第五届全国大学生结构设计竞赛模型与计算分析

"第五届全国大学生结构设计竞赛的参赛作品展示了学生们在结构工程领域的创新与实践。这份报告详细阐述了模型的设计、制作和计算过程，涵盖了结构设计说明、模型制作和结构计算等多个方面，旨在实现刚度、强度和经济性的平衡。" 在结构设计说明部分，作品名为未具体给出，质量为447克，结构宽度200毫米，高度1000毫米。设计采用了正方形横截面的空心杆结构，包括4根12mm×12mm的柱子，由3层0.5mm厚的材料粘接而成，以及由2层0.35mm厚材料制成的8mm×6mm横截面的梁。此外，结构还包括了2层0.35mm厚材料制成的4mm×4mm横截面的斜拉杆，以及0.25mm厚材料制成的30mm腰的薄片用于节点保护，增强模型在振动中的稳定性。 模型采用了四层房屋桁架结构，荷载等效为均匀分布于柱和梁上，通过梁的弯矩作用，实现受拉和受压的平衡。斜杆的加入增加了结构的支撑力，确保了在荷载作用下的稳定性。梁的间距和横截面经过精心设计，以确保结构在满足位移要求的同时能承载更多荷载。模型底部的固定方式强化了柱与底板的连接，增强了整体性。 结构选型考虑了竞赛的具体要求，即制作带有屋顶水箱的竹质多层房屋，采用振动台进行单向加载，并模拟实际地震工况。这要求参赛者不仅要考虑静态结构性能，还需关注动态响应，例如地震动数据的输入和分析。 在模型制作环节，报告提到了结构的整体布置图、主要构件详图、方案效果图和节点详图，这些细节揭示了设计的精细化和实践操作的严谨性。 结构计算部分涉及平面结构振型分解、模拟加载质量计算、结构力学求解器的应用和结构有限元受力分析。这部分详细介绍了如何运用理论解析和数值计算工具，如有限元方法，对模型进行受力分析，包括模态参与因数的计算、位移云图的展示以及荷载作用下的结构响应。这些计算提供了对模型性能的深入理解，验证了设计的合理性。 这份报告展示了大学生在结构设计竞赛中的综合能力，包括理论知识的应用、结构创新、模型制作技巧以及计算分析技能，充分体现了工程教育中的实践与理论相结合的理念。