模型理论设计说明

2011年长安大学结构设计邀请赛

风能建筑结构模型理论方案设计说明书

作品名称: 海洋之星发电屋

团队名称：“少林寺”

队长姓名：

队员姓名：

目录

风能建筑模型设计说明.............................................................................................................. - 2 -

一、设计依据...................................................................................................................... - 2 -

二、设计概要...................................................................................................................... - 2 -

1、设计单位................................................................................................................ - 2 -

2、作品名称说明........................................................................................................ - 2 -

3、环境条件................................................................................................................ - 2 -

三、设计原则...................................................................................................................... - 3 -

四、设计内容...................................................................................................................... - 3 -

1、方案的构思............................................................................................................ - 3 -

2、造型和结构体系.................................................................................................... - 3 -

3、其他有特色方面.................................................................................................... - 4 -

五、方案图.......................................................................................................................... - 4 -

1、结构整体布置图.................................................................................................... - 4 -

2、主要构件详图和方案效果图................................................................................ - 5 -

3、叶片的效果图........................................................................................................ - 6 -

六、计算书1、结构选型：............................................................................................... - 8 -

1、结构选型：............................................................................................................ - 8 -

2、计算简图................................................................................................................ - 8 -

3、内力分析：.......................................................................................................... - 11 -

4、荷载分析：.......................................................................................................... - 13 -

5、承载能力估算...................................................................................................... - 13 -

风能建筑模型设计说明

一、设计依据

⑴、建筑结构制图标准

⑵、依据设计任务书要求

二、设计概要

1、设计单位

2、作品名称说明

我们的作品俯视图像一个宝石一样，所以以“海洋之星”命名。

3、环境条件

⑴、设计原因

基于长安大学举办《2011年大学生结构设计赛》,邀请陕西各大高校参加比赛,我校积极响应参加竞赛。

⑵、设计前提

在利用土地的同时考虑对风能的利用,基于对二者的合理利用

的情况下,建筑模型在处于类似真实的环境里,既能保证模型的稳定性,又能最大化的利用建筑面积和风能。

⑶、设计内容

理论方案设计、结构模型制作、作品介绍和模型加载试验。

三、设计原则

1、由于模型所处于的环境,在设计时要考虑模型的稳定性(相当于现实中的安全性)。

2、要考虑它对风能的最大利用率。

3、在以上二者兼具有最大保证的情况下，设计该风能建筑模型。

四、设计内容

1、方案的构思

风能建筑模型是基于上述设计理念和要求，并且满足上述条件的基础上设计而成。

在模型建筑的稳定性方面和风能利用利用方面，我们可以采用一些特殊形状的结构体，减少风力对建筑的影响，尽量让发电机受到足够大的风力，同时发电机风叶采用独特的形状，提高风能利用率。

2、造型和结构体系

我们可以采用类似菱形（两个不同角度的三角形对接，三角形具有稳定性）的底座，刀刃形的迎风面，对风力进行分流，减少建筑收到的风阻，同时将风力集中到两侧的发电机，使发电机风叶受到足够大的风力，提高风能利用率。整体造型结构类似于金字塔，具有良好的稳定性。内部采用类似于框架剪力墙的结构，更加坚固

建筑的稳定性。

3、其他有特色方面

我们的模型有类似于中国古塔的结构类型，但由于它的层结构是菱形而不同于古塔的对称的多边形，新颖别致！同时菱形的尺寸随着高度的上升逐渐减小，十分美观，又有一种具有规则却又不循规蹈矩的美感。

⑴、合理性和实用性:

菱形叉式结构综合应用了刚性构件抗弯刚度高和柔性构件抗拉强度高的优点，结构可以做到结构自重相对较轻，体系的刚度和形状稳定性相对较大，因而可以承受足够的风力。

⑵、创新性:

①．模型结合了一般的十字交叉张弦梁结构和单向张弦梁制做简单、受力明确等优点，克服了十字交叉张弦梁结构双向协同工作困难的缺点。

②．对次受力方向的柱子和梁做了特殊处理。制做时对主受力方向的梁的绷紧程度大于次梁的，因此在加载时主梁较次梁后屈服破坏，从而给予主梁足够的侧向支撑保证，尽可能发挥主梁的受力性能。而且次梁的设置对减小中间挠度效果明显。

五、方案图

1、结构整体布置图

⑴俯视图：

说明：蓝色三角表示发电机

⑵一层剖面图

说明：蓝色方框表示柱子

2、主要构件详图和方案效果图

3、叶片的效果图

注：叶片尺寸，我们于制作模型时在做具体安排

六、计算书

1、结构选型：

采用以梁柱为主受力，剪力墙为次受力的结构形式。

2、计算简图

⑴、梁柱及编号

⑵、一层横向受力简图

⑶、一层纵向受力简图

⑷、二层纵向受力简图

⑸、二层横向受力简图

3、内力分析：

⑴、一层

⑵、二层：

4、荷载分析：

根据本次比赛的规则，考虑最佳风能利用率情况取10个发电机集中荷载同时作用。

在风力作用时会存在一定的动力效应，及加载时的不均匀性等不利因素的影响，采取在制做时适当加强构件的措施，计算时不予考虑。

5、承载能力估算

综上所述，模型在风力作用的情况下，结构的强度、刚度、稳

定性都满足要求。