《土木工程结构设计大赛设计书-多层竹结构单向抗震模型方案设计与理论分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《土木工程结构设计大赛设计书-多层竹结构单向抗震模型方案设计与理论分析（22页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、多层竹结构单向抗震模型方案设计与理论分析作品名称 参赛学校 四川大学 参赛队员 专业名称 土木工程指导教师 二一一年九月1. 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结构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220mm220mm，上端220mm220mm，塔高1000mm，高宽比1000/2204.5。，模型共四层，每层250mm，叶片外表为流线型双曲面。1.3结构选型（1）主体。在满足赛题规定的承载力和变形刚度要求条件下，为了设计最轻的结构，我们选用了框架结构形式，并试图做到较多的杆件
2、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结构形式，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：底板为整个结构的第一层.手算计算书竹材容重暂按7.410，竹材阻尼比0.01自振周期T及地震作用的计算：根据结构柱体部分的具体尺寸，确定出一系列刚度系数值如下第一层：185.875第二层：147.2256第三层：92.73第四层：39.5752进而计算
3、出各层的柔度系数:/=0.005380;=/=0.01217=/+/+/=0.02296;=/+/=0.04822M M M M1111= 0.3032 0.6182 0.87281168.4962343.5356484.9817555.6845 = 555.6840.25710.55600.8415111110.30320.61820.84151用代替又可得到一组系数按照上述方法经过次反复迭代可得最终系数：0.24990.54310.83331由1424.0645；= /进而求出一个手算近似解：0.129楼层重力荷载标准值：顶层：G4=(2.649+0.15)9.8=27.43N3层：G3=
4、（9.9+0.15+0.26）.8=101.038N2层：G2（12.15+0.37+0.15）9.8=124.166N1层：G1=（4.95+0.44+0.15）9.8=54.292N G=Gi=27.43+101.038+124.166+54.292=306.926N总地震作用标准值 Tg=0.3s max=2.5 0.1T1Tg d=dmax=2.5 Geq=0.85GE=0.85306.926=260.89N 底部总地震作用标准值为：FEK=dGeq=2.5260.89N=652.22N各楼层地震作用标准值：T1=0.141s1.40.3=0.42s 不考虑顶部附加水平地震作用，n=0
5、, Fi=FEK(1-n)F4=652.22=100.022NF3=652.22=276.321NF2=652.22=226.382NF1=652.22=49.493N各层水平地震作用计算结果楼层Hi(mm)Gi(N)GiHiGiHiFi(N)Vi(N)4100027.4327430178864.7100.022100.0023750101.03873778.5178864.7276.321376.3432500124.16662083178864.7226.382602.725125054.29213573178864.749.493652.218100.022100.022276.3213
6、67.343226.382602.72549.493 652.284各楼层地震作用标准值计算简图 各楼层剪力示意图v,max=0.65max=0.652.5=1.625 Geq=0.75GE=0.75306.9262=230.1947NFEVK=v,max Geq=1.625230.1947=374.066Ni层竖向地震作用：vi=FEVK ，第i层竖向总轴力：vi= Fv4=374.066=57.37NFv3=374.066158.48N Fv2=374.066=129.84N Fv1=374.066=28.39N楼层Hi(mm)Gi(N) GiHiGiHiFvi(N) Nv(N)41000
7、27.4327430178864.557.3757.373750101.03875778.5178864.5158.48215.842500124.16662083178864.5129.84345.68125054.29213573178864.528.39374.06结构模拟结构模型图静力荷载分配图（N/m2 ）地震作用下支座反力（N）地震作用下位移图（mm）静力荷载下柱轴力图（N）地震作用下柱轴力图（N）地震作用下剪力图（N）地震荷载下梁应力图（N/m2 ）地震作用下梁单元内力图（N*mm）地震加速度动态曲线.avi地震速度动态曲线.avi地震位移动态曲线.avi变形验算：层次层间剪力V
8、i(N)层间刚度Di层间相对位移ui=ui -ui-1 =Vi/Di(mm)499.2739.57522.508332673392.732.88292218.12147.22561.4815145.22185.8750.2433。u 即u(4,20),故层间位移满足要求应力验算由木结构规范得：又各柱轴力N=F/4=1/4*306.92=76.73N;A=D2/4=9.6210-4m2M=FiHi/4=(99.27*1+267.33*0.75+218.12*0.5+45.22*0.25)/4=105.03N*m；W=D3/32=*0.0353/32=4.210-6m3；由木结构规范表4.2.1-
9、4按恒荷载验算时取强度设计值调整系数为0.8；fm= fc=0.8 =0.8*60=48MPa；则代入4.3.2-3得：76.73/9.6210-4+105.03/4.210-6=25.09MPa0.8 =48MPa；满足要求。竹结构质量统计表构件名称截面轮廓截面面积（mm2）长度(mm)数量体积（mm3）L115230210425200L215230190422800L315230180421600L415230185422200G22L100.520280211200G32L100.520280211200G42L100.520280211200D125512412240D23131241
10、5024D331311415024D4236847552Z17061004282400Z24915004982000Z32544004406400LB1210210244100188200LB2190190236100172200LB3180180232400164800LB4185185234225168450墙（不含门洞）2202203400041360002260666竹质模型质量结束语经过了近一个月的准备，从构思到设计再到动手建造，让我们在思考中收获成长；在实践中体味快乐。当然，在这之中也历经了重重考验，但计算的繁琐和施工的难度并没有动摇我们参赛的决心。一次次改良，一次次完善激发着我们的热情。每当看到模型质量减轻、承载和抗震能力提高的时候，我们欣慰不已，信心满满。此次比赛学院领导老师十分重视，给予了大力的支持，我们深感荣幸。参考文献1、 王社良 抗震结构设计，武汉理工大学出版社；2、 李章政，熊峰 建筑结构设计原理，化学工业出版社；3、 裴星洙，张立 高层建筑结构的设计与计算，中国水利水电出版社4、 木结构设计规范 GB50005-2003
