了四條拉桿。結(jié)果分析:使用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器，分析可得，兩根梁之間的承壓桿件軸力為皆為正負(fù)０．10左右,本方案設(shè)計(jì)的比較保守，使得任何一個(gè)桿件的承受方式都遠(yuǎn)高于題目要求的荷載。２.設(shè)計(jì)方案2:結(jié)合方案一加載結(jié)果的分析,設(shè)計(jì)了方案二的構(gòu)造:刪除或減小大部分桿件，減輕底座的自重,增強(qiáng)底座與固定臺(tái)的連接。圖2方案2正視圖結(jié)果分析:使用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器，分析可得,兩根梁之間的承壓桿件軸力為皆為正負(fù)0。12左右,軸力的改變并不大,下梁中間彎矩基本上沒(méi)有改變。所以使用這種結(jié)構(gòu)能很大減少中間支撐桿件的重量,而受力基本上不影響。（三）最終方案詳述1.整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)：為利用材料(白卡紙、白乳膠等）的力學(xué)性能,結(jié)合已有結(jié)構(gòu)力學(xué)等力學(xué)知識(shí),結(jié)合現(xiàn)行高層建筑設(shè)計(jì)規(guī)范等資料；同時(shí)為了滿(mǎn)足本次大賽的設(shè)計(jì)要求，在老師的指導(dǎo)下，我團(tuán)隊(duì)隊(duì)員不斷探索，最終采用了現(xiàn)在的兩榀桁架的結(jié)構(gòu)模型。充分的利用了白卡紙的力學(xué)性能。1)、主桿設(shè)計(jì)：為了節(jié)約材料,加大結(jié)構(gòu)加載最終荷重比，我們將各桿件進(jìn)行嚴(yán)格的理論分析，確定各桿件受力情況.將豎向二根主要受壓柱子采取多層折疊，并結(jié)合水平單向荷載的特點(diǎn)，將四根主要受壓梁采用10mm＊10mm雙層矩形截面截面;由于中間彎矩大,我們采用了六個(gè)１0ｍm＊1０mm*２矩形截面雙層雙梁疊加的形式。２)、水平連接桿件設(shè)計(jì)：由于水平桿件主要起結(jié)構(gòu)連接作用，并不主要受力,其應(yīng)力較小,為節(jié)約材料，減輕結(jié)構(gòu)自重，在工藝允許范圍內(nèi)，考慮到手工制作問(wèn)題,于是我們將水平連接桿件設(shè)計(jì)為１0mm＊10ｍm的正方形截面單層桿，在滿(mǎn)足承載力要求的前提下大大降低了結(jié)構(gòu)自重.圖５水平連接桿效果圖3。設(shè)計(jì)圖紙計(jì)算設(shè)計(jì)（一)靜力分析在對(duì)模型進(jìn)行靜荷載分析時(shí),我們采用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器軟件分析。確定該結(jié)構(gòu)后我們建立了結(jié)構(gòu)的空間模型,通過(guò)結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器軟件建模又對(duì)結(jié)構(gòu)方案進(jìn)行改進(jìn)和優(yōu)化。計(jì)算模型模型簡(jiǎn)化使用結(jié)構(gòu)力學(xué)求解器進(jìn)行簡(jiǎn)化，將使用４0Kｇ的荷載，因?yàn)榻佑|長(zhǎng)度為5cm,所以我們?cè)賹⒑奢d以４0Kg計(jì)算的時(shí)候，頂部承受4ＫN/m的均布荷載，受力分析如下彎矩圖軸力圖剪力圖位移圖標(biāo)題：無(wú)標(biāo)題內(nèi)力計(jì)算桿端內(nèi)力值（乘子=１)--－－-－-—－—-—-—-—－—-—－－-—－－——-—-－———-—--——-—-—--－－－-－——-—－--－——-——--—-—-————－－-—-－—--－桿端1桿端2—－————－－—-——－——－—-——-—－-－－-－—-－--—－—-－－-—-—-－－-—-－——－－———－－－—－—--———-——-－單元碼軸力剪力彎矩軸力剪力彎矩-—－—-－—－－—－-—--——-—--——--—－-－—-－-—-—－———-－--—－－—-－－－－－--－-—--—－－－--－－—－－-—-——－-－－—-－－—－-—-—-１０.０000０000－0。00０0９593—0.０000０0０００.０000０0００-０。0００09５9３—0。0000１５9120．０2343５9３0。00０0833９—0。000０1５9１0。０2３435930。0００083３9-0.00００026２30.0234３５93－0.0000８37０-０。０00002620。0234359３-０。０00０8370—０.0０00159640。04606３6９0.00０0０８53-０．00００1５960．０46063６90.000０0853－0.000０1460５0。0４606３6９0．０00087９4-０．00001４600.０46０６３690.0000８7９40.00000０006-0.11134３02-０.000438６30。00000０00—０。1１１34302—0。00０43863－0．0０00７2737－０.1113４302０.０0037１06-0．0０007273—0.１1１34３０20.00０3710６－０.000０１３598—0.１344209９-0。０00383３7—０.000０135９—０．13442０99-0.0003８337－0．０0007４7０9-0。134420990.00０0７１66—0.００00747０-0.1３4420９90。000071６6—0.0000632810—0。04769645-0。0045918１－0.000000０0—0。０4769645-0。０0４5918１－0。０00６０84２11０.033２78790。0０４505２1-０．000６084２0。033278790．０0450５210．０006５304120.０33２７８790。004505210。0006530４0．033２７8７90．0０450521０.00078820１30。18５9869３0。0０0362３８0．00０788200．185９8693０。0０03６2３80.0008９692１４0．03304６81—0.00493３５50.000896920.0３３0４68１－0。004９3355０.0０0600９0150．０３３046８1—0。004９３3550。０00６009００.03304681-0．０0４93355－0。０00６3２4816－0.04７569８60．0047７3４７－0.000６32４8—0．0４756986０。00477347—0。0000000017-0.1113４3020.00０438630。00０0000０—0。１1１34３020。0004386３0。0000７２7３１8—0。11１3４3０２—0。00０37１050.00007273—0.１113430２－0．0００３7１0５０.00001359１9—0.1３4421010。000383３５0。０0001359—0．1344210１0.０0038335０。00００７470２0-0．１３４4２101-0.0０00715５0.00０0７４７０-0。1344２1０1－０。０0０0７1５50.0000６32921—0。1586７6４9-0。００038１280。０00063２9-0。15８６76４９—0。0０0381２8-0。0０000000220.00000０0０0。00００959４-0．0０0００0000．000000000。０00０95９4０.0０0015９1２30.0２343５93—0。000０8339０。00001５910．023４3５93—0．００0０８3390．0００0０２６２2４0.02３43５930。0000837０0．000０02620．０2３435９30。00００8３70０．0000１596250。０4606359—０。00０008５40．0０0015９60。0460６35９－0.０0000８540.000０１4６0260.０４6063５9-0.00008793０.００0０14600。0４６０6359-０。０0008７93—0．０000００００2７－0.1586７6４9０。0０0３8119-０。000０6328-0．1５86７６490。０00３8１1９0。0000000０2８0.016１３８030.０0000００00.000000００0。01６１38030。0００000000。00000000２９—0。01514021—０.０000000０0。0０00000０-0.0１514021－０.0００00000-0。00０0000０300.014２8４6５—0。0000０0000．0０00０00０0．０１428４65-０。00000000-0．０00000003１－0．0157２567-0．０00００0０00。００000000-0。015725６7—0．0００0００00－0.000０000032０．０14519490。0０00000０-０。000000００0.０145１94９0。0０0000000.0０000000330。0000９５930.0000000０－0.０0００0000０。00009593０．000０00000。00000０0034０.０00８0９６9-０.００00000０0．000000000。000８０969—0.000000000．000００000３50。0０0１67090.０00０0000-0.000００0０00。０001６7090。000000０0０.000００00０360．00０45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