大学生结构模型大赛方案书

2012年建筑工程学院第二届大学生结构模型大赛模型名称:三角轻质楼板参赛队伍：梦之队小组成员:周俊鹏、梁明、梁超滨、孙培生、日期：2012/3/272目录一、队员简介.........................................3二、方案构思.........................................41.结构选型.......................................42.纸筒制作.......................................53.模型节点.......................................6三.模型布置图......................................7正立面图.......................................7侧立面图........................................7效果图……………………………………………………….7四、模型计算简图.....................................8五.加载制度..........................................8六、预算.............................................93一、队员简介我们组的队员都是来自建工学院土木10-1班的，我们有共同爱好就是：喜欢设计。因为设计不仅与我们专业有关，而且可以培养我们的创新能力。首先介绍我们的队长周俊鹏，他的想象力很强，在我们在结构选型的时候，他充分发表他的意见，还有在制作模型时，很认真。队员梁超滨提的意见很有建设性，而且他很有文采，方案构思就是他想的。队员梁明工作认真负责，在卷纸筒时，花了大量的时间帮忙。队员孙培生动手能力强，是我们现场制作的好能手。我们因为共同爱好走在一起，一起讨论，一起实验，一起制作。从开始什么都没有，到一步步地改进探讨，到最后确定了方案，积累了很多经验，同时提高自己的动手和思考能力。4二、方案构思我们经过严谨的讨论，把握住创新、轻巧、美观、实用的思路，结合科学的结构力学实验，再经过不断的试验和修正，我们的目标是用最少的纸做出荷载比最大的纸楼，经过初步研究和讨论，决定楼板用三种构件组成，柱—抗压构件：主要承受纵向压力，梁—抗拉压构件：主要承受横向压力和拉力，斜梁—抗剪构件：主要承受剪力，提高侧向刚度。然后我们实验发现纸筒的抗拉压性能很高，所以如何实现纸构件组成模型后的抗拉压性能的高效性，是我们研究的关键。针对研究的关键问题，我们明确了三条思路：1：选择科学的结构外形，充分发挥纸筒性能；2：找出最有效的卷纸筒方法，能用少量的纸卷成密实，均匀的纸筒；3：使用实用的节点结构，固定模型结构。1.结构选型对于模型的结构选型，开始的时候没有突破传统思维，用四根柱子做成四面形外墙。经过试验发现，这样的构造稳定性不好。于是就在楼面板上加上对角杆件，使其与墙体的几根梁形成三脚架形式，借此对其进行加固。经过改造后稳定性有所增强，可是还不能满足要求，而且它的自重增加了许多。通过不断探索，我们改变了主体框架的形式。大修后模型的整个框架由三根主力柱和一些提高稳定性的辅助杆件构成，从外面看，外墙形成一个上窄下宽的中空三菱形，由上而下分三层。这样的构思不但具有比较好的创新性，显得轻巧，而且稳定性强，更具实用性。以力学实验数据和计划荷载为基础去设计柱子等构件的结构和大小，以求在满足荷载要求的情况下，尽量减少不必要的构件，从而减轻模型的自重，节省材料同时提高了稳定性。下面各图是我们制作过程试验的模型，模型4是我们最终的方案。5模型1号模型2号模型3号模型4号2.纸筒制作一般地，纸梁的强度大多数由正应力控制，我们通过对实心纸筒和空心纸筒性能比较，发现空心纸筒的抗弯截面系数较大，综合性能较好，而且通过实验研究用纸量，纸筒内径，纸厚对纸筒性能的影响，结合模型的外观尺寸，最终定量设计以下构件：柱：长800，内径16，外径23梁:上梁长140（中梁，下梁长为183，230），内径为13，外径为19斜梁：上斜梁长250（中，下斜梁长为，310，330），内径为6，外径为10注：单位为毫米6纸筒构件效果图：如何将纸卷得更加密实，我们探索了很久，最后找到一个方法，用一个固定外径的小纸筒放在纸的一侧用力压卷，这样可以保证内径相同，卷得均匀，密实3.模型节点节点的选择，我们认为是最重要的，特别是梁柱节点，我们尝试了很多方案，结合美观，简洁，省材，实用的原则，我们最终决定使用以下方案：嵌入式梁柱主节点外包式梁节点综合式梁柱节点7三：模型整体布置图（AutoCAD2010绘制）正立面图侧立面图效果图8四、模型计算简图比例1:10，单位毫米五．加载制度加载制度实验次数第一次第二次第三次加载重量6KG14KG20KG实验图备注模型无明显变化模型无明显变化模型的一根柱子竖直角度有轻微变化，侧向刚度下降，整体稳定性良好9六．预算构件展开面积和质量结构尺寸/mm张数用纸面积/总面积质量/g柱800*841320184005202225899.6梁上140*4503382050143*4503中185*4503503550188*4503下230*5003345000斜梁上250*2503187500中310*2503232500下333*2503249750节点带175*23024966000195*2306269100215*25948375模型使用A0纸张数：制作构件使用张数：S1=4305750\(1189*841)=5.2张假设制作过程中裁掉的废纸张数为0.8张A0纸总张数S=5.2+0.8=6张纸张费用6*2.5=15元胶水费用3元总费用15+3=18元注：一张A0纸尺寸为1189*841mm，质量为173g，纸费用为2.5元，其他工具（刀子，剪刀，铅笔等）自备10