唐山学院土木工程系
专 业： 土木工程
组长姓名：袁广涛 4070408113
成员姓名：赵 菲 4070408203
张嶔峰 4070408244
王 娟 4070408204
指导教师： 马卫华
2009年4月29日
目录
葛根素片1． 设计任务书∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙2
2． 结构计算书∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙3
2.1设计说明∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙3
2.2结构选型及内力分析∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4 2.2.1材料性能分析 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4
2.2.2构件力学性能∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4
2.2.3结构模型体系选择及内力分析∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙4
（1）模型一 ∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙5
（2）模型二∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙6
2.3杆件选择∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙8
2.4承载力估算∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙8
2.5空间作用的影响∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙8
3. 加载实验∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙8 4. 参考文献∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙∙8
1. 设计任务书：
(1)各参赛队应独立设计、制作模型并完成加载试验，每位参赛者只允许参加一个队。竞赛期间不得任意换人，若有参赛队员因特殊原因退出，则缺人竞赛。
(2)每个参赛队只能提交一份正式作品。
(3)各参赛队必须在规定时间和地点参加竞赛活动，迟到或缺席者作为自动弃权处理。
1.2.方案设计与理论分析要求
(1)内容包括：设计说明书和计算书。设计说明书应包括对方案的结构选型进行说明；计算
书应包括计算模型、荷载分析、内力分析、承载能力估算等。
(2)文本封面（详见附件）要求注明作品名称、参赛班级、指导老师、参赛学生姓名、学号；正文按设计说明书和计算书的顺序编排。除封面外，其余页面均不得出现任何有关参赛班级和个人的信息，否则取消参赛资格。
(3)参赛队必须提交方案设计与理论分析文本和电子文本一份，并标明参赛班级和作品名称；同时用A4纸打印一式两份，在规定时间交到竞赛组委会，逾期作自动放弃处理。
1.3.汽车座套广告设计制作要求
(1)在结构设计大赛组委会的安排下进行，组委会提供统一的制作材料，并在规定时间和地点由参赛学生独立制作模型。
(2)模型制作材料为小木条、白乳胶、钉子等。不得使用组委会指定以外的其它任何材料，否则，一经查实，将直接取消其参赛资格。
(3)模型为桁架结构，净跨为电动车测功机1m，高度不超过250 mm，宽度为200mm（一般为2榀相同的平面桁架横向连接而成），平面桁架可选择三角形、梯形或平行弦等形式。
(4)为保证加载方式与理论分析一致，试验采用两点对称集中加载（两加载点间距为300mm—400mm），故模型应配备相应的加载板，以便能按设计方式加载，并能在其上放置尺寸约为150mm×150mm的加载物。
(5)模型制作完成后，由大赛组委会统一称重备案。
1．4.涤绒加载步骤及要求
(1)各参赛队按抽签顺序进行加载。参赛队员根据事先抽签的结果安放模型，将模型放置在大赛提供的试验台座上。
(2)竖向静载试验。参赛队员自行在模型顶部放置的加载板上施加标有不同重量的加载物，试验采用分级加载，每一级荷载的恒载时间不得小于5秒，直至模型破坏，并取破坏前一级荷载值为该模型的极限承载能力。
1.5.评审规则及分值
根据结构设计与理论分析、模型制作和加载试验三个方面进行评审，总分为100分。
(1)方案设计与理论分析（30分）
按设计说明书和计算书内容的完整性、准确性评分。
(2)模型制作（叠衣板20分）
按模型制作工艺评分。
以上2项均在加载前评毕。模型尺寸及材料不符合竞赛要求的，或参赛过程中有其他违规现象的将不进入加载试验阶段。
(3)加载试验（50分）
先按荷重比（F=Q/W）计算出各模型的相对分，其中Q代表模型所承受的最大竖向荷载（N），W代表模型自重（N）；再将F值为最大（记Fmax）的模型定为满分50分，其余模型的分数按（满分×F/Fmax）计算。369ii
2. 结构计算书：
2.1.设计说明:
此次“结构（桁架）模型设计”无工程背景，具体要求为：
1.模型制作材料为木条（5cm*10cm；5cm*20cm；5cm*30cm），钉子和乳胶。
2.模型跨度1000mm，桁架面宽200mm，桁架最高点与最低点距离250mm。
3.桁架为对称结构。
4.加载时，采用两点集中加载，加载间距为400mm，加载点距支座均为300mm。
5.预期成果：经过力学分析，制作两榀相同的梯形平面桁架横向连接而成。
2.2. 结构选型及内力分析
2.2.1.材料性能分析：
木条作为模型材料，其力学性能特点是顺纹抗压性能良好，抗拉裂能力较差，抗剪能力差，抗弯一般。将木条成层粘贴可提高其抗拉压性能。但受长细比的限制，多为压杆失稳状态的受力破坏，或为节点局部破坏。
此次比赛选用材料为樟子松，其力学性质为：
抗弯强度：fm=13N/mm2
顺纹抗压强度：fc=10N/mm2
顺纹抗拉强度：ft=8N/mm2
顺纹抗剪强度：fv=1.4N/mm2
横纹承压强度：全表面：1.9N/mm2
局部表面积全面：2.9N/mm2
拉力螺栓垫板下：3.8N/mm2
2.2.2. 构件力学性能：
由材料性能分析知，材料的抗压强度明显高于抗拉强度，因此设计中应多采用压杆。上弦皆为压杆，下弦为拉杆，为保障其强度，在其上设置加强杆。由于杆件的节点较为复杂，
难以确定腹杆的具体受力性质，所以在设计时予以考虑，采用强度较大的杆件，以保证其承载能力。同时在两榀桁架键连接处设置支撑，保证桁架的整体稳定性。
2.2.3.结构模型体系选择及内力分析：
1.结构形式分析：
桁架是由直杆在端部互相连续而成的格构式结构，主要承受横向荷载，整体受害，桁架中的杆件大部分情况下只承受轴心拉力或压力。
桁架的设计过程中最主要的工作为弦杆的形成确定，因为桁架的形式（即弦杆结构）对桁架的内力分配起决定性作用，常用的平面桁架形式可分为平行弦、三角形、梯形、折线形和拱形等形式。有《木结构设计手册》中规定，当上下弦均有荷载时应选用上、下节间一致的桁架。若仅上弦有荷载时，则应选用下弦扩大节间的形式为宜。因为减小下弦节间既能简化构造，又能节省材料。为加载方便，平面桁架形式选用梯形。现对两种形式进行对比，选择最优模型。
理想桁架的结构特点：（1）所有点都为铰结点（2）所有的外力在结点上（3）各杆都是
直且通过铰点假定设计荷载为F。
2．在结构形式分析的基础上 ，我们做了以下两个方案：
模型一
轴力图：
剪力图：
弯矩图：
模型二
轴力图：
剪力图：
弯矩图：
3.对两个方案进行进一步分析比较：
2.3.杆件选择：
2.4.承载力估算：
2.5.空间作用的影响：
为保证桁架不从结点处破坏，对节点进行加强。同时通过水平支撑和斜撑将两品桁架连接起来形成空间桁架结构使之具有良好的整体结构。
3．加载实验（加载实验结束后加以分析）
4. 参考文献
1、《木结构设计规范》
2、《木结构设计原理》 中国建筑工业出版社
3、《建筑结构构件设计》 中国建材工业出版社
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