结构赛计算书
第四届全国大学生结构设计竞赛一等奖作品
第四届全国大学生结构设计竞赛计算书目录一、计算部分1、结构选型与方案设计2、材料属性的确定（木材顺纹抗压强度试验）3、结构建模及荷载分析4、结构内力分析5、结构承载力及位移分析二、图纸部分模型图纸（含节点构造、材料表）1.结构选型与方案设计世界上众多铁塔、电视塔的结构形状都是从下往上截面逐渐变小，为什么会这样呢？图1－1是世界著名的埃菲尔铁塔，在高耸入云的上部塔尖、塔身都受到大风的水平作用力，我们做简单的弯矩分析，如图1-1：将埃菲尔铁塔简化成如图1-2所示，使其受简化风载的作用，弯矩图如图，从上往下弯矩逐渐增大，和结构选型类似。
所以埃菲尔铁塔的选型和弯矩图大致相似。
此次竞赛制作的体育场悬挑屋盖，主要受风荷载力、竖向荷载力的作用，那么，在这两个荷载作用下，弯矩会是什么样的呢？我们做了大致计算，结果如图1-3：所以，我们结构的大致选型也就和弯矩图大致相似，而我们的作图1－1埃菲尔铁塔图1－2埃菲尔铁塔弯矩草图图1－3赛题结构弯矩草图品名称取为：“驭竖凌风”，意为结构驾驭竖向荷载，凌驾风荷载之意。
接下来的工作就是确定模型的最终造型：刚开始，我们初步定夺，做了如图1-4模型：七榀模型，杆件大多数是4mm*6mm 截面的。
优点：刚度大；缺点：质量较重，结构不简明，受荷不明确。
针对缺点，我们做了很多次实验，从七榀桁架到五榀桁架，再到三榀桁架，到最终的两榀桁架。
在质量“减肥”的情况下，还要保证刚度，要使模型在受载情况下，不破坏并且变形较小。
在这种要求下：（1）对模型上下弦的截面做了改动：单纯的用本次大赛提供的矩形杆件，或者粘接的矩形杆件，质量较大，我们力求一种轻质高强的杆件，于是决定出两榀上下弦杆件都用矩形杆件拼接成“T ”型杆件。
（2）对节点进行处理：处理的原则是把粘接面积增大，把木条刻槽，使木条跟木条嵌在一起，具体节点处理见后附图册。
（3）根据每根杆件受力分析，决定出每根杆件的截面大小，尽量满足“轻质高强”的要求。
第四届全国城市地下空间工程专业大学生模型设计竞赛说明书
附件3第四届全国城市地下空间工程专业大学生模型设计竞赛说明书一、竞赛题目双联拱隧道结构模型设计竞赛。
结构模型总体设计如图1所示。
二、竞赛目的在高速公路建设中，遇到隧道问题时，以往主要采用双洞分离式方案修建，但在特殊地质及地形条件的地区，从线桥隧衔接方式、总体路线线形、工程造价等因素综合考虑，双洞分离式方案往往受到较大局限，为获得良好的技术经济效果，双联拱隧道方案则成为重要的可选方案，在许多场合已成为首选方案。
目前在四川、重庆、云南、广东、贵州、江苏、浙江、福建等省市的高速公路中大量采用了双联拱隧道方案，随着高速公路建设的进一步发展，双连拱隧道的数量还将会大量增加。
本次竞赛题目的设计正是基于这一工程背景，通过对双联拱隧道结构体系的设计和计算，加强学生对城市地下空间工程专业的认识和了解，在理论计算和动手操作的同时，提升他们对本专业的兴趣和爱好。
本次模型比赛的主题是双联拱隧道结构模型的设计、计算、制作和加载，包括白卡纸封层和隧道模型结构制作两部分，然后通过加载试验检验白卡纸封层和隧道模型结构体系的承载力和变形特性，从而确定双联拱隧道结构体系的可行性、合理性和科学性。
竞赛主要目的如下：（1）通过测试模型相关组成部件的力学参数，完成双联拱隧道结构体系设计与承载能力的理论计算，从而理解双联拱隧道支护体系设计的相关理论；（2）以最低的成本，使用最少的材料（白卡纸），设计并制作双联拱隧道结构体系，并保证模型能够承受最大荷载；（3）锻炼学生的创新能力、设计能力、实践能力和团结协作能力，并形成各高校间良好的竞争与合作氛围。
三、参赛对象及要求参赛高校应通过校级选拔赛择优推荐1~2支参赛队伍参加本次比赛的决赛，具体要求如下：（1）特别说明：参赛学生队长必须是经教育部审核备案开设城市地下空间工程专业并已经招生两届以上学生的高校学生，以学校名义报名参赛。
（2）每支参赛队伍不得超过3人（每名参赛选手只能参加1支参赛队伍），须设队长1名、指导教师1名。
结构设计大赛策划书
结构设计大赛策划书结构设计大赛策划书1一、竞赛目的结构设计大赛旨在多方面培养大学生的创新思维和实际动手能力，培养团队精神，增强大学生的工程结构设计与实践能力，丰富校园学术氛围，促进交流与学习。
二、竞赛题目专业组：输电塔结构模型设计与制作。
趣味组：稳立鸡蛋三、材料材料203g白卡纸、腊线、白胶，固定模型的底板为木工板。
（均由大赛组委会统一发放）四、竞赛安排1、参赛对象和形式参赛对象：__大学全日制在校本科生、研究生。
参赛形式：规定以小组形式参赛，每组应由2—5人组成。
2、时间安排（1）、即日至20__年4月16日，请各班以班为单位统一将报名表交于竹二418宿舍孙超彦同学处，联系电话：______ （2）、大赛组委会将在4月20日19：00到22：00，在竹园2#五楼东活动室面向全校发放材料，请各参赛队前往领取。
（3）、各参赛队构思、制作将在领到材料后的两周内完成，请各参赛队于5月4日19：00到22：00将作品及相关材料交于竹园2#五楼东活动室。
（4）、本次结构设计大赛的加载及决赛答辩将同时举行，具体时间、地点以及其他详情大赛组委会将以海报形式予以通知，请随时关注、3、参赛队竞赛组委会在报名截止后将举办有关建筑结构方面的讲座，对本次竞赛题目答疑，对以往竞赛进行讲评，并邀请有关老师对本次结构设计竞赛进行指导，还将特邀以往竞赛成绩优秀者与参赛选手交流。
相关安排将以海报形式通知，敬请关注。
五、竞赛要求1、参赛要求（1）结构设计竞赛内容应包括理论设计方案和结构模型两部分。
（2）每个参赛队只能提交一份作品，并命名。
（3）参赛学生只允许参加一个参赛队，各队应独立设计、制作。
竞赛期间，指导教师不得直接参与参赛作品的.理论方案设计计算及模型制作。
比赛时，任何人不得为参赛队提供帮助和指导。
一经查实，将取消参赛资格。
（4）各参赛队必须在规定时间和地点参加竞赛活动，缺席者作自动放弃处理。
竞赛期间不得任意换人，若有参赛队员因特殊原因退出，则缺人竞赛。
第五届全国大学生结构设计竞赛赛题
第五届全国大学生结构设计竞赛赛题：带屋顶水箱的竹质多层房屋结构一、竞赛模型竞赛模型为多层房屋结构模型，采用竹质材料制作，具体结构形式不限。
模型包括小振动台系统、上部多层结构模型和屋顶水箱三个部分，模型的各层楼面系统承受的荷载由附加铁块通过实现，小振动台系统和屋顶水箱由承办方提供，水箱通过热熔胶固定于屋顶，多层结构模型由参赛选手制作，并通过螺栓和竹质底板固定于振动台上，图1给出了一示意性结构图。
图1 模型示意图二、模型要求2.1几何尺寸要求(1) 底板：多层结构模型用胶水固定于模型底板上，底板为33cm×33cm×8mm的竹板，底板用螺栓固定于振动台上。
(2) 模型大小：模型总高度应为100cm，允许误差为±5mm。
总高度为模型底板顶面至屋顶(模型顶面)上表面的垂直距离，但不包括屋顶水箱的高度。
模型底面尺寸不得超过22cm ×22cm的正方形平面，即整个模型需放置于该正方形平面范围内，模型底面外轮廓与底板边缘应有足够的距离以保证螺栓能顺利紧固。
(3) 楼层数：模型必须至少具有4个楼层，底板视为模型第一层楼板。
除第一层以外，每层楼面范围须通过设置于边缘的梁予以明确定义。
(4) 楼层净高：每个楼层净高应不小于22cm。
楼层净高是指该楼层主要横向构件顶部与其相邻的上一楼层主要横向构件底部之间的最小距离。
若底板上设置有地梁，则第一层净高需自地梁顶部开始计算；若无地梁则从底板顶面开始计算。
柱脚加劲肋、隅撑及其他外立面构件不影响计算楼层净高。
(5) 使用功能要求：楼层应具有足够的承载刚度，各层空间应满足使用功能要求。
在模型内部，楼层之间不能设置任何横向及空间斜向构件。
模型底层所有方向的外立面底部正中允许各设置一个12cm×12cm(高×宽)的门洞。
(6) 楼层有效承载面积：楼层范围为各承重分区最外围楼层梁构件所包络的平面，不包括模型内部核心筒区域。
在楼层范围内与楼面构件直接接触的铁块的覆盖面积定义为楼层有效承载面积，模型的总有效承载面积应在600cm2至720cm2的范围之内，且每个楼层的有效承载面积不得小于25 cm2。
第九届全国大学生结构设计竞赛参赛奖作品
第九届全国大学生结构设计大赛计算书目录1.设计背景 (3)2.材料力学性能测试 (4)2.1竹皮力学性能实验 (4)2.2杆件压缩强度试验 (5)2.3竹皮材料参数 (7)2.4 3D打印材料力学参考特性 (7)3.结构选型 (7)3.1主要限制条件 (7)3.2设计过程 (8)3.3桥面 (8)3.4桥面梁 (8)3.5柱 (8)3.6节点 (9)4.构件计算及优化 (9)4.1梁的计算及优化 (10)4.2柱的计算及优化 (12)4.2.1阁构柱 (13)4.3柱位的确定 (17)4.4单个跨段整体计算 (18)5.节点设计 (20)5.1 A段柱梁连接件 (20)5.2 A段柱底连接件 (21)5.3 B段柱梁连接件 (21)5.4 B段柱底连接件 (22)6. 施工制造 (23)6.1 组杆法 (23)6.1.1 技法介绍 (23)6.1.2 注意事项 (23)6.2 组装工艺要求 (24)6.3 粘贴工艺要求 (24)1.设计背景第九届全国大学生结构设计竞赛（以下简称国赛）以滇缅公路为题要求学生利用不同厚度的竹皮，使用502胶水进行粘合，制作能够快速通行小车公路桥模型。
这对参赛队员的力学分析能力、结构设计和计算能力、现场制作能力等提出了更高的挑战。
通过竹高跷结构模型的设计和制作，使学生在结构知识运用能力、创新能力、动手能力、团队协作精神等方面得到全面提升。
图1 模型三维示意图图2 总模型布置图2.材料力学性能测试2.1竹皮力学性能实验对模型进行精确分析的前提是对材料和构件进行力学性能测试，为了确定材料和构件的力学性能，我们首先用WDW3100型电子万能试验机测试了竹皮纸的抗拉强度，采用控制变量法，做了七组形状相同、材料厚度不同的试件，其中1、2、3号由单层0.2mm 竹皮纸制成，5、6、7号由双层0.5mm 厚的竹皮纸粘连制成，4、5号试件与1、2、3号的厚度相同，我们向其表面均匀的涂了一层502胶水，用以研究502胶水对竹皮纸的影响。
赛题 2009年第三届全国大学生结构设计竞赛
第三届全国大学生结构设计竞赛赛题第三届全国大学生结构设计竞赛委员会2009.9.24一、竞赛模型定向木结构风力发电塔（如图），塔身高800mm，叶片（数量不限）组成的AA-A二、模型介绍1.塔身塔身为竞赛主结构，需满足以下要求：（1）塔身高800mm，顶点高度实际误差不大于±3mm。
塔身外形不影响叶轮运转，塔身水平截面的外轮廓为正多边形或圆形；（2）具有足够的承载能力；（3）具有规定的刚度；（4）与塔顶标准发电机底座连接可靠；（5）与塔底标准底座连接可靠。
2.叶片和叶轮安装完成后，叶轮外轮廓直径不得大于800mm。
三、装置说明1.发电机发电机采用CFX-03型标准发电机，质量4470g，底板及立面详见附图。
2.风叶连接件连接件质量300g，详见附图。
3.发电功率测量系统发电功率测量系统由导线、负载、功率计组成。
导线所受风力不能传递到塔身，由支架承受。
4.鼓风机相关参数见下表名称新型节能低噪声轴流风机型号SF7-4厂家上海金蓝机电设备成套有限公司功率3kW转速1400n/min风量2500m3/h风速23m/s全压力340Pa经实测，风叶连接件（距鼓风机1m处）的风速参考值如下：档位风速（m/s）W1 4.0W2 6.8W3 9.05.塔架安装底盘详见附图。
6.塔脚与安装底盘连接螺栓：重量2g/套。
四、材料及制作工具1.木材（1）尺寸：长度1000mm，截面有50mm×1mm、2mm×2mm、2mm×6mm、6mm×6mm；（2）性能参考值：顺纹弹性模量1.0×104MPa，顺纹抗拉强度30MPa。
2.胶水：502。
3.制作工具竞赛组委会提供美工刀、1m钢尺、砂纸、锉刀、小型锯子。
五、模型安装、加载及测试步骤1.安装步骤（1）风叶通过螺栓安装在连接件上；（2）塔架通过螺栓安装在底盘上；（3）发电机通过螺栓安装在塔身上（注：发电机转轴方向可平行或正交于风向）；（4）风叶连接件与发电机轴通过定位鞘相连；（5）安装时间每组总计不超过15分钟，每超过1分钟扣1分。
大学生结构设计大赛指导
大学生结构设计大赛指导一、采用的材料及其性能1.白卡纸白卡纸作为模型材料，其力学性能特点是受拉性能良好，抗撕裂能力差，抗弯压能力近似为零。
但将纸卷成筒状或并用乳胶粘结后，可承受弯矩并可承受一定的压力，但受长细比的限制，多为压杆失稳状态的受力破坏，所以受压杆的长度不宜过长。
2.乳胶乳胶的粘接性能：粘结力强，满足结构受力特点，但湿度大，不易干燥，干燥后硬度大，容易产生脆性破坏。
纸带对接时强度约降低50％，纸带侧接时，强度较高，能够达到与母材强度相同。
二、方案理论分析包括：设计说明书、计算书和方案图。
设计说明书应包括对方案的构思、布局、功能、结构选型及其他有特色方面说明；计算书应包括计算模型、荷载分析、内力分析、承载能力估算等。
方案图应包括结构整体布置图、主要构件详图和方案效果图。
三、制作技巧1.准备工作1.1 材料性质的初步认识如常用的材料：230g白卡纸，他的含义是：每张A0纸重230g。
此类纸不同区域都略有不同，但大体还是一样的。
如重量，强度等。
在制作模型过程中，需要注意的几点有：a.白卡纸的保护问题：刚买好的纸务必好好保管，最好有足够大的地方将其平摊，上面再用东西盖一下，以免受潮。
注意不要伤着白卡纸，一旦上面有折皱，这张纸基本上就废了，因为受伤的纸强度会降低很多。
b.顺纹和逆纹：仔细观察白卡纸会发现顺、逆纹的差别。
一般来说，沿长边方向是顺纹，沿短边方向是逆纹。
讨论顺和逆的差别基于两点：第一主要是施工上的因素，沿顺纹剪裁要方便得多，也更顺手些；第二，强度上的因素，顺纹方向强度稍大于逆纹方向。
因此，在制作构件过程要尽量注意沿顺纹裁剪。
c.光滑面与粗糙面：白卡纸一般是一面为光滑面，一面是粗糙面。
用粗糙面粘结效果会更好，因为表面的粗糙不平，将增加结合处的咬合力，也就增加了粘结力。
d.湿度的问题：在夏季潮湿季节里，白卡纸易受潮，制作的构建强度会降低，因此需好好保养。
建议在制作构件及拼装结构的时候准备个电吹风。
兰州大学结构模型设计大赛赛题赛制及评分标准
赛题名称：体育场悬挑屋盖结构1、竞赛模型竞赛模型为体育场看台上部悬挑屋盖结构，采用竹质材料制作，具体结构形式不限。
模型包括下部看台、过渡钢板和上部挑篷结构三部分。
其中前两部分通过螺栓连接，由承办方提供；挑篷结构由参赛选手设计制作，并通过螺栓与过渡钢板连接。
图1给出一示意性结构形式。
图1示意性悬挑屋盖结构2、模型要求2.1 下部看台及过渡钢板看台底面尺寸600mm×800mm（800mm为悬挑方向），高340mm，剖面呈梯形，顶部宽150mm（如图2所示）。
看台顶部设有过渡钢板，厚10mm，平面尺寸150mm×600mm。
板上设有如图2所示的M4螺栓孔，用于固定挑篷结构。
2.2挑篷结构挑篷结构包括支承骨架和围护材料两部分。
支承骨架由竹制材料制成，形式不限。
围护材料采用120g布纹纸，由承办方统一提供，各队自行裁剪粘贴。
要求围护材料在外观上必须全部覆盖挑篷上部及背部区域；即从挑篷上方和后方看，围护材料不得出现空隙（见图3）。
围护材料可探出支承骨架边缘，但其最大探出长度不得大于20mm 。
图2 看台平面图及剖面图图3 悬挑结构示意为保证竞赛的公平性、合理性和可操作性，对挑篷几何尺寸做如下限定：1）在距挑篷前缘60mm区域内（图4中的A点附近），必须保证屋面平坦，不得有明显的倾斜和弯曲，以便竞赛过程中的加载与测量；2）挑篷结构上弦前缘（即图4中的A点）高度不得低于650mm，在挑篷结构的下方（即图4中B点以下以右区域）不得出现任何构件；3）屋面前缘最低点不得低于后缘的最高点，相当于图4中的A点高度不低于C点。
图4 尺寸限值（图中括号内数字为相对于O点的坐标）3、加荷方式采用在悬挑屋盖上加竖向静载和风荷载的方式考核各队模型的刚度和承载力。
3.1 荷载施加1）在距悬挑屋盖前缘50mm处缓慢施加一重物加载条，测量屋盖前端在重物荷载作用下的竖向位移（见图5），记为d1。
重物加载条为钢质，截面20mm×20mm，长600mm，重约1.88kg，在屋面上沿垂直悬挑方向放置，测量完毕后取下。
结构设计参赛作品-塔吊结构模型设计方案
参赛作品塔吊结构模型设计理论方案目录目录 (2)1．设计说明书 (3)1.1方案构思 (3)1.2结构选型 (3)2.材料性能与制作经验 (4)2.1 材料力学性能指标 (4)2.2 制作经验 (4)3．计算书 (5)3.1 计算模型整体效果图 (5)3.2 结构计算假定和各个单元物理参数 (5)计算假定 (5)3.3 构件截面尺寸 (5)3. 3 结构计算简 (6)4. 结语 (10)1．设计说明书本塔吊以纸和线为材料，充分利用线的弹性作用。
而现代结构讲究结构与建筑美学相适应，在满足结构功能的同时体现建筑美，同时也传递一种精神，一种理念。
这是本作品设计的源泉，打破传统塔吊的结构型式，具有极强的视觉冲击与震撼，体现了力与美的完美结合。
以创新为支点，撑起未来的希望。
1.1方案构思形象是结构内在品质物化的外在形态，是表现结构内涵和个性的形式和语言系统。
为使我们的结构能给人留下特别的印象，考虑从各种技术手段上来表现结构形象。
我们的结构采用上面一个三三角形，作为一个支撑单元，撑起整体。
塔身共有4根主承重杆件，塔顶有3根主选柱子作为首要支撑，整个结构外观简洁、新颖，赋予塔吊以生气。
1.2结构选型初步设计时仔细的考虑了传统结构形式和材料用量，得出初步的方案采用以竖杆为主要承重杆件承受竖向荷载，辅以截面较小的斜向和水平支撑来承受水平荷载。
整体是一个近似实体塔吊的结构，本着大赛的宗旨，创新，我们将塔吊的吊臂结构制作成两部分，一个支点撑起整个吊臂，两个部分相互承载，将杆件的能力发挥的最大，主杆件连接多用三角形，三角形稳定，连接时保证a、b、c 三点在一条直线，防止加载时偏心。
拉力大的地方用纸带。
我们的连接点都是刚结点，超静定模型比较稳固。
下面支座主杆件之间用撑杆件连接，整体连接有几个优点：（1）杆作为支撑杆可以有效增加结构抗扭刚度，减小结构水平位移。
（2）外形简洁大方。
（3）杆件的数量明显减少，节点加工方便。
（4）从整体看结构比较对称，简单稳定。
结构设计大赛要求
结构设计大赛要求1.参赛资格要求：征集对象、参赛资格、参赛人员要求等。
例如，大赛可能只允许学生、工程师或者专业人士参赛，参赛者可能需要具备一定的工作经验或学术背景。
2.参赛作品主题：确定本次大赛的主题或方向。
这可以是一些具体的建筑、结构工程项目，或者涵盖一些行业的各个领域。
通过指定主题，可以帮助参赛者集中精力，针对特定的问题进行解决与设计。
3.参赛作品要求：明确参赛作品的要求，包括但不限于设计报告、设计方案、图纸、计算书、模型等。
例如，需要提交详细的设计报告，包括设计思路、结构特点、结构分析、制图等。
4.竞赛提供的材料：说明参赛者可以使用的参考资料、工具、软件等。
有些大赛可能会提供一些特定的软件或工具供参赛者使用，以确保使用的工具和方法都是公平、一致的。
5.时间要求：确定参赛者需要在什么时间段内完成作品的提交。
时间要求可以包括报名截止日期、作品提交截止日期，以及展示或演示的时间安排等。
6.评审标准和流程：详细说明评审委员会将会根据哪些标准来评选获奖作品，以及评审的流程和时间安排。
评审标准可以包括创新性、技术难度、实用性、可持续性等方面的考量。
7.奖项设置：确定参赛者有机会获得什么奖项，例如一、二、三等奖、优胜奖等。
此外，还可以设立一些特别奖项，如最佳设计奖、最具创新奖等，以表彰在特定方面或领域中表现优秀的参赛者。
总体而言，结构设计大赛要求通常包括参赛资格、参赛作品主题、参赛作品要求、时间要求、评审标准和流程、奖项设置、参赛要求和注意事项等方面的内容。
这些要求旨在促进参赛者充分发挥创造力和技术能力，提高结构设计水平，创造出更加具有实际意义和创新性的作品。