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全国第五届大学生结构设计大赛参赛作品 三 角 之 巅 带屋顶水箱竹质四层房屋结构设计说明书 参赛学校：兰州交通大学 参赛作品名：三角之巅 参赛队员：袁道云 果晓龙 蔡魏巍 指导老师：张家玮 林梦凯 第五届全国大学生结构设计竞赛组委会 二零一一年十月 目录 1 结构选型 1 1.1 作品图片 1 1.2 作品名称——三角之巅2 1.3 设计理念2 2 方案设计2 2.1 材料性能2 2.2 结构选型 3 2.3 节点设计 3 3 模型制作 3 3.1 制作工序 3 3.2 模型加工加工图纸及材料表 3 4 计算分析 7 4.1 计算假定 7 4.2 计算单元 7 4.3 计算结果 9 4.4 结论 16 5 铁块分布详图及水箱注水 16 5.1 铁块分布重量及详图 16 5.2 水箱注水尺寸及重量 17 1 结构选型 1.1 作品图片 图1作品图片 - 1 - 1.2 作品名称——三角之巅 在同一平面内，不在同一条直线上的三点顺次连接后就构成了三角形。古典和现 代纯数学思想认为，建立在黄金率基础上的最完美的几何图形只有三种：一种是由数 个大和小黄金三角形组成的平面五角星形，一种是由十个黄金三角形组成的平面十边 形，一种是由十二个平面五角星形所组成的正十二面体。参天大树，正是来自于深扎 大地的根与干构成的三角形的支撑。最早建造于公元前2900年的古埃及金字塔，基座 为正三角形或多个三角形组成，侧面由多个三角形或接近三角形的面相接而成。古埃 及金字塔以其稳定、坚固、耐压、神秘、恒久，代表着古代人类的智慧结晶。 在所有的平面图形中，三角形是最稳固图形。 本结构利用三角形的稳定性，立面上采用六个倒正三角形相间的形式，平面上各 层横截面中心重合，形成稳定的三角形梁柱体系。 1.3 设计理念 “稳如泰山，轻如鸿毛”是我们设计的基本原则，质轻、简约、强度、刚度、稳 定性、以最轻的质量承受最大的荷载是我们设计的根本目标。 2 方案设计 2.1 材料性能 竹材是典型的平面正交异性材料。忽略厚度方向的影响，顺纹方向与横纹方向构 成两个正交面。参考典型的平面正交异性材料（如白卡纸），顺纹方向的抗拉强度较 横纹方向大30%以上，横纹方向的延性是顺纹方向的2至3倍。因此有必要合理选择截 面纹路方向，采用顺横搭配的组合截面形式。 根据赛前相关试验表明：502胶水粘接面抗剪强度远大于顺纹竹材抗拉强度，因 此可不考虑搭接处节点强度。由于竹材厚度有限，采用对接方式连接时需要考虑连接 强度。从实际工程角度出发，可用构造措施来保证。 热熔胶的力学性质与橡胶类似，弹性模量低，在铁块与竹制结构的相互作用中可 以起到隔振缓冲的作用，尤其是水箱底面粘接的热熔胶可以看做一块阻尼器。热熔胶 有很好的徐变性能，不占用模型本身的质量，参考橡胶隔振装置的设计理念，可以在 各个楼层设置隔振装置。 - 2 - 2.2 结构选型 本结构利用三角形的稳定性，立面上采用六个倒正三角形相间的形式，平面上各 层横截面中心重合，竖直方向的刚度均匀变化，通过刚性横梁联成整体，在空间上可 以提高结构体系的整体性，形成稳定的三