“千年龟壳”屋盖结构模型设计方案
学院名称 XXXXXXXXXX 专业名称 土木工程 学生姓名 XXX 、 XXX 、 XXXX 指导老师 XXXXXXXXXXXXX 联系电话 XXXXXXXX
浙江省大学生结构设计竞赛组委会
二OO六 年 十 月
一、设计说明书
根据竞赛规则要求，我们从模型的用材特性、加载形式和制作方便程度等方面出发，采用社会上收集的易拉罐罐体、用改性丙烯酸酯胶作为粘结剂，精心设计制作了“千年龟壳”屋盖模型。刚与柔的完美结合是这个模型的最大特点。
1、结构体系
主体为张弦梁的结构体系：屋面板和方型梁的组合，作为张弦梁的压弯系统，承担结构的整体受弯、受压和抗剪；单根铝片作为张弦梁的受拉系统，承担下部拉力；方型薄壁杆作为张弦梁的中间撑杆，协调上述两者共同工作，承受压力。
2、截面选择
用U型加两侧翼缘和面板黏结组成完整的箱型截面，让屋面板参与整体受力，产生蒙皮效应；铝条抗拉能力强，因此采用简单的“一”字型截面；撑杆受压，采用方型既有利于稳定，又有利于与上部箱型梁的紧密连接。
3、节点设计
支座处：采用封闭箱型局部加固端部，保证能承受较大的支座反力；采用双层材料在梁底夹住铝条，保证铝条不因受拉而产生支座处突然脱开。
加载处：将连接拉环的铝条，从方型薄壁撑杆中穿过后，直接粘贴于方型梁顶，加载时荷载通过拉环和铝条直接作用于梁上。合理的模拟了现实中张弦梁的工作状态。
4、制作处理
在制作过程中使模型整体向上微拱，使梁尽可能受压力而少受弯，有利于梁的稳定和减少挠度。
5、设计假定
（1）材质连续，均匀；
（2）梁与梁之间结点为刚结；梁与撑杆之间的连接为铰结；撑杆与下部拉条之间为铰结；屋盖支座为简支；
（3）屋盖本身质量不计；加载时，荷载以集中力的形式作用在指定的九个节点处。
（4）杆件计算时采用钢结构的计算模式；
根据以上假定，通过结构力学求解器建立计算模型，所得的内力和位移作为构件设计的依据。
二、方案图
1．模型结构图
“千年龟壳”效果图
“千年龟壳”仰视图
模型实物图
2．结构整体布置图
1a12a21a3节点7节点8Z7Z8Z9节点5节点6bZ4Z5Z6左视图(1-1)Z1Z2Z3节点4节点3节点1节点21
2仰视图1左视图(2-2)4.截面详图
150.22797梁80,11撑杆68撑杆
三、计算书 1 .结构选型
拉条采用“丰”字交叉式张弦梁结构形式。结构以“三”为主受力，“︱”为次受力 合理性和实用性:
张弦梁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，因而可以跨越很大的空间。 创新性:
1．模型结合了一般的双向井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，克服了双向井字交叉张弦梁双向协同工作困难的缺点。
2．对次受力方向的一榀张弦梁（b）做了特殊处理。
制做时对主受力方向的三榀张弦梁（a）的拉索的绷紧程度大于b的拉索，因此在加载时b较a后屈服破坏，从而给予a足够的侧向支撑保证，尽可能发挥a的受力性能。而且b的设置对减小中间挠度效果明显。具体工作原理如下：
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浙江省第五届大学生结构设计大赛计算书(一等奖)
