结构设计竞赛周百里小组

朽木易折，金石可镂。千里之行，始于足下。第页/共页组长：周百里组员：倪顺镇、陈建东模型名称：泰山谈谈参加结构比赛的目的和意义？（10分）目的：参加结构比赛，是为了将课堂理论与工程实践紧密结合起来，加强对所学知识的综合运用，提高动手能力与思维能力，加强交流与合作，培养团队精神，丰盛课余生活。意义：通过参加结构比赛，可以充足调动我们的发明性，激发我们的创新思想，开辟我们的创新头脑。这是对我们动手操作能力的一次考验和锻炼，更是将创新、操作能力与理论知识生动结合的一个很好的契机。此外，这也为我们提供了一个平台，从而使我们深刻的认识到团队的能力，合作的重要性。通过比赛，我们可以在合作中探寻真理，也可以在合作中体验成败和竞争。按照本次结构比赛题目“高架水塔结构设计与模型制作”，详细讲述你们组模型的结构设想及特点，并画草图。（30分）一首先附上我们的三维结构图：图1三维结构图图2侧面详细图二结构设想：在加载实验的过程中，可能会浮上两种失败的情况，第一种是在实验的过程中，囫囵结构翻到；第二种情况是结构本身发生断裂。第一步，先考虑翻倒的情况，通过计算得到最大位移X，估算翻倒时的加载极限。假设：1.因为框架质量相对很小，故假设框架没有质量；2.底板同理也可忽略3.水箱为质点为静止时侧翻倾角，为其余结构质心离下底面距离m1*(h1+h2)*sin⁡(x)-m1*r*cos⁡(θ)=-m1*h2*sin⁡(θ)以A为参考点对重力:M1=-m1*g*(H*sin⁡(θ)-r*cos⁡(θ))对F(x):M2=m1*a*(r*sin⁡(θ)+h*cos⁡(θ))合力矩M(x,θ)=M1+M2)因为θ比较小，可以简化模型令θ=0，即合力矩M=m*a*H-m*g*r>0,a=2*k*x/m得x>m*g*r/(2*k*H)第二步，考虑结构可能发生断裂的情况在以加载实验台为参考系的情况下，对水塔结构举行受力分析，我们可以近似的认为水塔结构在顶部受到一个水平的外力F。水塔结构在顶部收到水平外力时，水塔受到的应力从上往下逐渐增大。因此，在设计水塔的时候，我们采用了分层塔式的设计。我们将水塔分成了五层，前四层用来支撑水塔，第五层用来固定水箱。前四层的分布并不匀称，而是从上到下，层与层之间的距离逐渐减小。此外，上小下大的塔式结构也有利于水塔强度的匀称分布，符合等强度原则，也使木材的利用率最大化。三特点：不匀称分层的塔式结构的特点（1）塔式的主体框架梯形的结构有效节约优化了水塔上层的材料使用效率。同时，塔身的倾斜角度使得在模拟的单向地震波动中合力方向与外框的夹角在总体上减小，更大利用了材料在轴向的承受能力。（2）不匀称的塔身分层刚节点可以承受和传递弯矩，因而在钢架中弯矩是主要内力。利用SAP2000有限元分析软件举行分析，发现下层塔身的弯矩更大。因此上疏下密的塔身分层使得结构内力匀称分配，有效提高了整体对水平震动的承受性能。右图是绘制的弯矩图。（3）超静定结构与“井”形的塔顶平面在塔身的每一层的各个平面上都使用了超静定结构。因为多余约束的存在，使得在单向地震波动中部分约束或衔接失效后仍可以承担外荷载，提供了较强