我们开始想的结构可简化为上面图.doc

一、设计构思与计算简图我们开始想的结构可简化为下方左图，由图可知tan= =34.2，关键就是确定角按右上图可知，FC=P，FA=FB=，取A节点知AD受压，AC受拉，我们取了角为20则 AD杆失稳，查表，得 则 , 研究AC杆，则1.68P1188，P419.0N故 P234.6N显然,这样过小,我们思考其中的原因,明白了是AE杆太长,于是我们想到将AD杆三等分,这样可知AD的等分杆尽可能不失稳,如右图,=34.2,tan=，=12.8同理可知 FAC=1.134P FAD=1.337P 考虑AE杆，而，查表内插，得，故取拉伸段，限11MPa,则 1.337P1188P526.6N 考虑AC杆,1.134P1188, P620.8故 P526.6N我们都认为这个方案可行时，黎誉发现AC杆并未用到它全部力，故不为最佳方案。他的论证如下：故取0时，两杆件同时没有浪费它们的力学性能，故我们最终放弃了这种形式，而采用了三角桁架的形式。在考虑三角桁架时，对于中间的腹杆该怎么安排我们又进行了一番论证，经过结构力学求解器的求解，我们得到下面几副图 N图 Q图 N图 Q图在拉力的对比上，两者并无太大区别，两个方案会出现的最大剪力数值一样。为了美观，并且惜时认为第二个方案节点粘贴面积大，所以我们最终还是采用了第二种方案。下面是结构力学求解器对我们结构的载力的最贴近实际的模拟，我们已将各杆件的长度完全确定，而不是初步模拟：二、理论计算与结果 以下是桁架计算书桁架计算已知：三角形桁架，跨度480mm，高度170mm。简图如图1所示。桁架有前后两片，我们只计算一片。由于结构对称，我们只需计算结构的一半。图1（单位 mm）一、 内力分析桁架在下弦节点处作用有荷载P，支座A、B处反力各为P/2。由tana = 170/240， 得a =35.31桁架的各个节点可以看作铰接，因此各杆只受轴向力作用。取节点A为分离体（未画图），由平衡条件得NAEsina = P/2, NAE = 0.865P（压） （1）NAF = NAEcosa = 0.865P0.816 = 0.706P（拉） （2）可判断EF, EH, GH, GD均为零杆，易求得吊杆CD的内力NCD = P（拉），且有上弦杆AE、EG、GC的轴向力都为0.865P（压），下弦杆AF、FH、HD的轴向力都为0.706P（拉）。二、 压杆稳定计算，极限荷载上弦杆用77mm木条制作，并考虑节点EG将杆AC分为三等分，故有采用7mm7mm上弦杆，惯性半径i = 2.02mm；两端视作铰支，长细比。根据参考资料，临界应力为上式的计算用了内插法。因为，所以Pc= scA = 1177 539N （3）考虑到有两片桁架，利用公式（1），由上弦杆的稳定条件得桁架的极限荷载为 （4）并得单根下弦杆的极限内力（拉力）为N = Prcosa = 5390.816 439.8N （5）三、节点的强度校核1.下弦节点竖直杆受拉面积为77=49mm2能提供的最大拉力为4911=539N（我们小组取的是拉伸强度中的最小值，实际上应该还可以承受更大拉力）。为了提高结构的受剪面积，我们在下弦节点下端还加了一段木头起到加固的作用，并采用如图所示的木楔填充，所以实际受剪面积很大，保守估计为1250mm2，每片结构的节点能承受的最大剪力为2500N。木片为了美观我们采用了横纹（不得不承认这在结构设计上是失策），但是因为有了木楔填充提供了较大的拉伸面积，节点的整体性好，荷载也不是直接作用在下弦杆上，强度一般不会有问题。2. 上弦节点（顶部）上弦节点受力如图3所示。如果节点板木纹在垂直方向，木片强度是足够的，这和下弦节点的分析方法一样，但胶缝强度需要计算。胶缝剪切强度为2MPa，拉伸强度为12.6MPa。设吊杆用8mm8mm木条制作，所需的胶缝长度l可由下式计算l72 + 7712.6 = P/2 =623.1 , l = 0.41mm为了美观，上弦节点板做成扇形，由图看出上弦杆胶缝面积为吊杆的两倍左右。因此，如果吊杆胶缝强度能满足要求，上弦杆的胶缝强度也能满足要求。在我们制作的过程中还采用了木楔填充，使节点更为稳固。图33. 支座节点如果木片的木纹在垂直方向，节点板所受的剪切为横纹剪切。横纹剪切强度很高，不会有问题。下弦杆所需的胶缝长度按下式计算,得l = 29.6mm上弦杆所需的胶缝长度按下式计算， 得l1 = 37.1mm胶缝较长，不便制作。要想缩短胶缝，可以填充木楔。木屑与上弦杆的胶合长度和木片与上弦杆胶合长度的总和应不小于l1。为了加固,我们小组还在支座节点两侧粘贴了木头.图4四、 其它问题中间的零杆可用较细的材料制作，如用5mm5mm的木条，D、E、G、F等处节点板可按构造要求制作。它们的作用是减小上弦杆的有效长度，从而得到较大的临界荷载值。上弦杆加载过程中可能会发生平面外方向的整体失稳。这种情况一旦发生，桁架的承载能力将是很低的。因此两桁架片用缀板条（5mm5m的木条）连接，而且要加剪刀撑防止两上弦杆向同一平面外方向失稳。 破坏位置预测：根据桁架计算书的计算，以及我们对各个节点的加固，还有缀板条防止横向失稳，我们预测结构将在吊杆CD拉坏三、制作过程介绍 1、用心与图纸比对 2、给构件编号 3、给节点加胶水 4、用木块加固节点 5、切削木头 6、将粘接面磨平 7、使用力学求解器 8、看看对不对称？四、实验数据与理论计算结果的比较在理论计算的时候我们都较为谨慎，粗木条的截面我们是按7mm7mm来算的，实际应该比7mm多一点点，所以最后的实验数据比理论计算的结果要大。五、加载破坏现象分析整个加载过程中力与位移曲线基本呈线性，说明我们的结构十分稳固，各节点都加固的不错，也没出现横向失稳的现象。最终的破坏在下弦杆的中节点，因为节点两边我们小组都贴了木板，所以真正的破坏原因无法看到。有以下两种可能：一、下弦杆的中节点脱胶；二、吊杆CD在木板遮住的部分的某一段被拉坏。如果是第一种情况，那我们以后制作需对节点进行更完善的加固，如果是第二种情况，在材料给的选取上，我们应该更仔细认真。六、心得体会制作桁架的感想080883 黎誉经过数天的艰苦奋战，我们的桁架终于千呼万唤始出来。从初步设计到理论计算，再到动手制作完工，我们花费了许多的时间和精力。看着这凝聚着我们心血的作品，我们不禁感慨万千。我们首先是通过理论计算进行桁架形式的设计，这让我们体会到了与平时做力学题目不同的过程。我们起初选择了与众不同的结构形式，并按照所学的力学知识对其细节进行优化，以使其能承受更大的载荷。但经过我们的计算，发现结构为最佳时，桁架变为了三角架的形式。因此我们选择了三角形为我们桁架的最终形式。另外，我们宿舍的同学还应用了力学求解器进行计算，让我们体会到了电脑技术在我们专业的应用给我们带来的便利。以往我们做的力学题目，都是在已给的条件的框架内进行计算，更多的是套用一些公式。而这次的设计，没有太多的条件限制，可以让我们任意发挥。并且这种学以致用的经历让我们对所学知识有了更深入的了解，对我们专业的设计过程也有了初步的认识。设计完成之后，便是动手制作。说实话，这的确是一个苦差事，既费体力又费脑力。一些看起来很简单的活，我们真正干起来才发现着实不易。就像用美工刀割木条，我们寝室就有同学割破了手指。而一些桁架关键部位的处理，更是费了我们不少心思。这些大大锻炼了我们的动手能力以及在施工遇到问题时的思考能力，这些都是作为一名土木工程师所必不可少的。这次制作的整个过程，我们小组分工明确，每个人都有任务，遇到问题时又发挥集体的智慧，集中讨论。我们互相帮助、互相学习，我们从中体会到了团队合作的重要性。只有每个人认真负责，相互之间密切合作，才能高效的制作出高质量的作品。可以说，我们的桁架制作的相当精致，让我们有很大的成就感。不管结果怎样，这都是我们辛勤劳动的成果，我们都引以为豪。感 想080884 任惜时经过3天的精心策划制作，我们的桁架终于出炉了，看着它从起初纸张上的理论计算到最终实体成型，心中有说不出的喜悦。在这3天中，我主要负责的是桁架的制作，在制作过程中，也遇到了许多问题。最困扰我们的问题是理论与实际的差距。我们首先把桁架结构按1：1画在A3图纸上，再按照图纸上的形状切割木材，但实际上切割成型的木材并非与图纸的上的一摸一样，因此在木材粘结时不能完美的粘合，导致最终有些地方连接处留有空隙。其次，由于桁架是由两片垂直平面桁架平行组成的，在如何定位两片桁架使其平行的问题上，我们也下了一番功夫。当然还有诸如节点的加固、受力薄弱点的加强以及平行桁架之间连接等问题上，都是我们考虑良久的问题。在这次桁架制作中，我们寝室4人齐心协力；计算、建模、制作分工明确，才使得我们高效地完成了这个桁架。在这短短的3天中，每个人都很努力，很尽心。我为我们的作品，为我们的寝室感到骄傲。做桁架的心得080886 黄益超我们寝室352的桁架终于做完了，真的花费了我们寝室比较久的时间。看着做完的桁架，回想做完桁架的整个过程，真的有许多感慨。 首先是自己的动手能力确实不怎么好，自己手上被刀片划得伤痕就是一个显眼的证据。这上横是自己用刀片切木片的时候不小心割到的。自己以前确实也没做过什么劈木头的事，所以在所桁架的整个过程中自己始终进度不如我的室友快。其实身为土木工程专业，这些事是必须精通的，这毕竟是土木工程师德本业所在。而且动手能力本身对自己来说就是十分重要的。 这次做桁架我们分工的满明确的。先是一起讨论了一下是做什么类型的桁架，我们本来想标新立异一下的，不做大家最普遍做的三角桁架，而是做另外一种类型的。不过大家在一起演算之后发现当这个类型的桁架变为三角桁架的时候，反而受力是最佳的，于是我们又改为三角桁架。不过在这之间的过程我觉得是相当重要的，因为这毕竟是大家一起讨论的结晶。 这次做桁架大部分的计算并不是我们能力范围之内的，所以我们还借用了结构力学计算器的软件。这也让我认识到了电脑技术在我们土木工程专业的广泛应用。 这次做桁架我的室友教会了我很多做桁架的常识，对我也是相当有帮助的。 我相信我们的桁架做的很棒！做桁架的心得体会080885 林伟群因为各种原因，我成了寝室唯一一个得以见证加载过程的人，当那条曲线缓缓上升，当我看到比强已经超过12的时候，我的内心久久不能平静。桁架，就像是我们352的孩子，它凝聚着我们大家的心血，要说不追求成绩，是绝对不可能的，所以，看到加载的成绩，我很开心。首先，我觉得这次做桁架的过程培养了我们团结的精神。这只是一个小作品，但是，即使是这样的小工程，也是需要我们齐心协力去办好它的。我觉得这是土木工程师最基本的素养，要搞好一项工程，就要大家通力合作，单打独斗是不现实的。我们寝室分工明确，大家都很认真地完成自己的工作。遇到不懂的问题，就集中讨论，不断验证以确定最佳方案，比如节点的加固，比如连接两桁架片木条形式的选定。这培养了我们的集体主义精神。第二，这次制作培养了我们的动手能力。我们平时在家里吃好穿好，很少动手工，这是一个很好的锻炼机会。虽然我的手被美工刀割了两次，但我觉得这是一个好的教训。做为未来的土木工程师，不能只停留在理论上，实际操作也要硬，所以我们必须不断提升自己的动手能力。第三，这次制作让我们看到了计算机的强大。结构力学求解器帮我们解决了很多我们手算不来的受力分析，可以预见，