2022年全國(guó)大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽一米陽(yáng)光方案書

1、第一屆高校生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽方案設(shè)計(jì)一米陽(yáng)光全國(guó)高校生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽 一米陽(yáng)光方案書- - 1 目 錄設(shè)計(jì)說(shuō)明書 一、方案構(gòu)思 1 二、功能布局 2 三、結(jié)構(gòu)選型 3 四、材料試驗(yàn) 6 五、數(shù)據(jù)處理 7 六、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 8 七、制作工藝 9 八、特色處理 10 設(shè)計(jì)運(yùn)算書 一、運(yùn)算模型 11 二、荷載分析 11 三、內(nèi)力分析 12 四、承載才能估算 14 五、破壞形式分析 14 參考文獻(xiàn) 15 附件 1 16 附件 2 18第一屆高校生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽方案設(shè)計(jì)一米陽(yáng)光設(shè)計(jì)說(shuō)明書方案構(gòu)思科技的進(jìn)展, 人們意識(shí)外形中對(duì)高層建筑所具有 的特別標(biāo)識(shí)性的認(rèn)可, 及其所具有的高容積率, 在單 位面積中獲得的高投資回報(bào)

2、率, 使高層建筑在城市中 具有了蓬勃的生命力； 但他的密集進(jìn)展也給城市帶來(lái) 了很多心理學(xué)以及社會(huì)學(xué)方面的沖突；城市中鱗次櫛比的高層建筑猶如一片水泥森林,帶來(lái)了城市小環(huán)境氣候的變化； 同時(shí)高大建筑特有的 抬頭望去, 瘦長(zhǎng)的 巨大陰影面積遮擋了大片的地面；天空楚楚可憐；密密的高樓用他巨大的身軀遮擋了陽(yáng) 光；在下面微小的人們, 仰視著高大的水泥巨人壓抑 心情可想而知；我們需要陽(yáng)光,我們需要一個(gè)好的城市、街區(qū)環(huán)境,我們需要獲得高層建筑 的內(nèi)部使用空間；如何解決沖突、實(shí)現(xiàn)環(huán) 境與利益的共贏,是我們的動(dòng)身點(diǎn)；一米陽(yáng)光不多,但可以給人帶來(lái)暖和,假如在建筑中多了一米陽(yáng)光,帶來(lái)的將是 冬日暖陽(yáng) 一個(gè)變截面的高層

3、體量逐步在腦海中 形成,緩和的斜面灑滿金色的陽(yáng)光；纖細(xì) 的體量帶來(lái)的建筑透視感,減輕了人們對(duì) 高層巨大體量的視覺(jué)壓力；建筑的陰影面 積削減了,讓和諧的陽(yáng)光自由傾瀉在草地 上 - - 1 第一屆高校生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽方案設(shè)計(jì)一米陽(yáng)光功能布局高層建筑在城市中扮演著種種 角色：商務(wù)、辦公、酒店、餐飲、居住等；高層綜合樓的顯現(xiàn)更是在 同一建筑中將多種功能重新組合,由于功能對(duì)建筑凈跨度有不同的需 要,如何實(shí)現(xiàn)高層綜合樓空間的合 理利用是建筑功能布局的重點(diǎn)；標(biāo)準(zhǔn)層平面 方案采納矩形平面,平面尺寸 隨著高度的不同而不斷變化, 滿意不 同的功能跨度需求；結(jié)構(gòu)基于漸細(xì)筒體的概念,采納外框承載,室內(nèi)有開(kāi)敞的無(wú) 柱空間

4、；易于實(shí)現(xiàn)不同功能的平面布置方案；建筑立面是多種建筑藝術(shù)表現(xiàn)的混合體,通過(guò)水平、豎向、對(duì)角線斜構(gòu)件的相互作用, 而得到力氣與穩(wěn)固的視覺(jué)熟悉；立面的斜撐有助于形成穩(wěn)固向上的漸細(xì)的體形；它們將整個(gè)結(jié)構(gòu)與地面相連,從而具有安全感； 漸細(xì)的外形和斜撐清楚地表現(xiàn)出建筑物的內(nèi)在力氣,使結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和建筑形式之間存在一種和諧的關(guān)系；這種結(jié)構(gòu)美學(xué)的建筑,用最簡(jiǎn)潔的語(yǔ)言表達(dá)出了結(jié)構(gòu)的高雅,使其在城市環(huán)境中簡(jiǎn)潔與其他建筑形成對(duì)比,建筑的標(biāo)識(shí)性更強(qiáng), 具有一種明確的建筑藝術(shù)風(fēng)- - 2 第一屆高校生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽方案設(shè)計(jì)一米陽(yáng)光貌；立面細(xì)節(jié)處理上沒(méi)有使用浮華的建筑語(yǔ)言,結(jié)構(gòu)的美；只是運(yùn)用幕墻材質(zhì)的變化來(lái)強(qiáng)調(diào)建筑體量是平穩(wěn)

5、的、纖細(xì)的,表現(xiàn)手法簡(jiǎn)潔,實(shí)現(xiàn)建筑與結(jié)構(gòu)的有機(jī)結(jié)合；建筑緩和的斜度增加了比例的美觀,獲得更多的采光面積多, 符合重力和風(fēng)荷載產(chǎn)生的應(yīng)力流, 加強(qiáng)了建筑的透視感；相比較直上直下的方盒子而言,視覺(jué)壓力減小了； 結(jié)合內(nèi)部功能,這種漸細(xì)形式對(duì)建筑的多功能有肯定的幫忙,室內(nèi)空間離窗戶較近,利于直接采光通風(fēng)；結(jié)構(gòu)選型整體選型建筑物的結(jié)構(gòu)體系不僅打算了將承擔(dān)的豎向荷載傳遞到地基上的方法和抵抗側(cè)向荷載的方法, 而且是打算建筑物安全性和經(jīng)濟(jì)性特別重要的因素；建筑物常用的結(jié)構(gòu)體系有框架結(jié)構(gòu)及住宅中常常使用的剪力墻結(jié)構(gòu),高層建筑中有撐系框架（braced frame）、外伸及帶狀桁架體系 （outrigger &

6、belt truss）、筒體（tube）、巨型框架（ Super Frame）等結(jié)構(gòu)體系；結(jié)構(gòu)體系的比較（ 適合 一般X 不適合）設(shè)計(jì)要求Frame - Outrigger Frame Braced Super 掌握水平位移的簡(jiǎn)便性Tube Frame Frame X X 重力體系對(duì)掌握水平位移的成效X 空間的自由布置及確保內(nèi)部空間X 確保公寓 /賓館的進(jìn)深X 開(kāi)放下部大廳空間X 結(jié)構(gòu)立面與正面外形相互和諧X 柱彈性收縮問(wèn)題X X 連接節(jié)點(diǎn)過(guò)多與否（施工性）X - 3 第一屆高校生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽方案設(shè)計(jì)一米陽(yáng)光本結(jié)構(gòu)模型通過(guò)對(duì)不同結(jié)構(gòu)形式的特性和優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn) 行比較, 綜合考慮了設(shè)計(jì)要求、 模型制作

7、的復(fù)雜性等因素 影響,最終挑選了 撐系框架 體系；撐系框架最大的特點(diǎn)就是利用結(jié)構(gòu)桿件的軸向承載力和剛度傳遞側(cè)向荷載和重力荷載,從而提高結(jié)構(gòu)整體的荷重比,因此有效性很高；在這種體系中,水平剪力主要 由腹桿而不是柱承擔(dān), 而腹桿又主要由其軸力的水平重量 抗擊剪力, 可接近一個(gè)真正的懸臂梁； 該體系經(jīng)過(guò)合理設(shè) 計(jì),其結(jié)構(gòu)整體立面豐富,構(gòu)件受力合理,適用于高層建 筑結(jié)構(gòu)；局部選型1. 上部結(jié)構(gòu)平面布置工字型截面 矩型截面第一使用運(yùn)籌學(xué)軟件Lingo8.0 對(duì)工字型截面 尺寸進(jìn)行優(yōu)化,選配出合適截面尺寸之后利用 SAP2022 V9.04 進(jìn)行運(yùn)算； 經(jīng)過(guò)運(yùn)算發(fā)覺(jué)工字型平面受荷時(shí),桿件內(nèi)力的確減小很多,

8、構(gòu)件截面尺寸可以折減一些；但是,由于腹桿數(shù)目增加導(dǎo)致結(jié)構(gòu)整體自重爭(zhēng)增加約一倍,結(jié)構(gòu)建模及傳力路徑復(fù)雜,故最終沒(méi)有采納,而采納 矩形截面 ；我們將柱布置在矩形的四個(gè)角隅以獲得最大的 抗彎剛度 ；- - 4 第一屆高校生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽方案設(shè)計(jì)一米陽(yáng)光立面布置平行受荷方向變截面 考慮到建筑功能對(duì)進(jìn)深要求的不同, 經(jīng)過(guò) 比較挑選了逐步向上縮小的變截面形式, 而從 其結(jié)構(gòu)上看,符合內(nèi)力分布曲線, 受力更合理；由參考文獻(xiàn)【 4】,變截面有利于抗擊水平力,比矩形柱狀截面可減小 10 30的側(cè)移；經(jīng)過(guò)傾覆運(yùn)算發(fā)覺(jué)（詳見(jiàn)運(yùn)算書） ,盡管頂面 偏心可以提高結(jié)構(gòu)整體的抗傾覆才能 （提高約 5% ）,但腹桿增加自重約

9、20% ,在荷重比上 有些失利,故頂面尺寸采納最小限制頂面尺 寸；垂直受荷方向等寬盡管增加粱寬可以增大截面慣性矩（結(jié)構(gòu)整體剛度）,但是考慮相應(yīng)腹板桿件的相應(yīng)長(zhǎng)度增加, 且設(shè)計(jì)任務(wù)書對(duì)此方向沒(méi)有剛度要求,只需滿意結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定,最終打算采納最小尺寸以減小結(jié)構(gòu)自重；力,防止失穩(wěn)；通過(guò)交叉張拉繩索施加肯定的初張支撐類型中心支撐系骨架（CBF）度；考慮任務(wù)書中對(duì)結(jié)構(gòu)的側(cè)移限制,故采納中心支撐系骨架, 以獲得較大的 剛斜桿體系人字型-V 型交疊斜支撐最初設(shè)計(jì)中考慮每層均采納交叉斜桿,但由分析知, 交叉斜桿在受到側(cè)向荷載時(shí)一根受壓、 一根受拉；考慮到側(cè)向荷載可能在兩個(gè)方向隨機(jī)加載,故其中必 有一根（拉桿）不

10、能充分發(fā)揮作用,且交叉部分制作、連接較為復(fù)雜；由參考文獻(xiàn)【 9】,對(duì)于塔架寬度較大時(shí),采納人字型或V 型斜支撐較為經(jīng)濟(jì)（考慮長(zhǎng)細(xì)比限制）；為了進(jìn)一步減小橫梁彎矩,最終采納人字型-V 型交疊斜支撐,這樣結(jié)構(gòu)立面也顯得更加豐富；2. 基礎(chǔ)剛性底板基礎(chǔ)經(jīng)過(guò)傾覆運(yùn)算（詳見(jiàn)運(yùn)算書）,為了供應(yīng)足夠的抗傾覆力矩,基礎(chǔ)尺寸必- - 5 第一屆高校生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽方案設(shè)計(jì)一米陽(yáng)光須用足；而在結(jié)構(gòu)腳印范疇內(nèi),由于基礎(chǔ)深度有限制, 且鐵砂側(cè) 面摩擦系數(shù)較小,不行能采納樁 基礎(chǔ)或較小孔徑的深基礎(chǔ), 明顯 采納剛性底板基礎(chǔ)是最合適的；如何在盡可能節(jié)省材料的情形 下,提高基礎(chǔ)自身的剛度, 同時(shí) 如何盡可能保證上部結(jié)構(gòu)與其

11、剛性連接,這是在本次設(shè)計(jì)過(guò)程中遇到最為麻煩的問(wèn)題； 經(jīng)過(guò)多基礎(chǔ)形式次試驗(yàn)比較,最終挑選了如下列圖的基礎(chǔ)形式；材料試驗(yàn) 分析任務(wù)書所供應(yīng)的具體材料力學(xué)性能指標(biāo)后,得出：1.勻稱涂抹的膠水對(duì)紙的力學(xué)性能固化作用不行小視,對(duì)原材料有較大的改性成效；2. 任務(wù)書中所供應(yīng)極限拉壓應(yīng)力只是針對(duì)單層紙而言,隨著層數(shù)的增 加,強(qiáng)度會(huì)有哪些規(guī)律性的變化？簡(jiǎn)潔的推算缺乏依據(jù),需要相應(yīng)的 試驗(yàn)數(shù)據(jù)證明；3. 紙作為模型材料,其力學(xué)性能特點(diǎn)是受拉性能良好,抗撕裂才能差；如將其制成薄壁型構(gòu)件并用乳膠粘結(jié)后,可承擔(dān)肯定的壓力, 但受長(zhǎng)細(xì)比的限制,多為壓桿失穩(wěn)狀態(tài)的受力破壞,可承擔(dān)肯定彎矩；考慮到承載才能估算要求,為了得到

12、更為精確的設(shè)計(jì)數(shù)據(jù),我們制作了 3 種構(gòu)件抗拉構(gòu)件（寬 度 3cm,層數(shù) 3、5、7 層）和 9種抗壓構(gòu)件（運(yùn)算長(zhǎng)度 150mm 內(nèi) 徑 6、8、10mm,層數(shù) 3、5、7 層）,在強(qiáng)度與材料試驗(yàn)室 MTS 上分別 進(jìn)行了抗拉壓破壞性試驗(yàn)；部分試驗(yàn)構(gòu)件- - 6 第一屆高校生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽方案設(shè)計(jì)一米陽(yáng)光試驗(yàn)結(jié)果記錄構(gòu)件屈曲外形數(shù)據(jù)處理利用數(shù)學(xué)軟件 Mathematica 5.0 對(duì)試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行分類處理,結(jié)果如下：拉伸試驗(yàn)結(jié)果層數(shù)1 2 3 4 5 極限拉應(yīng)力12.4729 16.7493 19.9729 22.1437 23.2616 （MPa）內(nèi)徑層數(shù)1 壓縮破壞試驗(yàn)結(jié)果（單位：N）4 5

13、2 3 6 57.3081 111.799 163.474 212.332 258.373 8 101.094 139.567 190.619 254.251 330.463 10 265.581 405.76 512.097 依據(jù)此結(jié)果適當(dāng)折減,進(jìn)行構(gòu)件截面選配；- - 7 第一屆高校生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽方案設(shè)計(jì)一米陽(yáng)光結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)件截面尺寸的確定綜合考慮了構(gòu)件試驗(yàn)結(jié)果、內(nèi)力分析結(jié)果及實(shí)際加載 試驗(yàn)結(jié)果；設(shè)計(jì)結(jié)果見(jiàn)下表及構(gòu)件詳圖：桿件數(shù)量標(biāo)準(zhǔn)長(zhǎng)度制作長(zhǎng)度內(nèi)徑 mm 截 面壁厚（mm）8 mmmm層數(shù)Z1 4 70 80 10 3 0.9 Z2 4 310.5124 320 10 3 0.9 Z3 4

14、 465.7687 480 10 4 1.2 Z4 4 355.5868 370 10 5 1.5 1 2 150 170 8 3 0.9 2 4 165.53 210 8 3 0.9 3 2 150 170 8 3 0.9 4 4 176.26 220 8 3 0.9 5 2 167.83 210 8 2 0.6 6 4 180.67 220 8 3 0.9 7 2 185.66 230 8 3 0.9 8 4 185.41 230 8 3 0.9 9 2 203.5 240 8 2 0.6 10 4 190.45 230 8 3 0.9 11 2 221.33 260 8 3 0.9 12

15、 4 195.77 240 8 3 0.9 13 2 239.16 280 8 2 0.6 14 4 201.34 240 8 3 0.9 15 2 256.99 300 8 3 0.9 16 2 280 320 8 3 0.9 17 2 150 170 8 3 0.9 18 2 150 1708 2 0.6 19 2 150 1708 2 0.6 20 2 150 1708 2 0.6 21 2 150 1708 2 0.6 22 2 150 1708 3 0.9 23 2 150 1708 3 0.9 24 2 150 1708 3 0.9 25 2 150 1708 3 0.9 - -

16、第一屆高校生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽方案設(shè)計(jì)一米陽(yáng)光制作工藝1. 卷?xiàng)U 在制作過(guò)程中我們發(fā)覺(jué), 在桿件外層初步粘結(jié)后, 對(duì)桿件進(jìn)行如干次單方向（卷?xiàng)U方向） 的搓動(dòng),桿件會(huì)利用白乳膠供應(yīng)的初步粘結(jié)力內(nèi)裹,使桿件的密實(shí) 程度增加,幾層紙共同受力； 由于白卡紙自身硬度較大,通過(guò)在卷?xiàng)U之前對(duì)白卡 紙進(jìn)行預(yù)卷數(shù)次, 使其具備肯定的預(yù)曲率,便利工藝進(jìn)行；為保證桿件盡可能快 地風(fēng)干,依據(jù)拼接的次序卷?xiàng)U；第一量取所需材料,并于紙上標(biāo)注相應(yīng)的標(biāo)號(hào)；先卷出全部的柱,然后卷?xiàng)U1、3 和 16,其余桿件按編號(hào)次序卷；將卷好的桿件套于模具上,用冷風(fēng)機(jī)吹干后取下,并用鉛筆于桿中間標(biāo)好桿件號(hào),便于查找；2. 拼接及綁扎依據(jù)制作體會(huì),

17、桿件組裝時(shí)由中間向兩端或由一端向另一端組裝時(shí),尺寸不易掌握,簡(jiǎn)潔顯現(xiàn)誤差；為此,對(duì)拼接次序做了一些調(diào)整,具體如下（以一片桁架為例）：a 先將兩側(cè)的 2 根柱連接,保證整根柱子順直；b 為保證桁架兩端的尺寸,先將柱子兩端的橫向聯(lián)系桿件連上；c 拼接其他橫桿,保證整片桁架平直；d 拼接斜桿；e 同理拼接另一片桁架,然后用側(cè)向連接桿件將兩片桁架連接；f 綁扎節(jié)點(diǎn),張拉繩索；制作次序如圖：- - 9 第一屆高校生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽方案設(shè)計(jì)一米陽(yáng)光3. 基礎(chǔ) 基礎(chǔ)的處理是重點(diǎn)；先用桿件作成一個(gè)具有肯定剛度的平面框架,并用蠟 線在框架上拉成網(wǎng),然后用蠟線將各桿向上拉起,綁扎至柱子,這樣,基礎(chǔ)在蠟 線的作用下有向

18、上預(yù)拱度,再在網(wǎng)上鋪上 3 層的卡紙；4. 風(fēng)干及修飾 用冷風(fēng)機(jī)間斷性地吹模型,讓其盡快地干掉；按規(guī)定尺寸裁剪結(jié)點(diǎn)板 , 最終 粘接；特色處理繩索的使用 在本次競(jìng)賽中, 組委會(huì)供應(yīng)了大量的蠟線, 我們認(rèn)為對(duì)這些蠟線的有效利用 與否極大影響競(jìng)賽成果好壞； 在模型制作過(guò)程中, 我們除利用其對(duì)部分節(jié)點(diǎn)進(jìn)行 綁扎之外, 同時(shí)在橫梁中間穿線進(jìn)行綁扎,在結(jié)構(gòu)側(cè)面、樓層平面交叉布置了較 多的蠟線, 以施加初始張拉力,明顯, 這樣可排除制作誤差導(dǎo)致拼接時(shí)產(chǎn)生的空 隙,使各桿連接更為緊密；此外我們?cè)诨A(chǔ)中張拉了大量的蠟線,以掌握基礎(chǔ)橫 梁位移；我們以為,臘線的有效利用對(duì)整個(gè)模型的承載及抗傾覆將起到積極作用；節(jié)點(diǎn)

19、處理 由內(nèi)力分析結(jié)果（詳見(jiàn)運(yùn)算書） ,我們不難發(fā)覺(jué)梁柱節(jié)點(diǎn)和部分橫梁與斜桿 相交處存在較大的剪應(yīng)力,而相應(yīng)的剪切變形在很大程度上關(guān)系到結(jié)構(gòu)整體側(cè)移；同時(shí)由于拉索初張力的存在,節(jié)點(diǎn)區(qū)相對(duì)應(yīng)力集中； 為了進(jìn)一步掌握節(jié)點(diǎn)變形,同時(shí)保證結(jié)構(gòu)不發(fā)生局部失穩(wěn),我們?cè)谙鄳?yīng)部分插入如干空心銷進(jìn)行加固,類似箱形截面的加勁肋作用,起到了不錯(cuò)的成效；- - 10 第一屆高校生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽方案設(shè)計(jì)一米陽(yáng)光設(shè)計(jì)運(yùn)算書運(yùn)算模型 此類空間塔架的運(yùn)算,考慮到弦桿（柱）截面強(qiáng)度和剛度要比腹桿（梁及 斜向支撐）,且構(gòu)造具有連續(xù)性,因此考慮弦桿為連續(xù),腹桿與其鉸接連接更為 接近實(shí)際；依據(jù)任務(wù)書供應(yīng)的材料力學(xué)性能指標(biāo)及試驗(yàn)結(jié)果,使用

20、有限元結(jié)構(gòu)分析軟 件 SAP2022 V9.04 建立模型,進(jìn)行分析運(yùn)算,模型各桿件連接方式如圖示：荷載分析 將 實(shí) 際 荷 載 簡(jiǎn) 化 為節(jié)點(diǎn)荷載,加載模式 如右圖；- - 11 第一屆高校生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽方案設(shè)計(jì)一米陽(yáng)光沖擊荷載由參考文獻(xiàn)【 13】分析運(yùn)算如下：在沖擊過(guò)程中,物體 G 的速度2由 v 減至 0,所以動(dòng)能削減 E k F v；又由于沖擊荷載是沿水平方向的,故結(jié)構(gòu)2 g整體勢(shì)能沒(méi)有轉(zhuǎn)變,桿件應(yīng)變能為 V d 1P d d；由于結(jié)構(gòu)在受到水平方向的沖2擊后將發(fā)生彎曲,所以其中 d為桿件在被沖擊點(diǎn)處發(fā)生的沖擊撓度,其與 P 之 d3間的關(guān)系為 d P d h,由此可得 P d 3 E

21、I3 d；于是,可得桿件內(nèi)部的應(yīng)變能為3 EI a3V d 1P d d 1 3 EI3 2d,由機(jī)械能守恒定律可得 P d h 1 3 EI3 2d,由此解得2 2 h 3 EI 2 hd v 2 P d h 3 v 2j j v 2,那么動(dòng)力放大系數(shù) K d d v 2；其g 3 EI g g j j g j中速度 v 2 9.8 0.1 1.4 N/m,h 為荷載落差,j為相當(dāng)于沖擊物靜荷載作用下構(gòu)件頂端沿沖擊荷載方向產(chǎn)生的位移,保守估量為15mm；將上述數(shù)值代入計(jì)算得到Kd3.65148,故相當(dāng)于KdP dmax3.65148 50182.574N 的靜荷載加載于桿端；分析上述結(jié)果后,

22、我們認(rèn)為運(yùn)算結(jié)果尚應(yīng)進(jìn)行折減；理由如下：其一,對(duì)于整個(gè)結(jié)構(gòu)而言,在受到?jīng)_擊荷載時(shí),構(gòu)件瞬時(shí)強(qiáng)度會(huì)增加, 故不太可能發(fā)生因材料強(qiáng)度破壞導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效；其二,當(dāng)結(jié)構(gòu)受到?jīng)_擊荷載時(shí),豎向荷載及基礎(chǔ)中鐵砂自重的存在是有利于結(jié)構(gòu)抗傾覆的；其三,傳遞荷載的繩索剛度對(duì)結(jié)果影響也很大,而運(yùn)算時(shí)考慮繩索完全剛性,應(yīng)屬最不利情形；綜上,沖擊荷載應(yīng)當(dāng)作適當(dāng)折減,具體折減量無(wú)法精確運(yùn)算,只能通過(guò)試驗(yàn)測(cè)量得到；內(nèi)力分析（具體分析結(jié)果見(jiàn)附件表格）結(jié)構(gòu)內(nèi)力圖如下頁(yè)所示,從中不難發(fā)覺(jué)：1. 在抗擊傾覆力矩時(shí), 柱的作用有如弦桿, 向側(cè)向荷載處柱受拉,背側(cè)向荷載處柱受壓；2. 在抗擊水平剪力時(shí),斜桿與梁的作用有如腹桿；斜桿受拉或

23、受壓,取決于其傾斜的方向；3. 由于體系為完全三角形組成的桁架 （中心支撐系）,橫梁主要受軸向力；由于側(cè)向荷載是隨機(jī)加載,故支撐既可能承擔(dān)壓力, 也可- - 12 第一屆高校生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽方案設(shè)計(jì)一米陽(yáng)光能承擔(dān)拉力,故支撐依據(jù)更不利的受壓情形設(shè)計(jì)；4. 合成變位圖為彎曲與剪切曲線的組合,其中彎曲變位起掌握作用；軸力圖 剪力圖彎矩圖 變形圖- - 13 第一屆高校生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽方案設(shè)計(jì)一米陽(yáng)光承載才能估算側(cè)向荷載傾覆掌握由參考文獻(xiàn)【 1】,對(duì)結(jié)構(gòu)整體抗傾覆才能進(jìn)行分析,對(duì)基礎(chǔ)端部取矩可知：M q P max1200M d 1 80 140 x 6M d 2 280 280 200 49 10 1

24、40由臨界狀態(tài)可知 M q M d 1 M d 2 令偏心矩 x 在0,65 （單位： mm）范疇內(nèi)移動(dòng)易知側(cè)向荷載限值 P max 在 98.9707,103.304 （單位： N）；適當(dāng)折減后估量約 100N（靜載）；側(cè)向荷載側(cè)移掌握由于受節(jié)點(diǎn)連接剛性程度、加載模式等因素影響,無(wú)法精確運(yùn)算結(jié)構(gòu)整體剛度,經(jīng)過(guò)多次結(jié)構(gòu)加載試驗(yàn),估算為：1 靜荷載 100N 2 沖擊荷載 60N 破壞形式分析由于各桿強(qiáng)度依據(jù)SAP2022 V9.04分析運(yùn)算選配,而結(jié)點(diǎn)強(qiáng)度又有保證,而且設(shè)計(jì)時(shí)已考慮到失穩(wěn)問(wèn)題,并已加以預(yù)防,所以估量在承載的情形下, 基本不行能顯現(xiàn)任何形式的破壞； 估量當(dāng)承載連續(xù)增大很多時(shí), 可

25、能發(fā)生局部屈曲構(gòu) 件破壞；- - 14 第一屆高校生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽方案設(shè)計(jì)一米陽(yáng)光參考文獻(xiàn)【1】結(jié)構(gòu)概念和體系（美）林同炎斯多臺(tái)斯伯利S D 著 高立人等譯北京 :中國(guó)建筑工業(yè)出版社 ,1999.2 【2】高層建筑設(shè)計(jì)美高層建筑和城市環(huán)境協(xié)會(huì)編著,羅福午等譯北京 :中國(guó)建筑工業(yè)出版社 ,1997.7 【3】高層建筑鋼混凝土組合結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)（美）本格尼S 塔拉特納著 羅福午等譯 北京 :國(guó)建筑工業(yè)出版社 ,1999.11 【4】建筑結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì)及案例 羅福午編著 北京 :清華高校出版社 ,2022 【5】高層建筑鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)概念設(shè)計(jì) 方鄂華編著 北京 :機(jī)械工業(yè)出版社 ,2022.9 【6】高層建筑

26、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 方鄂華編著 北京 :中國(guó)建筑工業(yè)出版社 ,2022 【7】豎向建筑結(jié)構(gòu)手冊(cè) SchuellerWolfgang 著 袁勇譯 北京 : 中國(guó)建筑工業(yè)出版 ,2022.12【8】建筑形式構(gòu)成方法解析 戴儉編 天津 : 天津高校出版社 ,2022.8【9】塔桅結(jié)構(gòu) 王肇民, Peil.U 編 上海 : 同濟(jì)高校出版社 ,1989.12【10】現(xiàn)代高層建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 趙西安編 北京 : 科學(xué)出版社 ,2022.1【11】土建結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 張炳華,候昶編著 上海 : 同濟(jì)高校出版社 ,1998.3 【12】結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì) 江愛(ài)川編著 北京 : 清華高校出版社 ,1986.12 【13】材料力學(xué)（）

27、孫訓(xùn)芳,方孝淑,關(guān)來(lái)泰編著 北京：高等訓(xùn)練出版社,2022.8 【14】結(jié)構(gòu)力學(xué) （） 龍馭球, 包世華, 匡文起, 袁駟編著北京： 高等訓(xùn)練出版社, 2022.7 - - 15 第一屆高校生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽方案設(shè)計(jì)一米陽(yáng)光附件 1 R1 R2 R3 Table: Joint Displacements節(jié)點(diǎn)位移Joint OutputCaCaseTyU1 U2 U3 se pe Radians Radians Radians Text Text Text mm mm mm 81 DEAD LinStatic 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000

28、0.000000 82 DEAD LinStatic 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 83 DEAD LinStatic 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 84 DEAD LinStatic 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 0.000000 85 DEAD LinStatic 0.544848 -2.727E-14 0.806980 3.155E-16 0.011148 2.193E-16

29、 86 DEAD LinStatic 0.544848 -2.727E-14 0.806980 3.156E-16 0.011148 2.202E-16 87 DEAD LinStatic 0.546101 2.507E-14 -0.982761 -2.867E-16 0.011458 2.205E-16 88 DEAD LinStatic 0.546101 2.507E-14 -0.982761 -2.865E-16 0.011458 2.181E-16 89 DEAD LinStatic 3.379225 -8.291E-14 1.482547 4.057E-16 0.018889 6.9

30、28E-16 90 DEAD LinStatic 3.379225 -8.290E-14 1.482547 4.055E-16 0.018889 6.955E-16 91 DEAD LinStatic 3.459966 7.378E-14 -1.829653 -3.446E-16 0.018808 6.937E-16 92 DEAD LinStatic 3.459966 7.378E-14 -1.829653 -3.445E-16 0.018808 6.874E-16 93 DEAD LinStatic 6.464406 -1.520E-13 2.061097 5.596E-16 0.0273

31、74 1.323E-15 94 DEAD LinStatic 6.464406 -1.520E-13 2.061097 5.615E-16 0.027374 1.337E-15 95 DEAD LinStatic 6.465948 1.301E-13 -2.621167 -4.547E-16 0.027285 1.328E-15 96 DEAD LinStatic 6.465948 1.301E-13 -2.621167 -4.549E-16 0.027285 1.316E-15 97 DEAD LinStatic 12.037614 -2.270E-13 2.496905 5.487E-16

32、 0.037550 2.185E-15 98 DEAD LinStatic 12.037614 -2.270E-13 2.496905 5.443E-16 0.037550 2.192E-15 99 DEAD LinStatic 12.118042 1.851E-13 -3.260882 -3.915E-16 0.037518 2.189E-15 100 DEAD LinStatic 12.118042 1.851E-13 -3.260882 -3.901E-16 0.037518 2.179E-15 101 DEAD LinStatic 17.927485 -3.025E-13 2.6229

33、12 6.327E-16 0.044368 3.151E-15 102 DEAD LinStatic 17.927485 -3.025E-13 2.622912 6.397E-16 0.044368 3.180E-15 103 DEAD LinStatic 17.929298 2.319E-13 -3.628416 -4.277E-16 0.044594 3.198E-15 104 DEAD LinStatic 17.929298 2.319E-13 -3.628416 -4.248E-16 0.044594 3.166E-15 105 DEAD LinStatic 25.949420 -3.

34、589E-13 2.626652 4.220E-16 0.053245 4.147E-15 106 DEAD LinStatic 25.949420 -3.589E-13 2.626652 4.205E-16 0.053245 4.142E-15 107 DEAD LinStatic 25.973155 2.540E-13 -3.867903 -1.877E-16 0.050695 4.145E-15 108 DEAD LinStatic 25.973155 2.540E-13 -3.867903 -1.853E-16 0.050695 4.127E-15 109 DEAD LinStatic

35、 29.597575 -3.882E-13 2.548074 3.917E-16 0.051626 4.527E-15 110 DEAD LinStatic 29.597575 -3.882E-13 2.548074 3.919E-16 0.051626 4.516E-15 - - 16 第一屆高校生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)大賽方案設(shè)計(jì)一米陽(yáng)光Joint OutputCaCaseTyU1 U2 U3 R1 R2 R3 se pe Radians Radians Radians Text Text Text mm mm mm 111 DEAD LinStatic 29.334860 2.667E-13 -3.9

36、46481 -1.599E-16 0.046863 4.480E-15 112 DEAD LinStatic 29.334860 2.667E-13 -3.946481 -1.564E-16 0.046863 4.498E-15 121 DEAD LinStatic 29.333013 -5.989E-14 -0.634146 1.094E-16 0.043297 4.279E-15 122 DEAD LinStatic 17.921850 -3.577E-14 -0.517949 1.038E-16 0.037248 3.183E-15 123 DEAD LinStatic 6.453980 -1.101E-14 -0.286262 5.321E-17 0.023009 1.408E-15 124 DEAD LinStatic 0.532618 -1.123E-15 -0.078398 1.475E-17 0.007483 2.175