单跨结构模型设计理论方案作品名称参赛学校参赛队员、、、、专业名称指导教师大连市大学生结构设计竞赛组委会二○一六年一、设计说明根据竞赛规则要求，设计者从模型的用材特性、加载形式和制作方便程度方面出发，采用组委会统一提供的230克巴西白卡纸、铅发丝线和白胶，精心制作了单跨结构的模型。1.方案构思本次设计竞赛主要有三个方面的技术要求:（1）用较轻的结构承受较大的荷载；（2）模型加载点处变形不能过大；（3）尽量减少连接处，连接处尽量增大接触面，主要受力位置给予加固。2.结构造型本结构主体部分造型为长直矩形梁，具体由主梁、圈梁共同组成。3.结构体系本设计主体为桁架结构体系，其中主梁在结构整体中起到受弯、抗剪的主要作用；左右两侧各有两扇侧梁，起到上下主梁间的支撑作用；在2根主梁的外面分段加了4根圈梁裹住四根主梁，将四根主梁固定成一个整体。二、方案图1.整体布置图结构主视图结构左视图结构俯视图2.主要构件详图如图，本结构主梁由4根截面0.8cm×0.4cm的细纸杆并接成主梁截面图外部梁间横系和斜撑连接内部部梁间横系和斜撑的连接三、计算书1.结构选型（1）实际工程中，许多房屋建筑采用框架结构，其优点是施工方便简单，材料性能得到充分利用，所以我组设计的结构采用纸杆拼装制作。（2）根据本次比赛实际情况，考虑到结构受扭可能较大，所以本结构增加加斜撑，并采用圈梁固定。2．计算简图本模型分两个阶段进行计算分析：第一阶段，把整个结构简化为固端简支梁，计算简图如图所示；第二阶段，考虑具体杆件，将整个梁按照桁架进行分析，如图所示。固端简支梁的计算简图桁架的计算简图3．荷载分析此模型为简支梁，根据模型设计要求和实验加载流程分析，在加载点加载时，模型主梁上侧受拉，因此应该对相应部分梁给予加固。§3.计算书3.1结构选型结构体系选用桁架体系，截面形式需要进行方案比选，比选表如下截面形式比选表序号截面形式优势劣势用途1①工艺简单②结构简洁③各向同性④结点处理方便①稳定性一般②抗弯刚度小①侧向支撑②横向联系2①工艺简单②结点处理方便①各向异性②稳定性差不宜采用3①稳定性好②各向同性③工艺简单④抗弯刚度大①自重较大①主要压杆4①稳定性好②各向同性③抗弯刚度大①自重大②工艺繁琐①主要压杆5①稳定性好②自重小①节点处不易处理不宜采用
