第三届结构模型设计大赛计划书.doc

第三届结构模型设计大赛计划书一:设计构思1.赛题分析2.模型设计思路（灵感）二：作品1.尺寸介绍：此次参赛作品为四层吊脚楼框架结构模型，因赛题要求和实际的建筑使用条件限制，必须使模型具有足够强的承载刚度，所以模型设计为简易的长方体框架结构，它的具体参数介绍如下。在整个四层模型之中，考虑到一层楼面除去加载装置外，没有其他荷载，二、三层楼面荷载均为2.5kg，而顶层荷载偏重，使得模型整体重心偏高，所以初步设定第一层楼高为340mm，第二层楼高为225mm，第三层楼高为220mm，第四层楼高为215mm，总楼高为1000mm。由于模型为长方体框架结构，故它的横截面为长方形，其长为240mm，宽为220mm。整个模型主要由两根长柱子、两根短柱子和16根梁以及若干根支撑杆、斜杆构成，其中长柱子长1000mm，宽10mm，高8mm；短柱子长约861.5mm，宽10mm，高8mm；梁长240mm（或220mm），宽8mm，高6mm；支撑杆和斜杆长待定，宽高均为6mm。所有的柱子、梁、支撑杆和斜杆均为空心杆件，其中柱子每个面由两层0.35mm厚的复压竹皮粘接而成，而梁和支撑杆由0.20mm厚的复压竹皮粘接而成，斜杆由一层0.20mm厚的复压竹皮和一层0.35mm厚的复压竹皮相互粘接而成。2.外形设计说明：A形体设计说明：本次参赛作品为四层吊脚楼框架结构模型，考虑到它的楼层面需满足基本的建筑使用要求，顶层楼面能承受足够大的模拟荷载，而底层楼面能抵抗以质量球模拟泥石流或山体滑坡的水平冲击，同时又要保证模型自重不超过300g。因此模型初步设计为简易的长方体框架结构。为了加强它的稳固性，在它的每个立面的每两层楼层之间加上支撑杆，梁、柱和支撑杆间一些特殊的节点还要加上劲肋。除此之外，由于模型第二、三层楼面只承受约2.5kg的小荷载，同时又考虑到模型的自重，所以第二、三层楼面采用具有良好弹性的网状结构，如右图所示。而顶层因要承受20kg60kg的大荷载，所以楼面必须坚固，由于网状结构弹性好，但当该结构所受荷载过大时，它的受弯面很大，很容易造成该结构四边的竹片与梁的接触面脱裂开，所以应考虑为由斜杆粘接而成的刚性结构，如右图所示，矩形框为顶层楼面，相邻的两根梁之间由一根斜杆搭连，构成一个菱形的框，中间再用两根斜杆相互粘连，形成三角形稳定结构，确保顶层楼面能够稳固的承受荷载。另外在整体结构大的每两层楼层之间均设有支撑杆，如右图所示，支撑杆与柱、梁之间相连，并适当的加上劲肋。B.杆件、节点处理：因模型设计为简易的长方体框架结构，而所承受的水平冲击和竖向荷载很大，因此它必须具有足够强的承载刚度，在杆件相连的过程中，为了保证它的稳固性和刚性，所以相连的节点必须要得到很好的处理。下面主要介绍一些重要的关键节点的处理。首先是四根柱子与底板的相连。因为实验加载时底板放在倾角为30的斜面上，那么就要要求安在底板上的模型必须保持竖直，所以柱子的底面横截面必须倾斜，且倾角为30。在把柱子与底板用502胶水相粘接后，节点的四周应加上劲肋，最后用胶水或热熔胶把整个节点胶凝在一起，如下图所示。柱子劲肋劲肋梁在模型中最重要的便是柱跟梁的节点连接。如右图所示，为一个简单的梁的模型，它的底面两端分别多出了两个长条，在梁与柱相连之时，梁两端多出的长条与柱子的一个面紧密粘接在一起，这样就能保证梁、柱之间的粘接能够稳固。梁柱然后是支撑杆与梁、柱之间的支撑连接，由于梁柱之间相连之后所形成的角度为直角，因此，当支撑杆与之相连时，应在使得支撑杆的两端用刀削成直角，这样才能使得支撑杆与梁柱之间能紧密的粘接在一起。最后是模型中第一、二层楼面的网状结构搭连方法。先采用0.20mm的复压竹皮裁剪成一个个薄片形，然后把其中的两片两两粘连成一个个长条，最后把长条相互间隔搭连在一起形成网格状，网格四边留出适当