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第七届全国大学生结构设计大赛 西安科技大学 建筑与土木工程学院 指导老师:柴生波 郑选荣 队长:贺鹏 队员:吕伍杨 陈梓新 结构设计大赛计算书 一、设计说明…………………………………………………2 二、结构选型…………………………………………………2 三、模型假设…………………………………………………2 四、结构建模与主要计算参数………………………………3 五、受荷分析…………………………………………………5 5.1受力分析………………………………………………5 5.1.1 方案一……………………………………………5 5.1.2方案二……………………………………………9 5.2稳定分析………………………………………………13 六、节点构造…………………………………………………20 七、模型加工图及材料表……………………………………21 一、设计说明 根据大赛规则要求, 我们从结构形式所体现出的简洁明快的风格的基础上根据纸的一些力学性质，充分考虑结构的整体受力情况；最终我们从受力最好的最简单的三角形入手。结构的整体外型是双层“w”形，在粘接踏板后，结构主体框架多为三角形，提高了结构的稳定性。同时为提高结构的的承载力，恰当地在主要竖向承载部位采用实心杆件，并用截面尺寸较小的细杆将其中部相连，提高其抗弯性能，尽量避免结构因失稳而发生破坏。 二、结构选型 由于三角形具有较强的稳定性，而且在平面上容易找平，我们选择三角形为主体结构框架。桁架受力均匀简单，仅受轴力受力明确，相互协调性好5mm5mm 12、13、14、15 284mm6mm6mm 16、17 321mm5mm5mm 18、19、20、21 100mm4mm4mm 22、23 150mm4mm2.5mm 24、25 200mm5mm2.5mm 五、受荷分析 受力分析 在自重和和由脚传给结构的静力荷载工作作用下的结构受力如下。 5.1.1方案一 荷载考虑了结构自重和由脚传给结构的静力荷载（其构件及布载见图5-1）。 由脚传给结构的静力荷载加载图示 /kN 轴力 轴力图 /N 由图1-2可以看出，在自重和人荷载作用下，该构件的侧面承受的轴力最大，为134N；脚底中间的四根斜杆承受的轴力为67 N；该构件顶部杆件出现47.3N的轴力，其余杆件轴力几乎为零。 弯矩 弯矩My / N·cm 由图1-3可以看出，在自重和人荷载作用下，主要是构件的上部三根横杆承受弯矩My作用，最大达到331 N·cm。 弯矩Mz / N·cm 由图1-4可以看出，在自重和人荷载作用下，主要是构件的侧面八根斜杆承受弯矩Mz作用，最大达到142 N·cm。 剪力 剪力Fz /N 由图1-5可以看出，在自重和人荷载作用下，主要是构件的顶面三根横杆承受竖向剪力，最大为125 N。 剪力Fy /N 由图1-6可以看出，在自重和人荷载作用下，主要是构件的侧面斜杆承受横向剪力，最大为6 N。 扭矩 扭矩Mx / N·cm 由图1-7可以看出，在自重和人荷载作用下，主要是构件的中间斜杆的上半部分承受的扭矩最大，为16 N·cm。 方案二 荷载考虑了结构自重和由脚传给结构的静力荷载 轴力 图5-8 轴力图 /N 由图2-2可以看出，在自重和人荷载作用下，该构件的侧面承受的轴力最大，为132N；脚底中间的四根斜杆承受的轴力为67 N；该构件顶部杆件出现46N的轴力，其余杆件轴力几乎为零。 弯矩 图5-9弯矩My / N·cm 由图5-9可以看出，在自重和人荷载作用下，主要是构件的上部三根横杆承受弯矩My作用，最大达到286 N·cm。 5-10弯矩Mz / N·cm 由图5-10可以看出，在自重和人荷载作用下，主要是构件的侧面八根斜杆承受弯矩Mz作用，最大达到134 N·cm。 剪力 图5-11剪力Fz /N 由图5-11可以看出，在自重和人荷载作用下，主要是构件的顶面三根横杆承受竖向剪力，最大为130 N。 图5-12剪力Fy /N 由图5-12可以看出，在自重和人荷载作用下，主要是构件的侧面斜杆承受横向剪力，最大为7 N。 扭矩 图5-13扭矩Mx / N·cm 由图5-13可以看出，在自重和人荷载作用下，主要是构件的中间斜杆的上半部分承受的扭矩最大，为25 N·cm。 5.2稳定分析 5.2.1基本原理 结构的稳定问题与强度问题有同等重要的意义。高强、薄壁和纤细结构的采用，使稳定性显得更加重要。结构失稳是指在外力作用下结构的平衡状态开始丧失稳定性，稍有扰动则变形迅速增大，最后使结构遭到破坏。失稳可以分为两大类： 第一类叫做平衡分支问题，即达到临界荷载时，若干扰使结构发生微小位移，则在取消干扰后，结构将停留在位移后的位置上而不能回到原来的位置。此时结构的平衡