结构设计大赛设计书.docx

- . z. 多层竹构造单向抗震模型 方案设计与理论分析 作品名称竹韵 参赛学校 参赛队员 专业名称土木工程 指导教师 二○一一年九月 设计说明书 1.1寓意 漫步在那竹林摇曳的石板古街，品味一股亲切和安逸；小憩于清雅恬静的古朴茶馆，体会一种清心和悠闲——蓉城竹韵。 1.2构造造型 根据赛题的要求，模型外轮廓采用方棱柱体，柱网尺寸：下端220mm×220mm，上端220mm×220mm，塔高1000mm，高宽比1000/220≈4.5。，模型共四层，每层250mm，叶片外表为流线型双曲面。 1.3构造选型 〔1〕主体。在满足赛题规定的承载力和变形刚度要求条件下，为了设计最轻的构造，我们选用了框架构造形式，并试图做到较多的杆件满应力受荷，尽量减少赘余杆件。在设计框架架的具体形式时，遵循对称均匀，受力明确，传力直接，方便制作的原则。 〔2〕细部连接。在满足赛题规定的条件下，为了获得重量轻、承载力大的支撑构件，在分析了目前各系列震型的参数后，结合给定的地震加速度要求，采用一体式圈梁及网状次梁构造形式，并在每层〔主〕圈梁下设支撑构件，底层根部设置柱脚。 CAD细部图如下： 注：底板为整个构造的第一层 ２.手算计算书 竹材容重暂按7.4×10－６Ｎ／ｍｍ３，竹材阻尼比＝0.01 = 1 \* GB3 ①自振周期T及地震作用的计算： 根据构造柱体局部Ｓ的具体尺寸，确定出一系列刚度系数Ｋ值如下 第一层：Ｋ１＝185.875　第二层：Ｋ２＝147.2256 第三层：Ｋ３＝92.73　　　　　第四层：Ｋ４＝39.5752 进而计算出各层的柔度系数: δ１＝１/Ｋ１=0.005380;δ２=１/Ｋ１＋１/Ｋ２=0.01217 δ３=１/Ｋ１+１/Ｋ２+１/Ｋ３=0.02296;δ４=１/Ｋ１+…１/Ｋ４=0.04822 M４ M４　 　　 　 M３ 　　　　　　 M２ 　　　　　　　　　 M１ δ１　　　　　　δ１　　　　　　δ１　　　　　δ１ δ１　　　　　　δ２　　　　　　δ２　　　　　δ２ δ１　　　　　　δ２　　　　　　δ３　　　　　δ３ δ１　　　　　　δ２　　　　　　δ３　　　　　δ４ 1 1 1 1 1 =×ω１２×１０－６ 0.3032 0.6182 0.3032 0.6182 0.8728 1 168.4962 343.5356 484.9817 555.6845 ×ω１２×１０－６=×ω１２×１０－６×555.684 0.25710.55600.84151 0.2571 0.5560 0.8415 1 1 1 1 1 0.3032 0.6182 0.8415 1 按照上述方法经过３次反复迭代可得最终系数： 0.24990.54310.83331　　　　　　　　由1＝ω１２×１０－６×424.0645；Ｔ=２π 0.2499 0.5431 0.8333 1 进而求出一个手算近似解：Ｔ＝0.129ｓ = 2 \* GB3 ②楼层重力荷载标准值： 顶层：G4=(2.649+0.15)×9.8=27.43N 3层：G3=〔9.9+0.15+0.26〕×９.8=101.038N 2层：G2＝〔12.15+0.37+0.15〕×9.8=124.166N 1层：G1=〔4.95+0.44+0.15〕×9.8=54.292N G=ΣGi=27.43+101.038+124.166+54.292=306.926N = 3 \* GB3 ③总地震作用标准值 Tg=0.3s αma*=2.5 0.1<T1<Tg ∴d=dma*=2.5 Geq=0.85×GE=0.85×306.926=260.89N 底部总地震作用标准值为：FEK=dGeq=2.5×260.89N=652.22N = 4 \* GB3 ④各楼层地震作用标准值：T1=0.141s<1.4×0.3=0.42s 不考虑顶部附加水平地震作用，δn=0, Fi= QUOTE FEK(1-δn) F4= QUOTE ×652.22=100.022N F3= QUOTE ×652.22=276.321N F2= QUOTE ×652.22=226.382N F1= QUOTE ×652.22=49.493N 各层水平地震作用计算结果 楼层 Hi(mm) Gi(N) GiHi ΣGiHi Fi(N) Vi(N) 4 1000 27.43 27430 178864.7 100.022 100.002 3 750 101.038 73778.5 178864.7 276.321 376.343 2 500 124.166 62083 1788