结构设计大赛计算书

竹制公寓第五届全国大学生结构设计大会(学校)第五参赛队2011/9/21学号电话竹制公寓(第五部作品)(四川大学)选择结构此次比赛结构必须能承受地震，框架管结构减震性能好，结构完整性强，广泛应用于当今高层建筑结构体系结构。在此次比赛的负荷分数中，模型质量会对结构分数产生很大影响，因此，在保证结构稳定性和满足搬运要求的前提下，最大限度地节约材料尤为重要。为此，我们放弃了材料密集型剪力墙结构，首先想使用一般框架结构模拟准则。两个概念设计这次比赛中，将材料考虑为竹皮时，有垂直质感，材料各向异性。最后，由于厚度只有0.5毫米，因此无论圆柱还是方柱，都需要大量的粘合剂，施工困难的问题，所以让我们以4-角度的形式考虑柱。善用材料的质感，提高了柱子的垂直支撑力。此次比赛需要底部有铁块，因此核心筒设计应尽量减少对板面积的影响，并应在连接方便性、结构整体调整、采用核心柱、应对角柱、加强整体结构性的同时，进一步调整结构形状。结构截面形状如下图所示。初步选择对典型框架管结构而言，结构设计的基本起点是柱、梁和支撑的组合部件设计和核心管设计，因此，应预置结构并模拟优化以满足设计要求，从梁柱设计和支撑放置开始，将以下方案模拟分析为MIDAS，并通过比较优化导出最终方案。设计方案1:通过对该载荷的初步估算，预计柱的宽度首先采用25mm*25mm角柱，核心筒的圆直径为20mm，壁厚为5mm，柱从地基顶面垂直于地面，柱、核心筒都整体制作，加强整体性，有利于地震。考虑到顶部水箱的铁块负载，楼板高度设计为从底部到280mm、250mm、240mm、230mm的渐变样式。使用角钢柱，梁柱连接非常方便、简洁、坚固，因此，使用材料少、惯性矩大的弯矩的t形梁，梁柱对接用自然夹紧，用502速度干胶涂层即可。支撑可以用z字提高柱和柱之间的一致性。Midas仿真结构表明，芯管的力小，柱的承载能力很好地满足设计要求，材料浪费大，圆形芯管占用了太多的地板面积，对铁块的放置有很大影响。z型支撑的力更好，但不能很好地控制层间位移，结构位移太大，模型刚度不足，对抗振性不好。在此基础上，对1号方案的柱和核心筒尺寸进行了改进，并进一步改进了支撑模式。设计方案2:基于整体构造柱和核心筒将柱修改为23mm*23mm的四角柱，核心筒也采用相同类型的柱20mm*20mm，解决了板占用问题。使用v型结构的支撑对抗震性能非常有效，可以控制楼板位移。仿真结果表明，该结构力良好，材料有效使用，层间位移在控制范围内。为了有效地使用材质，在反复模拟修改后，确定支撑和梯边梁的数据。模型1模型2模型3(立体类型)3种计算设计梁设计：使用t形梁，梁的上宽度为20mm、厚度为1.5mm、腹板高度为10mm、厚度为1.5.mm的施工用3块竹片粘合在一起，便于制作，节省了更多材料。柱设计：考虑粘胶厚度，采用4角柱，厚度为1.5mm、23mm*23mm。考虑到柱子的扭矩，适当添加了一些竹结构。核心柱设计：柱的尺寸更改为20mm*20mm，使用厚度为1.5mm的四角柱。支撑设计：与柱连接良好的四边形。尺寸为15mm*15mm，厚度为1.5mm4 CAD施工图1.单线几何图形标注图正立面背面立面2平面布局平面图3立面构件和剖面放置全局正面立面构件放置全局背面立面构件4节点配置大示例5铁块分布详细信息5效果图透视平面图6材料表材料性质表竹子厚度弹性系数(MPa)阻尼比抗拉强度(MPa)批量密度()0.5mm100000.01609.824e-0060.35mm100000.01609.210e-0060.2mm100000.01608.934e-006材料消耗表格名字数量注释0.5毫米厚的竹皮30.35毫米厚的竹皮10.2毫米厚的竹皮1502粘合剂9帐单1、结构基本性质严格按照第五届全国大学生结构设计竞赛的要求，这种结构独特，非常创新，采用四层框架结构、内芯柱、组件的十字剖面，充分利用竹复合板的性能、合理的设计、风格！模型中每层放置了12个小铁块，总计79.38N的顶部水箱释放了约15厘米的水，与水箱自重一起共释放了24.5N的水。在地震计算中，模型按层质量大致集中在28厘米、52厘米、76厘米、100厘米上。2，负荷计算其中载荷表示值=1.2载荷标准值3、梁、柱线刚度计算G1G2G3G4G5(水箱) g负载标准值80.618581.128581.12851.748524.5269.1240负载表示值96.742297.354297.35422.098229.4322.9488(1)，梁线刚度计算Lh()I BIC(4)EbEc(Mpa)横向跨度梁190637.24431104中间跨度梁134.25一楼2-4层669.3607核心柱260240变奏2602401305.4940侧跨梁kb1=ebi b/l=(1104637.2443)/(190)=33.5392nm中间跨距梁Kb2=EbIb/l柱KC=ecec/h横向跨距梁(Nm)中间跨距梁(Nm)Kb33.539247.4316(2)，柱线刚度计算第一根柱(Nm)其他层柱(Nm)变奏核心柱变奏核心柱Kc50.211325.744654.395527.8900(3)，柱横向移动刚度d计算其他层柱dK=8721kb/2kc=K/(2 K)D=12Kc/h2(N/m)中间的柱(1个)3.40130.62973658.9356边柱(4个)0.61660.23562669.9125第一个标高柱dk阿尔法D(N/m)中间的柱(1个)3.68480.73613364.0118柱(4根)0.66800.43783902.2200第一级 d=3364.0118 43902.2200=n/m2-4层 d=3658.9356 42669.9125=n/m4、框架自地震周期计算阶层地板重力载荷Gi/N楼板剪切Vi/N楼板之间的横向刚度Di/N/mm层间侧移i/mm层间侧移I/4个水箱31.4982341.498214338.62.196743.9828397.3542128.852414338.68.986441.7841297.3542226.206614338.615.776132.7977196.7422322.948818972.917.021617.0216顶点置换法计算特征周期。T1=1.70.60。/2=0.2139s采用max=kBmax=2.5在时间曲线上，获得Tg=0.3sfek=geg=0 . 250 . 8532 . 9488=68.6266n5、多水平地震标准值和位移计算阶层Gi/NHi/mm吉契/nmGiHi/NmFi/NVi/N/d n/mc/mm529.42577.55879.94246.486319.458942.09822400.50360.43236.91860.4825397.354224023.36520.057726.97631.8814297.354224023.36520.057747.63403.3221196.742228025.15321.592668.62663.6171层间位移计算：第一层c/h=3.6171/280=13/1000第二层c/h=3.3221/240=14/1000层间位移在150/50/h区间得到满足6、框架地震内力计算柱子层H/mmVi/N d/n/mD/N/md/d自行车/nkY0/mmm下/Nmmm上/Nmm变奏42406.918614338.62669.91250.18601.28690.61660.35108.1000200.7564324026.976314338.62669.91250.18605.01760.61660.4481.6896722.5344224047.634014338.62669.91250.18608.85990.61660.51063.18801063.188128068.626618972.93902.22000.205714.11650.66800.72569.20001101.087四方42406.918614338.63658.93560.255211.76563.40130.45190.6848233.0592324026.976314338.63658.93560.25526.884