结构设计指导书
结构设计指导书
第一部分结构计算
一、框架结构体系及其布置
1.1、框架结构组成
框架结构是由梁、柱、节点及基础组成的结构形式，横梁和立柱通过节点连为一体，形成承重结构，将荷载传至基础。
1.2、框架结构种类
根据施工方法的不同，分为整体式、装配式和装配整体式三种。本次设计采用整体式框架结构。
1.3、框架结构布置
横向承重框架、纵向承重框架、纵横双向承重框架。
1.4变形缝的设置
1、沉降缝
设置沉降缝是为了避免地基不均匀沉降在房屋构件中引起裂缝。房屋扩建时，新建部分与原有建筑结合处也可设置沉降缝分开。沉降缝将建筑物从基础至屋顶全部分开，各部分能够自由沉降。 2、伸缩缝
设置伸缩缝是为了避免温度应力和混凝土收缩应力而使房屋产生裂缝。伸缩缝仅将上部结构从基础顶面断开，基础不断开。 3、防震缝
当房屋平面复杂、立面高差悬殊、各部分质量和刚度截然不同时，应设置防震缝。 对有抗震设防要求的房屋，其沉降缝和伸缩缝均应符合防震缝要求，并尽可能三缝合并设置。
1.5、结构布置应注意的几个原则
1、满足使用要求、尽可能的与建筑设计的划分一致。
2、柱网的布置应规则整齐且每个楼层的柱网尺寸应相同，构件类型应尽可能的少。
3、变形缝的设置应满足有关的规范要求。
4、满足施工简便、经济合理的要求。二、框架梁、柱截面尺寸
2.1梁、柱截面形状采用矩形、T 型、圆形等截面形式。 2.2梁、柱截面尺寸：以矩形截面选择为例。
1、梁截面尺寸
一般取：h =(1/8～1/12)l ，b =(1/2～1/3)h 。 2、柱截面尺寸
柱截面高度可取：h ＝(1/15～1/20)H ，柱截面宽度可取：b =(1～2/3)h 。 并按下述方法进行初步验算。
① 框架柱承受竖向荷载为主时，可先按负荷面积估算出柱轴力，再按轴心受压柱验算。考虑到弯矩影响，适当将柱轴力乘以1.2～1.4的放大系数。 ②
λ 框架柱截面高度不宜小于400mm ，宽度不
宜小于350mm 。为避免发生剪切破坏，柱净高与截面长边之比宜大于4。 3、梁截面惯性矩
I 0——为梁矩形截面部分的截面惯性矩。
三、框架结构计算简图
3.1、平面计算单元
框架结构是一个由横向框架和纵向框架组成的空间结构。
3.2、计算简图
框架杆件用其轴线表示，杆件之间的连接用节点表示，杆件长度用节点之间的距离表示。
框架的计算跨度为框架柱轴线间的距离；框架柱的计算高度（除底层柱外）可取各层层高，底层柱一般取至基础顶面，当有整体刚度很大的地下室时，可取至地下室结构的顶部。
四、结构计算
4.1竖向荷载作用下框架结构的近似计算方法——分层法
1、计算假定
（1）、框架的侧移忽略不计，即不考虑框架侧移对内力的影响。
（2）、每层梁上的荷载对其他层梁、柱内力的影响忽略不计，仅考虑对本层梁、柱内力的影响。
2、计算要点
将多层框架沿高度分成若干单层无侧移的敞口框架，框架梁上作用的荷载、柱高及梁跨均与原结构相同。计算时，将各层梁及其上、下柱所组成的敞口框架作为一个独立计算单元，用弯矩分配法分层计算各榀敞口框架的杆端弯矩，由此求得的梁端弯矩即为其最后弯矩。因每一层柱属于上、下两层，所以每一层柱的最终弯矩需由上、下两层计算所得的弯矩值叠加得到。上、下层柱的弯矩叠加后，节点弯矩一般不会干衡，如果需要提高精度，可对不平衡弯矩再作一次弯矩分配，但不传递。
3、对计算假定引起误差的修正
①、除底层柱以外的其它各层柱的线刚度乘以修正系数0.9，据此来计算节点周围各杆件的弯矩分配系数； ②、杆端分配弯矩向远端传递时，底层柱和各层梁的传递系数仍按远端为固定支承取为1/2，其它各柱的传递系数考虑远端为弹性支承取为1/3。4、分层法的适用范围 ①、节点梁柱线刚度比大②、结构与荷载沿高度分布比较均匀
4.2水平荷载作用下框架结构的计算方法（一）——反弯点法
适用范围：结构比较均匀，层数不多的多层框架；梁、柱线刚度比：∑i b / ∑i c ≥3 1、计算假定 （1）、确定各柱间的剪力分配时，认为梁的线刚度与柱的线刚度之比为无限大，各柱上下两端均不发生角位移； （2）、确定各柱的反弯点位置时，认为除底层以外的其余各层柱，受力后上下两端的转角相同； （3）、不考虑框架梁的轴向变形，同一层各节点水平位移相等。 2、同层各柱剪力分配 第i 层k 根柱的侧移刚度：
∑==m
k i ik
V V
1
（4.2.1）
层间水平力平衡方程：
212h i d c
ik =
（4.2.2）
第i 层各柱柱端相对侧移均为△i ，按照侧移刚度的定义，
i ik ik d V ?= （4.2.3）
i
m
k ik
V d
=?∑=1
（4.2.4）
i
m
k ik
V d
∑==
?1
1
（4.2.5）
i
m
k ik
ik
ik V d
d V ∑==
1
（4.2.6）
由此得到：各层的层间总剪力按各柱侧移刚度在该层侧移刚度所占比例分配到各柱。 3、柱中反弯点位置
柱的反弯点高度yh 为反弯点至柱下端的距离，y 为反弯点高度与柱高的比值，h 为柱高。由假定可确定柱的反弯点高度：
对于上部各层柱：反弯点位于柱的中点处，y =1/2；对于底层柱：反弯点偏离中点向上，可取y =2/3。 4、框架梁柱内力 （1）、柱端弯矩
柱下端弯矩：
h y V M ik d
ik = （4.2.7） 柱上端弯矩：
h y V M ik u ik )1(-= （4.2.8） （2）、梁端弯矩梁端弯矩之和等于柱端弯矩之和，节点左右梁端弯矩大小按其线刚度之比分
配。
（3）、梁端剪力
（4）
节点左右梁端剪力之和即为柱的层间轴力。
()
∑-=n
i r
ib
l ib ik V V N
4.3水平荷载作用下框架结构的计算方法（二）——改进反弯点法（D 值法）
1
αc
2、柱的反弯点位置
（1）、标准反弯点高度比y 0
规则框架在节点水平力的作用下，可假定同层各节点转角相等，这时各层横梁的反弯点位于跨中且该点无竖向位移。
标准反弯点高度比y 0查表。 （2）、上下层梁线刚度变化时反弯点高度比修正值y 1，计算时查表。 （3）、上下层层高变化时反弯点高度比修正值y 2、y 3，，，若某柱的上下层层高改变时，反弯点位置也有变化，需要修正。计算时查表。
当各层框架柱的侧移刚度和各层柱反弯点位置确定以后，计算步骤与反弯点法一样。
4.4 框架结构侧移的近似计算
竖向荷载作用下框架结构产生的侧移很小，一般只进行水平离作用下的侧移计算，包括两部分内容：控制顶层最大侧移和控制层间相对位移。
框架结构在水平力作用下的变形由两部分组成：总体剪切变形（由梁、柱弯曲变形引起）和总体弯曲变形（由框架柱两侧柱的轴向变形引起）。对层数不多的框架，柱轴向变形引起的侧移很小，可忽略。
1、由梁柱弯曲变形引起的侧移（采用D 值法计算）
层间侧移： ∑=
?ik
i i D V （4.4.1） 顶点侧移：
∑?=?m i
i
V （4.4.2）
2、由柱轴向力引起的变形
假定内柱轴力为零，只考虑边柱轴向变形产生的侧移，查表计算侧移。
五、荷载效应组合
荷载效应组合实际上是内力组合，内力组合的目的就是要找出框架梁柱控制截面的最不利内力，最不利内力是使截面配筋最大的内力。
5.1、控制截面及最不利内力
框架梁的控制截面通常是梁端支座截面和跨中截面。框架梁的控制截面最不利内力组合有以下几种：
（1）、梁端支座截面max M -、max M +和max V ；（2）、梁跨中截面
max M +、max M
-。框架柱的控制截面通常是柱上、下两端截面。框架柱的控制截面最不利内力组合有以下几种： （1）、︱M max ︱及相应的N 、V ；（2）、N max 及相应的M 、V ；（3）、N min 及相应的M 、V ；（4）、︱M ︱比较大（不是绝对最大），但N 比较小 或N 比较大（但不是绝对最小或绝对最大）。内力组合时应将各种荷载作用下梁柱轴线的弯矩值和剪力值换算到梁柱边缘处，然后进行内力组合。
5.2、活荷载布置——满布法
对楼面活荷载标准值不超过5KN/mm 2
的一般工业与民用多层框架结构，满布荷载法的计算精度和安全度可以满足工程设计要求，为安全起见，满布法对跨中弯矩再乘以 1.1～1.2的放大系数。
5.3、水平荷载
水平荷载有风荷载和水平地震作用，水平荷载应考虑正反两个方向。如果结构对称，风荷载和水平地震作用下的框架内力均为反对称。
5.4、荷载组合
不考虑抗震设防时，荷载效应组合如下：当有两个或两个以上可变荷载参与组合且其中包括风荷载时，荷载组合系数取ψ＝0.85，在其他情况下荷载组合系数均取ψ＝1.0。一般应考虑下列三种荷载组合：恒载＋0.85（活载＋风载）、恒载＋活载、恒载＋风载。
六、构件截面设计
6.1、框架梁
框架梁是受弯构件，由内力组合求得控制截面的最不利弯矩和剪力后，按正截面受弯承载力计算方法确定所需要的纵筋数量，按斜截面受剪承载力计算方法确定所需的箍筋数量，再采取相应的构造措施。
对于现浇框架，支座调幅系数取0.8～0.9；对于装配整体式框架，其支座调幅系数取0.7～0.8。
ik
Qi n
i Qi K G G Q C G C S ∑=+=1γψγ
6.2、框架柱
1、框架柱是偏心受压构件，通常采用对称配筋，确定柱中纵筋数量时，应从内力组合中找出最不利的内力进行配筋计算。
2、框架柱除进行正截面受压承载力计算外，还应根据内力组合得到的剪力值进行斜截面抗剪承载力计算，确定柱的箍筋配置。
3、柱的计算长度：
（1）一般多层房屋的钢筋混凝土框架结构各层柱段
当为现浇楼盖时：底层柱段l0＝1.0H
其余各层柱段l0＝1.25H
当为装配式楼盖时：底层柱段l0＝1.25H
其余各层柱段l0＝1.5H
（2）、具有非轻质隔墙的多层房屋，当为三跨及三跨以上或为两跨且房屋的总宽度不小于房屋总高度1／3时，其各层框架柱段的计算长度：
当为现浇楼盖时：l0＝1.0H
当为装配式楼盖时：l0＝1.0H
（3）、按有侧移考虑的框架结构，当竖向荷载较小或竖向荷载大部分作用在框架节点上或其附近时，各层柱段的计算长度应根据可靠设计经验取用较上述规定更大的数值。
注：H为上、下两层楼盖顶面之间的距离。
6.3框架结构的构造要求
1、混凝土强度等级
框架的混凝土强度等级不应低于C20；梁柱混凝土强度等级相差不宜大于5MPa。
2、框架梁
（1）、框架梁截面
梁截面高度：h=(1/8～1/12)l,且不宜大于1/ 4l n，，梁截面宽度：b≥1/4h及1/2b c （2）、框架梁纵向钢筋
框架梁、柱纵向钢筋构造要求见图。
（3）、框架梁箍筋
梁的箍筋沿梁全长范围内设置，第一排箍筋一般设置在距离节点边缘50mm处。梁的配箍率不应小于0.24f t/f yv，箍筋最小直径和最大间距的要求与一般梁相同。
3、框架柱
（1）、框架柱截面
柱截面高度不宜小于400mm ，柱截面宽度不宜小于350mm ，柱净高与截面长边尺寸之比宜大于4。（2）、框架柱纵向钢筋
框架柱的纵向钢筋宜采用对称配筋，框架柱纵向钢筋的最小直径不应小于12mm ，全部纵向钢筋的最小配筋率ρ≥0.4﹪,最大配筋率ρ≤5﹪。 （3）、框架柱箍筋
箍筋应为封闭式，箍筋间距不应大于400mm ，且不应大于柱短边尺寸。 4、框架节点
节点范围内的箍筋数量应与柱端相同。
框架梁、柱、节点的构造是钢筋混凝土框架结构设计中十分重要的内容，教材上仅能介绍一般原则，具体设计时应查阅有关《设计手册》或《构造手册》。
七、结构抗震设计
7.1、地震作用的计算方法
基于反应谱理论的振型分解反应谱法、底部剪力法，以及直接输入地震波求解的时程分析法。 （1）、高度不超过40m ，以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，可采用底部剪力法等简化方法； （2）、不符合上述情况的多层和高层房屋宜采用振型分解反应谱法， （3）、特别不规则的建筑、甲类建筑和表3.8所列高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行补充计算。7.2、地震作用的计算——底部剪力法
底部剪力法适用于一般的多层砖房等砌体结构、内框架和底部框架抗震墙砖房、单层空旷房屋、单层工业厂房及多层框架结构等低于40m 以剪切变形为主的规则房屋。
底部剪力法是先算出等效的地震力（底部总剪力），然后按照一定的规律沿高度分布，形成水平方向的地震力作用。竖向地震力作用本次设计不考虑。
7.3考虑抗震时的荷载效应组合
1、结构构件荷载效应基本组合
wk w w Evk Ev Ehk Eh G E G S S S S S γψγγγ+++=S ——结构构件内力组合的设计值，
包括组合的弯矩、轴向力和剪力设计值；
γG ——重力荷载分项系数，一般情况应采用1.2，当重力荷载效应对构件承载能力有利时，
不应大于1.0；
γEh 、γEv ——分别为水平、竖向地震作用分项系数；
γw ——风荷载分项系数，应采用1.4。S GE ——重力荷载代表值，有吊车时，尚应包括悬吊物
重力标准值；S Ehk ——水平地震作用标准值的效应；S Evk ——竖向地震作用标准值的
效应；S wk ——风荷载标准值；ψw ——风荷载组合值系数，一般结构可不考虑，较高的高层建
筑可采用0.2。
2、框架结构构件荷载效应组合
在框架抗震设计时，一般应考虑两种基本组合。 （1）、地震作用效应与重力荷载代表值效应的组合 框架结构考虑地震作用时，除高层建筑须考虑风荷载以外，一般不考虑风荷载与地震作用的组合，框架结构一般也不考虑竖向地震作用。当只考虑水平地震作用与重力荷载代表值的组合时：
（2）、永久荷载与可变荷载的荷载效应组合
无地震作用时，考虑全部竖向荷载作用的荷载效应组合：
3
、承载力抗震调整系数
R
Q C G C S k Q k G ≤+=4.12.1
《抗震规范》通过承载力抗震调整系数来反映标准值和设计值之间的差异。这个差异对不同的材料，不同构件以及不同构件的荷载效应比值均不相同，表3.12分别给出了钢筋混凝土结构的承载力抗震调整系数的值。
7.4 框架结构构件截面抗震设计
框架结构体系是由梁、柱通过节点连接而成，抗震结构构件应具备必要的强度、适当的刚度、良好的延性和可靠的连接，并应注意强度、刚度和延性之间的合理匹配。 1、框架梁 （1）、正截面受弯承载力验算
考虑地震作用组合的框架梁，其正截面受弯承载力可按非抗震设计的承载力计算公式计算，但应考虑承载力抗震调整系数，受弯梁取γRE ＝0.75。考虑受压钢筋作用的梁端混凝土受压区高度应符合下列要求：
一级抗震等级 x ≤0.25h 二、三级抗震等级 x ≤0.35h 且纵向受拉钢筋的配筋率不应大于2.5% 。 （2）、斜截面受剪承载力验算
①、梁端剪力设计值确定 ——强剪弱弯
梁端剪力调整，9度设防烈度、一级抗震等级的框架结构：
M
bua bua 按顺时针和逆时针方向进行计算，并取其较大值。每端的弯矩值可按非抗震设计正截面受弯承载力有关公式计算，但在计算中应将纵向受拉钢筋的强度设计值以强度标准值代替，并取实配的纵向钢筋截面面积，不等式改为等式，并在等式右边除以梁的正截面承载力抗震调整系数。
M l b 、
M r b ——考虑地震组合的框架梁左、右端弯矩设计值，M l b 与M r b 之和，应分别按顺时针方向和逆时针方向进行计算，并取其较大值；V Gb ——考虑地震作用组合时的重力荷载代表值产生的剪力设计值，可按简支梁计算确定； l n ——梁的净跨。 ②、截面尺寸限制
框架梁受剪截面应符合下列条件： 跨高比不小于2.5的框架梁： 跨高比小于2.5的框架梁：
βc ——混凝土强度影响系数，当混凝土强度等级不超过C50时，取βc ＝1.0；混凝土强度等
级为C80时，取βc ＝0.8，其间按线性内插法取用。γRE ——承载力抗震调整系数，受剪取为0.85。
③、斜截面受剪承载力验算
矩形、T 形和I 形截面的一般框架梁： 对集中荷载作用下的框架梁（包括有多种荷载、且其中集中荷载对节点边缘产生的剪力值占2 框架柱设计中应遵循“强柱弱梁”的原则，避免或推迟柱端出现塑性铰；还应满足“强剪弱弯”的要求，防止过早发生剪切破坏；为提高框架柱的延性，还应控制柱的轴压比不要太大。
（1）、正截面承载力验算 考虑地震作用组合的框架柱，其正截面受压、受拉承载力可按非抗震设计的承载力计算公式计算，均应考虑相应的承载力抗震调整系数。 （2）、弯矩设计值调整
由于框架柱的延性通常比梁的延性小，一旦在框架柱上形成塑性铰，就会产生很大的层间侧移，直接危及结构的竖向承载能力。因此，在框架设计中，可以有目的地增大柱端弯矩设计值，体现“强柱弱梁”的原则，使得框架结构在水平地震作用下梁端先出现塑性铰。
①、节点上、下柱端的弯矩设计值
柱端弯矩调整，9度设防烈度、一级抗震等级的框架结构：且不应小于按一级抗震等级公式求得的∑M c 值。
一级抗震等级 二级抗震等级
三级抗震等级
对框架顶层和轴压比小于0.15的柱，以及四级抗震等级时，柱端弯矩设计值可直接取地震作用组合下的弯矩设计值。
∑M c ——考虑抗震等级的节点上、下柱端的弯矩设计值之和；
∑M
bua ——同一节点左、右梁端按逆时针或顺时针方向组合的考虑承载力抗震调整系数的正
截面受弯承载力值之和；
∑M b ——同一节点左、右梁端按逆时针或顺时针方向考虑地
地震作用组合的弯矩设计值之和。当节点左、右梁端均为负弯矩时，绝对值较小一端的弯矩取零。
②、节点上、下柱端的轴向压力设计值，取地震作用组合下各自的轴向力设计值。
③、框架结构底层柱柱底的抗弯能力也应适当提高，对于一、二级抗震等级的框架结构底层柱下端截面的弯矩设计值，应乘以增大系数1.5。 （3）、 剪力设计值调整
柱端剪力调整，9度设防烈度、一级抗震等级的框架结构： 且不应小于按一级抗震等级公式求得的V c 值。
注意：一、
二级抗震等级的框架结构的角柱的弯矩、剪力设计值宜在调整后的弯矩、剪力设计值基础上，再乘以增大系数1.3。 （4）、受剪截面尺寸限制 限制柱的剪压比，其实质也就是从受剪的要求限制构件最小截面尺寸。框架柱的受剪截面应符合下列条件：
剪跨比大于2：剪跨比不大于2：（5）、斜截面受剪承载力验算
∑∑=bua
c
M M 2.1∑∑=b c
M M
4.1∑∑=b c
M M 2.1∑∑=b
c
M M
1.1
（6）、轴压比限制
抗震设计中的轴压比是指柱组合轴压力设计值与柱全截面面积和混凝土的轴心受压强度设计值乘积的比值，即N/f c A。
柱的轴压比是影响柱破坏形态和变形能力的重要因素。试验表明，轴压比越大，柱的变形能力越小；在高轴压比条件下，多配箍筋不能有效改善柱的延性。因此，必须限制柱的轴压比。
3、框架节点
框架节点是结构抗震的薄弱部位，在水平地震力作用下，框架节点受到梁、柱传来的弯矩、剪力和轴力作用，节点核芯区处于复杂应力状态。地震时，一且节点发生破坏，难以修复和加固，因此应根据“强节点”的设计要求，使得节点核芯区的承载力强于与之相连的杆件的承载力。
7.4框架结构抗震构造措施
1、材料
（1）、混凝土
有抗震设防要求的混凝土结构的混凝土强度等级应符合下列要求：
设防烈度为9度时，混凝土强度等级不宜超过C60；设防烈度为8度时，混凝土强度等级不宜超过C70。当按一级的抗震等级设计时，混凝土强度等级不应低于C30；当按二、三级抗震等级设计时，混凝土强度等级不应低于C20。（2）、钢筋
结构构件中应采用延性较好的钢筋，普通纵向受力钢筋宜采用HRB400、HRB335级热轧钢筋，箍筋宜选用HRB335、HRB400、HRB235级热轧钢筋。在施工中，不宜任意采用较高强度等级的钢筋来代替原设计中的纵向受力钢筋，以免降低构件延性。
2、框架梁
（1）、截面尺寸
梁的截面宽度不宜小于200mm，且不宜小于柱宽的一半，梁的截面高宽比不宜大于4；梁计算跨度与截面高度之比(跨高比)不宜小于5。
（2）、梁纵向钢筋的配置
在框架结构中，主要依靠梁端塑性铰的形成来保证结构的延性。
梁端纵向受拉钢筋的配筋率不宜大于2.5％，且考虑受压钢筋的梁端混凝土受压区高度和有效高度之比，一般不应大于0.25，二、三级不应大于0.35。抗震设计梁的纵向受拉钢筋的最小配筋率较非抗震设计梁有所提高，应满足表3.13的要求。
（3）、梁内纵筋锚固在反复地震作用下，钢筋与混凝土之间粘结作用较单调加载时有所降低。因此，框架结构的抗震设计应比非抗震设计有更为严格的锚固长度和搭接长度。
（4）、梁内箍筋
梁端箍筋的加密区长度、箍筋最大间距和箍筋最小直径，按表3.14的规定。当梁端纵向受拉钢筋配筋率大于2％时，表中箍筋最小直径应增大2mm。
沿梁全长箍筋的配筋率应符合下列规定：
3、框架梁
（1）、截面尺寸
柱的截面宽度和高度均不宜小于300mm；柱的净高与截面高度比宜大于4，以防止形成易发生脆性剪切破坏的短柱；柱的截面高宽比不宜大于3。
（2）、柱内纵筋配置
框架柱中全部纵向受力钢筋的配筋率不应小于表3.15规定的数值，同时，应满足每一侧配筋率不小于0.2％的要求。框架柱中全部纵向受力钢筋的配筋率不应大于5％。
（3）、柱内箍筋
在满足承载力要求的基础上对柱采取箍筋加密措施，可以增强箍筋对混凝土的约束作用，提高柱的抗震能力。
①、框架柱端箍筋加密区长度
取矩形截面长边尺寸、层间柱净高的1／6和500mm三者中的最大值。底层柱在刚性地坪上、下各500mm范围内，剪跨比不大于2的短柱和一、二级抗震等级的角柱，应在柱全高范围内加密箍筋。
②、加密区箍筋间距和直径
框架柱端箍筋加密区箍筋最大间距和最小直径应符合表3.16要求，并应满足：剪跨比不大于2的柱和一、二级抗震等级的角柱箍筋间距不大于lOOmm，四级抗震等级框架柱柱根或当框架柱剪跨比小于2时，箍筋直径不宜小于φ8。
③、加密区体积配箍率
ρv——按箍筋范围以内的核芯截面计算的体积配筋率；计算复合箍筋中的箍筋体积配筋率时，应扣除重叠部分的箍筋体积。
λv——最小配箍特征值。对一、二、三、四级抗震等级的框架柱，其箍筋和加密区箍筋的最小体积配筋率分别不应小于0.8％、0.6％、0.4％、0.4％。
④、箍筋形式
柱箍筋加密区长度内的箍筋肢距，一级抗震等级不宜大于200mm；二、三级抗震等级不宜大于250mm和20倍箍筋直径的较大值；四级抗震等级不宜大于300mm，且每隔一根纵向钢筋宜在两个方向有箍筋约束。
⑤、非加密区箍筋配置
在箍筋加密区长度以外，箍筋的体积配筋率不宜小于加密区配筋率的一半；对一、二级抗震等级，箍筋间距不应大于10d，对三、四级抗震等级，箍筋间距不应大于15d；d为纵向钢筋直径。
（4）、节点核芯区
为了确保节点破坏不先于构件的破坏，除应对节点进行受剪承载力计算外，框架节点核芯区的箍筋和纵筋的配置尚应符合下列要求：
节点核芯区箍筋数量不小于柱端加密区的实际配箍量，对一、二、三级抗震等级的框架节点核芯区，其箍筋最小配箍特征值分别不宜小于0.12、0.10、0.08；柱剪跨比不大于2的框架核芯区配箍特征值不宜小于节点上、下柱端较大的配箍特征值。
柱中的纵向钢筋，不宜在节点中切断。框架顶节点中，梁上部纵筋截面面积：
八、基础设计
基础设计包括基础形式的选择、基础埋深的确定、底面尺寸的计算、基础内力的分析和基础配筋设计等方面的内容。
8.1、基础类型的选择
框架结构体系常用的基础类型有柱下单独基础、条形基础、十字交叉条形基础、片筏基础等。本次设计主要采用柱下单独基础，也可个根据实际设计采用其它的基础形式。
8.2、基础埋置深度
确定基础埋置深度应从两个方面加以考虑：
一是建筑物使用要求、结构类型、作用荷载大小等建筑物本身情况；
二是工程地质条件、地基土的冻胀性、与相邻基础的关系等建筑物的场地因素。
（1）、建筑物的基础应埋置在较好的土层上，埋置探度不应小于500mm，并使基础顶面低于室外地坪。
（2）、当建筑物承受较大水平荷载时，应有足够的强度以满足结构稳定性的要求。因此，有抗震设防要求的房屋，采用天然地基时，埋置深度不宜小于建筑物高度的1／2～l／14。（3）、当地基上层土的承载力大于下层土时，一般宜采用上层土作为持力层，当下层土的承载力大于上层土时。应经过方案比较，再确定基础放在哪层土上。
（4）、确定基础埋深时，应保证相邻建筑的安全性。一般宜使新建建筑的基础浅于或等于相邻建筑的基础。当必须深于原有建筑物基础时，应使两基础之间保持一定的净距。
8.3基础底面尺寸的确定
有两种确定方法，一种是根据场地条件、构造要求和使用要求等确定基础埋置深度，预估基础底面的边长，取长、宽比为1.5左右；然后和设计给定的基础持力层土的承载力标准值（一般由地质勘察部门给出）确定地基承载力，再验算是否符合基底压力分布条件[8]。若不满足，反复调整基础底面尺寸直到合适为止。另一种方法是先确定基础的埋置深度，根据选定的基础持力层的地基承载力特征值后，再根据上部荷载和构造要求确定基础底面尺寸，对于偏心荷载作用下的情况可能要进过反复试算确定。应当指出，后者还要进行地基变形验算。
8.4 基础内力分析和配筋设计
荷载效应组合时，不考虑风荷载和地震作用。柱下独立基础承受柱子传来的荷载作用时，会发生冲切破坏和弯曲破坏，因此需要计算冲切力和基础两个方向任意两个截面上的弯矩，进行冲切验算和抗弯设计，前者用来调整基础高度，后者进行底板配筋计算[9]。
8.5 钢筋混凝土扩展基础的主要构造要求
1、锥形基础的边缘高度，不宜小于200mm，阶梯形基础的每阶高度宜为300-500mm。
2、垫层的厚度不小于70mm，垫层混凝土的强度等级应为C10。
3、基础底板的受力钢筋直径不小于10mm，间距不大于200mm，也不小于100mm。
有垫层时，钢筋混凝土的保护层不小于40mm；无垫层时不小于70mm。
4、当基础的边长超过2.5m时，底板受力钢筋的长度可取边长的0.9倍，并交错布置。
第二部分结构施工图绘制
一、施工图的主要内容和有关要求
1.1、工程制图的有关规定
包括图纸幅面规格和图纸编排顺序、图线、字体、比例和尺寸标注应符合有关的规定[10]。
1.2结构施工图的主要内容
结构施工图主要包括三个方面的内容：
1、结构设计说明：主要用来说明本建筑的基本情况、采用的结构形式、建筑尺寸和房屋所在位置的基本情况；选用材料的类型、规格和强度等级；选用的标准图集；施工注意事项等等。
2、结构平面图：包括基础平面图、楼层结构布置平面图和屋面结构平面图。
3、构件详图：包括梁、板、柱及基础结构构件详图，楼梯结构详图、屋架结构详图等等。
二、绘图要求
图纸主要采用1#图。手工绘制一张，内容结构平面图；其余可采用计算机绘图。整个结构设计部分时间为3周，个人按照自己的能力自动调整。
参考文献：
趣味筷子结构设计竞赛计划书
趣味筷子结构设计竞赛计划书 一、组织机构： 主办：哈尔滨学院理工学院 赞助：我爱竞赛网 二、活动对象： 全体在校学生 三、参赛形式： 每支参赛队队员不超过三人，其中设队长一名。 四、设计制作内容： 1、设计目的和制作总体构思 参赛队利用组委会统一提供的每组若干数量筷子（含缺损）和线绳，制作能承受静载的结构，结构形式不限（要求贴近实际工程，单根构件不可参赛），结构以承重能力为主要评分标准。 2、加载形式 结构采用材料力学多功能试验台加载，加载直至破坏，以破坏时的极限荷载计为最终成绩。 3、评分标准 大赛鼓励对结构设计自选形式，建议各参赛队充分利用网络资源、图书资源，去检索相关资料，请教有关老师，最终按设计方案搭建所设计的结构。选手还需要准备1—2分钟的关于自己作品的力学原理、结构创意的解说。 最后成绩=结构承受极限荷载（80℅）+结构形式（20℅）
4、注意事项 （1）比赛必须使用统一发放的材料，不得增加、不得对材料进行再次加工或使用其它同类材料替代。 （2）结构顶面需提供一个可用来加载的平面，加载平面尺寸不大于150mm*190mm，材料为钢板，由大赛提供，无需自备。 （3）结构高度要求不大于290mm。 （4）比赛第一阶段为初赛，承重低于20公斤的参赛队直接淘汰，不记成绩。 （5）比赛第二阶段为决赛，由大赛组委会统一加载。 五、活动时间安排： 1、报名阶段（4月11日至4月14日）：填写参赛表报名。 2、结构现场制作（4月24日上午）：利用半天时间现场制作，地点2602。 3、决赛（4月24日下午）：决赛将于二号教学楼一楼大厅举行，届时将邀请校内专家进行点评、打分，举行现场颁奖仪式。 六、奖项设置： 大赛将按照决赛得分，评出一等奖五名（创新学分2分），二等奖十名（创新学分1.5分），三等奖二十名（创新学分1分），现场举行颁奖仪式。
多用途气动机器人结构设计说明书
第一章引言 1.1 工业机械手概述 工业机器人由操作机(机械本体)、控制器、伺服驱动系统和检测传感装置构成，是一种仿人操作，自动控制、可重复编程、能在三维空间完成各种作业的机电一体化自动化生产设备。特别适合于多品种、变批量的柔性生产。它对稳定、提高产品质量，提高生产效率，改善劳动条件和产品的快速更新换代起着十分重要的作用。机器人应用情况，是一个国家工业自动化水平的重要标志。生产中应用机械手可以提高生产的自动化水平，可以减轻劳动强度、保证产品质量、实现安全生产;尤其在高温、高压、低温、低压、粉尘、易爆、有毒气体和放射性等恶劣的环境中，它代替人进行正常的工作，意义更为重大。因此，在机械加工、冲压、铸、锻、焊接、热处理、电镀、喷漆、装配以及轻工业、交通运输业等方面得到越来越广泛的引用。机械手的结构形式开始比较简单，专用性较强，仅为某台机床的上下料装置，是附属于该机床的专用机械手。随着工业技术的发展，制成了能够独立的按程序控制实现重复操作，适用范围比较广的“程序控制通用机械手”，简称通用机械手。由于通用机械手能很快的改变工作程序，适应性较强，所以它在不断变换生产品种的中小批量生产中获得广泛的引用。 气压传动机械手是以压缩空气的压力来驱动执行机构运动的机械手。其主要特点是:介质李源极为方便，输出力小，气动动作迅速，结构简单，成本低。但是，由于空气具有可压缩的特性，工作速度的稳定性较差，冲击大，而且气源压力较低，抓重一般在30公斤以下，在同样抓重条件下它比液压机械手的结构大，所以适用于高速、轻载、高温和粉尘大的环境中进行工作。 气动技术有以下优点: (1)介质提取和处理方便。气压传动工作压力较低，工作介质提取容易，而后排入大气，处理方便，一般不需设置回收管道和容器:介质清洁，管道不易堵存在介质变质及补充的问题. (2)阻力损失和泄漏较小，在压缩空气的输送过程中，阻力损失较小(一般不卜浇塞仅为油路的千分之 一)，空气便于集中供应和远距离输送。外泄漏不会像液压传动那样，造成压力明显降低和严重污染。 (3)动作迅速，反应灵敏。气动系统一般只需要0.02s-0.3s即可建立起所需的压力和速度。气动系统也能实现过载保护，便于自动控制。 (4)能源可储存。压缩空气可存贮在储气罐中，因此，发生突然断电等情况时，机器及其工艺流程不致突然中断。 (5)工作环境适应性好。在易燃、易爆、多尘埃、强磁、强辐射、振动等恶劣环境中，气压传动与控制系统比机械、电器及液压系统优越，而且不会因温度变化影响传动及控制性能。 (6)成本低廉。由于气动系统工作压力较低，因此降低了气动元、辅件的材质和加工精度要求，制造容易，成本较低。传统观点认为:由于气体具有可压缩性，因此，在气动伺服系统中要实现高精度定位比较困难(尤其在高速情况下，似乎更难想象)。此外气源工作压力较低，抓举力较小。虽然气动技术作为机器人中的驱动功能已有部分被工业界所接受，而且对于不太复杂的机械手，用气动元件组成的控制系统己被接受，但由于气动机器人这一体系己经取得的一系列重要进展过去介绍得不够，因此在工业自动化领域里，对气动机械手、气动机器人的实用性和前景存在不少疑虑。 1.2 气动机械手的设计要求 1.2.2 课题的设计要求 本课题将要完成的主要任务如下: (1)机械手为通用机械手，因此相对于专用机械手来说，它的适用面相对较广。 (2)选取机械手的座标型式和自由度。
第六届结构设计大赛 设计方案精选.
设计方案 1．命题背景 吊脚楼是我国传统山地民居中的典型形式。这种建筑依山就势，因地制宜，在今天仍然具有极强的适应性和顽强的生命力。这些建筑既是我中华民族久远历史文化传承的象征，也是我们的先辈们巧夺天工的聪明智慧和经验技能的充分体现。 重庆地区位于三峡库区，旧式民居中吊脚楼建筑比比皆是。近年来的工程实践和科学研究表明，这类建筑易于遭受到地震、大雨诱发泥石流、滑坡等地质灾害而发生破坏。自然灾害是这种建筑的天敌。 相对于地震、火灾等灾害而言，重庆地区由于地形地貌特征的影响，出现泥石流、滑坡等地质灾害的频率更大。因此，如何提高吊脚楼建筑抵抗这些地质灾害的能力，是工程师们应该想方设法去解决的问题。本次结构设计竞赛以吊脚楼建筑抵抗泥石流、滑坡等地质灾害为题目，具有重要的现实意义和工程针对性。 2．赛题概述 本次竞赛的题目考虑到可操作性，以质量球模拟泥石流或山体滑坡，撞击一个四层的吊脚楼框架结构模型的一层楼面，如图2.1所示。四层吊脚楼框架结构模型由参赛各队在规定的时间内现场完成。模型各层楼面系统承受的竖向荷载由附加配重钢板实现。主办方提供器材将模型与加载装置连接固定（加载台座倾角均为o 30θ=），并提供统一的测量工具对模型的性能进行测试。
方案： 楼总高1000mm,宽200mm，长200mm，总占地面积40000平方毫米，该结构设计的是梁架结构，运用三角形支撑，十字梁做承受荷载的棚顶和楼地面，撞击点采用*形抗撞结构，并应用工字型制作支柱，这样既轻便又抗撞击，增加了美观性。 因为重庆地区位于三峡库区，旧式民居中吊脚楼建筑比比皆是。这类建筑易于遭受到地震、大雨诱发泥石流、滑坡等地质灾害而发生破坏。考虑到这些我们所设计的吊脚楼，必须有抗震，抗大雨诱发的泥石流，滑坡等地质灾害，怎样才能用最节省的材料设计出最结实的吊脚楼呢？我们首先想到的是吊脚楼作为居住的场所，必须能承受住压力，所以设计的时候特别采用三角形支撑结构支撑上楼面，并且再设计过程中增加了三角形制成的稳定性，在楼的支撑的下面增加了竖向支撑，并且更加稳定了柱的抗压能力，一举两得。上面的三层楼面全部设计的这种结构在这种既轻便又有承受住荷载强度的支撑一直通过了我们的方案。每层楼高200mm，按比例换算人正好能舒适的在里面生活，从而增加了实用性。
第十四届结构设计竞赛0325
大连市第十届大学生结构设计竞赛实施方案 一.竞赛题目 承受正负弯矩的梁模型设计、制作和加载 二．竞赛内容 竞赛内容，即竞赛评分范围如下： ①模型设计理论方案 ②现场陈述表现 ③现场加载实验 三．竞赛要求 1.理论方案要求 （1）理论方案应包括：设计说明书、方案图和计算书。设计说明书应包括对方案的构思、造型和结构体系及其他有特色方面的说明；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；计算书应包括结构选型、计算简图、荷载分析、内力分析、承载能力估算等。 （2）理论方案封面必须注明作品名称、参赛学校、参赛队员姓名和专业、指导老师，并加盖参赛学校教务处公章（详见附件一）；正文按设计说明书、方案图和计算书的顺序编排。除封面外，其余页面均不得出现任何有关参赛学校名称和个人姓名的信息，否则取消参赛资格。 （3）理论方案要求用A4纸打印，一式六份于规定时间内交到竞赛组委会，逾期作自动放弃处理。 2. 设计制作要求 （1）模型制作材料 模型制作材料为组委会统一提供的230克巴西白卡纸、铅发丝线和白胶。不得使用 组委会指定以外的其它任何材料，否则将直接取消其参赛资格。 （2）模型尺寸要求 模型界限为一长方体，分为底座和主结构两部分，主结构由两跨组成，中间跨长为 1200mm，悬臂一端跨长为500mm，其横截面高度不大于200 mm，宽度不大于200 mm(详 见图1)；模型需设置一长度不大于100mm的底座，模型在底座范围内其截面宽度为 200mm，沿截面高度方向需设置夹板固定区，以便于设置夹板固定的区域，并保证有足
够的嵌固强度，每边的嵌固外伸段长度不得大于150mm ，嵌固端面需与嵌固台完整接触。模型的具体限制尺寸如下图所示。 图1 模型轮廓投影限制范围（单位mm ） （3）模型结构要求 a ）模型底座两端沿竖向需设置用于夹板固定的宽平坦区，每边的固定长度不应小于100mm ，且不超过150mm ，模型与嵌固台的接触面应为平面，以确保模型与嵌固台完全接触。详见图2。 b ）模型结构的下表面需设置两个加载作用点A 、B ，加载作用点A 距模型右侧悬臂端的水平距离为100±5mm(严格控制误差不得大于+5mm)；加载作用点B 距模型右侧悬臂端的水平距离为1100±5mm ，且A 、B 点都位于沿梁宽方向的中点处，要求在A 、B 点设置可以施加竖向力的拉线环各1个。另需注意，拉线环的荷载全部由梁传递，不允许任何一部分拉线环的荷载直接传递给模型以外部分。模型各加载作用点的拉线环须满足承载要求，如发生破坏作加载失败处理。且拉线环受力拉直后距加载点的垂直距离为10±5mm 。A 、B 两点均需要用黑色粗线笔标出，赛前需要检验，误差不超过5mm 。 c ）梁模型结构区上表面需保持水平，不得有明显的倾斜和弯曲，便于比赛中量测挠度。模型上表面需设置两个位移量测点1、2，分别对应于作用点A 、B 的正上方，位置要求同加载点，测点1、2均需要用黑色粗线笔标出，也需赛前需要检验，误
结构设计大赛设计说明书
目录 设计说明书 1、方案构思 (2) 2、结构选型 (2) 3、材料性能 (2) 4、特色处理 (4) 5、结构分析图 (4)
1、方案构思 仔细阅读完竞赛赛题，我们从模型设计的要求、模型制作材料的 性能、加载形式和制作方便程度等方面出发，进行构思设计。 确定设计竖向荷载80kg，考虑到压杆长细比限制、拉杆的抗撕裂能力、竹皮纸的受拉性能、制作模具等因素，竖向荷载较容易满足，但对于水平冲击荷载和扭转变形，杆件需要较大的刚度，要有很好的抗折、抗扭效果。 （1）本结构主要构思是想利用两根直柱和四根斜柱的轴力来直接抵抗荷载的作用。 （2）设计的总原则是：尽可能的利用直杆来提高结构的承载力，并利用木材的抗拉性能，及抗压性能来抵抗荷载的作用。 2、结构选型 按设计要求，在加载参赛人员的情况下主要考虑竖向荷载，由于人员会产生抖动，还必须考虑水平动荷载的作用；因此，我们选择了正面为梯形侧面为的刚架结构，并且在所有节点处采用刚性连接，使结构具有较好的整体性，以便承受较大的竖向荷载和水平冲击荷载作用。 同时考虑到在初赛中结构的不稳定性，对此我们将在冲击面的两根主柱两侧加呈三角形的加筋肋支撑，一方面可以加强结构两侧的稳定性，一方面可以抵抗一部分水平冲击荷载带来的影响。 再者对于初赛中出现最多的问题，加载时，受拉杆件挠度过大，且节点破坏较严重，我们在新的结构里加强了杆件的强度和节点的刚性处理。
3、材料性能 竹皮纸作为模型材料，其力学性能特点是受拉性能良好，抗撕裂能力较差，抗压稳定性差。将纸裁剪成矩形并用502胶水粘结后，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，可承受一定弯矩。 502胶水的粘接性能：通过对用胶水对接的杆件进行拉伸，可知：502胶水强度较高，凝结时间为4h的试件在接触面被划开破坏，而8h 和12h试件都为接触面处木条表层脱落破坏，因此可确定此胶水强度很高并且在一定力值范围内变形小足以用于粘结料。 竹材材料规格及数量 竹材力学性能参考值：弹性模量1.0×104MPa，抗拉强度60MPa。 （1）502胶水，用于模型结构构件之间的连接。 （2）制作工具：美工刀，钢尺，三角板，砂纸，锉刀。 分析结果：
第八届结构设计大赛
第八届结构设计大赛 作品说明书 作品名：高层建筑——“水韵帆影” 作者姓名: 赵薪顺、王勇权 赵建波、王蔺
摘要： 此次设计的灵感来源于迪拜著名建筑——帆船酒店。整个建筑造型类似于高悬于出海搏浪的远航船上一张迎风之帆。整个造型给人一种积极向上、奋发图强的视觉冲击力。此作品多采用纯白色为主题基调，辅助地选用天蓝色和绿色，给人一种活力和神秘感。作品大体分为两部分：一是位于底部的船体基座，主要用于承受上部荷载和起着整体协调、平衡的作用。二是上面主体部分——帆体。利用两根弧形弯柱和一根竖直柱起着主要支撑作用。帆体内利用白卡纸进行分层和户型设计。 制作动机:为了响应本学科的实践要求，提高自身动脑和动手能力，也为了体验团队合作的工作态度和工作方法。
制作目的：验证高层建筑承重原理和效果，也为了验证高层建筑中荷载的传递规律。培养动手能力和团队协作能力。 制作素材：统一发放的230克白卡纸、90克透明纸、乳胶和蜡线，刀、剪、尺等。 过程和方法：整个作品的制作周期共耗时约72小时。从大体上说可以将整个周期分为三个阶段 阶段一：作品基座的设计与制作。考虑到本作品属于高层建筑，故对于基座的要求较高，以便于进行整体承重和对于上部主体结构的支撑。基座长约30cm，宽约14cm，高约5cm.整体造型为长方体。利用规定的白卡纸和乳胶粘合而成。为了加强基座的稳定性和承重能力，基座四周的围护结
构多采用3-4层白卡纸叠合。基座上预留上部主体结构的柱洞。用于下一步两部分的链接。 阶段二：主体部分——帆部的设计与制作。作品的主要承重构件是三根大柱，其中两根为弧形。柱的制作过程较为复杂。制作过程中利用白卡纸做成圆筒状。这主要是基于方形柱制作复杂且在作品中承重有限，故选用圆筒状。在圈柱过程中辅以乳胶进行粘合，而且乳胶在固化后能够增加整体的承重效果。而后进行柱的安装。将弧形柱和直柱在竖直方向上构成三角形进行稳定。设计、制作楼板和房屋布局和开间，这主要是先在外部制作完成后在安装上去。房屋布局多选用小型户配观景阳台的形式，灵活多变。为了增加稳定性和上层建筑荷载的传递，两楼板间设置构造柱。是整体在竖直方向上受力大大增加。 阶段三：外部装饰。选用不同颜色卡纸进行整体装饰，为贴合主题——水韵帆影，多采用白色和黄色，整体效果浑然一体。轻盈稳固，具有一定的观赏价值。 结果：此次参加该项目的比赛，旨在锻炼大家的动手能力、设计能力和团队合作能力。感受在制作过程中小组成员的相互信任、相互协作的工作态度和方法。对于以后
【精品毕设】简易机械手机械结构设计
机电工程学院 《专业综合课程设计》 说明书 课题名称：简易机械手机械机构设计 学生姓名：沈柳根学号：20110611119 专业：机械电子工程班级：11机电 成绩：指导教师签字： 2015年1月5日
摘要 简易机械手是工业机械手的简化，功能相似，而工业机械手是近代自动控制领域中出现的一项新的技术，是现代控制理论与工业生产自动化实践相结合的产物，并以成为现代机械制造生产系统中的一个重要组成部分。工业机械手是提高生产过程自动化、改善劳动条件、提高产品质量和生产效率的有效手段之一。工业机械手设计是机械制造、机械设计和机械电子工程等专业的一个重要教学环节，是学完技术基础课及有关专业课以后的一次专业课程内容得综合设计。通过设计提高学生的机械分析与综合能力、机械结构设计的能力、机电液一体化系统设计的能力，掌握实现生产过程自动化的设计方法。 通过对于气动机械手的设计，展现了各个相关学科知识在这里的整合，有利于理解专业知识。 关键词：简易机械手；结构设计；气动
目录 摘要....................................................... 错误！未定义书签。 1 设计任务介绍及意义 (1) 1.1设计任务意义： (1) 1.2设计任务要求介绍： (1) 2 总体方案设计 (3) 2.1 结构分析 (3) 2.3 设计简介 (3) 3 机械传动结构设计 (5) 3.1传动结构总体设计 (5) 3.2手指气缸的设计 (6) 3.3纵向气缸的设计 (12) 3.4横向气缸的设计 (13) 4最终图纸 (15) 4.1装配图 (15) 5 总结 (16) 参考文献 (17)
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（一） 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．材料材料为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：山东建筑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 (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、参赛队培训 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。 2、理论方案要求 (1)结构设计理论方案内容包括：方案图和计算书。方案图包括若干结构图及主要构件、结点详图；计算书包括荷载分析、内力分析、结构选型、计算简图、承载能力估算等。 (2)理论方案格式和要求：封面（见附件），第一页为300字左右的摘要，其后为方案图和计算书。 3、模型制作要求 (1)模型制作材料由竞赛组委会统一提供。各参赛队在规定时间内完成模型制作，最终模型需与提交的结构设计方案相一致。 (2)模型制作材料为203g白卡纸、腊线、白胶，固定模型的底板为木工板。材料统一由组委会提供和购买，不得使用非组委会提供的其它任何材料。否则，一经查实，取消其参赛资格，并予以通报。
结构设计大赛之桥梁模型设计
结构设计大赛之桥梁模型设计 戴洁 (广东交通职业技术学院，广东广州510650) 摘要：文中从结构设计大赛的模型要求及比赛加载方式分析入手，提出桥梁模型的设计方案构思，选择结 构方案．并进一步对模型进行了强度、刚度和稳定性受力分析。试验证明本次设计制作的桥梁模型非常坚固， 承受极限荷载接近于封顶值50 kg。 1桥梁模型设计 1．1模型要求及加载方式分析 结构设计大赛拟设计桥梁结构模型。桥梁结构模型设计尺寸要求为：桥面总长l 000 mln；桥面高不低于120 toni：桥面总宽160～180rnITl；桥面净空高度不小于200 toni：最大跨径不小于400 mm。尺寸要求体现了桥梁设计的桥下净空和桥面净空等功能要求。比赛加载方式为动静载结合方式，初赛要求徒手将一辆l5 kg的小车从桥头拉至最大跨的跨中位置．并在该位置停留不少于5 S 然后拉到桥部。模型不至于失效方可进入决赛。决赛采用跨中集中力加载方式，初始荷载为20 ，荷载增加梯度为5 k 次，封项荷载为50 。每次加载后停留5 S。模型不失效即加载成功。模型不失效的标准：模型强度足够、不失去整体承载力：模型跨中挠度不超过l5 mm。小小桥模型须承受l5～50 kg的重量，由此带来的跨中弯矩较大，承载亦不易。但更难控制的还是弯曲变形，挠度不超出15 mln即要求模型具有足够的抗弯刚度。 1．2材料分析 参赛的结构模型要求采用组委会统一提供的绘图纸、棉线和乳胶。主体材料为绘图纸．辅助材料为棉线和乳胶。单张的绘图纸只能承受少量拉力，不能作为受弯、受压构件，即使多张绘图纸叠放具有抗弯强度．也不能提供足够的抗弯刚度。要使纸构件提供足够的强度和刚度．一种方法将纸卷成圆柱形．作成圆形梁和圆形柱：另一种方法将纸张切片叠成一定厚度并粘在一起．作成一定高度的薄梁．可以用作桥面的抗弯构件。但从整体结构上必须布置成纵、横梁网格系。棉线抗拉能力强，不能受压．只能用来做受拉构件，吊(拉)桥面或捆绑节点，增强节点强度。白乳胶主要起粘结作用。 1．3结构选型与方案构思 鉴于比赛的加载重量大。且挠度变形量控制严格，桥型结构不能采用单一的梁桥、拱桥、悬索桥，而必须采用组合体系桥梁。为使桥面平整，便于行车，主体结构采用梁式桥型。为了增强模型的整体抗弯强度和抗弯刚度．布置斜拉杆(索)或垂直吊杆(索)。用卷成圆柱形的纸杆作为刚性斜拉杆或吊杆．节点用棉线捆绑牢固，做成类似斜拉桥的板拉桥刚性拉杆。桥面下可用拱形结构支撑桥面．也可以采用桥墩加斜撑辅助支撑桥面。拱形结构受力合理．但制作困难。下部结构主要采用实心的圆柱形纸杆作桥墩．由于直径有限(直径大时耗材多)，难以保证桥墩的稳定性，而空心纸卷制作起来有困难．也不能提供足够的抗压强度，所以桥墩结构上必须加强各杆件的横向联系．以增强桥梁的整体稳定性。主孔纵向设计为梁式桥结合“A” 型塔斜拉桥。主梁5片，横梁10根，等间距地布置主梁、横梁，形成网格式梁式结构。“A” 型塔斜拉结构设计为双塔，两侧各一个．中间设一撑杆加强两边“A”型塔的横
结构设计说明书模板
西南科技大学第十五届结构设计竞赛 （建工组） 渡槽支承系统结构模型设计及制作 方案设计说明书 作品名称驻华而立 参赛编号 001 参赛队员张三李四王五 提交类型终稿 二○一八年四月
摘要 我国是一个水资源短缺的国家，且水资源时空分布不均匀。总体来看，时间上，夏秋多、冬春少；空间上，南方多、北方少。在这种情况下，我国利用空间渡槽支承系统结构架起了输水管道，将南方相对充沛的水资源运往北方，这是我国解决水资源匮乏问题的方法之一。 本次结构设计竞赛制作的模型结构就是渡槽支承系统结构，此模型结构要求输水管应经过相隔一米的A、B两个灌溉点，其余结构自定义。基于本赛题要求，我们合理设计了强度大、挠度小、同时兼顾稳定性的结构体系。总体方案采用桥梁大跨度与普通跨度结合的设计，梁体设计在大跨处采用张弦设计。普通跨度处采用张拉式多跨支撑及连续格构柱支撑的方案，桥墩设计采用格构柱及“V”型门架设计，“V”型门架与承台板用螺钉连接，为拉紧拉条提供支点，中部格构柱用于支撑输水管。最后一段桥梁采用三个格构柱连续支撑的设计方式，可灵活应变输水管长度不均，最后一段自然弯曲角度大等问题。模型整体均利用竹皮良好的抗拉性能，如此设计可以保证在较小质量的状态下保证结构的强度、刚度和稳定性。在概念设计后经多次有限元分析计算、实体模型的试验和构件的不断优化，确定了具有较佳荷重比的模型。 本计算书主要从结构方案、结构建模及受荷分析、节点构造、模型制作4个部分进行阐述。通过有限元分析程序Midas civil对模型进行了静力分析，结果表明所用结构体系具有较强的承载力和良好的稳定性能，在满足大跨度要求下成功抵御竞赛给定的静载作用。 关键词：渡槽支承系统静力分析Midas civil分析
结构设计大赛之桥梁模型设计
结构设计大赛之桥梁模型设计戴洁 (广东交通职业技术学院，广东广州510650) 摘要：文中从结构设计大赛的模型要求及比赛加载方式分析入手，提出桥梁模型的设计方案构思，选择结 构方案．并进一步对模型进行了强度、刚度和稳定性受力分析。试验证明本次设计制作的桥梁模型非常坚固， 承受极限荷载接近于封顶值50 kg。 1桥梁模型设计 1．1模型要求及加载方式分析 结构设计大赛拟设计桥梁结构模型。桥梁结构模型设计尺寸要求为：桥面总长l 000 mln；桥面高不低于120 toni：桥面总宽160～180rnITl；桥面净空高度不小于200 toni：最大跨径不小于400 mm。尺寸要求体现了桥梁设计的桥下净空和桥面净空等功能要求。比赛加载方式为动静载结合方式，初赛要求徒手将一辆l5 kg的小车从桥头拉至最大跨的跨中位置．并在该位置停留不少于5 S 然后拉到桥部。模型不至于失效方可进入决赛。决赛采用跨中集中力加载方式，初始荷载为20 ，荷载增加梯度为5 k 次，封项荷载为50 。每次加载后停留5 S。模型不失效即加载成功。模型不失效的标准：模型强度足够、不失去整体承载力：模型跨中挠度不超过l5 mm。小小桥模型须承受l5～50 kg的重量，由此带来的跨中弯矩较大，承载亦不易。但更
难控制的还是弯曲变形，挠度不超出15 mln即要求模型具有足够的抗弯刚度。 1．2材料分析 参赛的结构模型要求采用组委会统一提供的绘图纸、棉线和乳胶。主体材料为绘图纸．辅助材料为棉线和乳胶。单张的绘图纸只能承受少量拉力，不能作为受弯、受压构件，即使多张绘图纸叠放具有抗弯强度．也不能提供足够的抗弯刚度。要使纸构件提供足够的强度和刚度．一种方法将纸卷成圆柱形．作成圆形梁和圆形柱：另一种方法将纸张切片叠成一定厚度并粘在一起．作成一定高度的薄梁．可以用作桥面的抗弯构件。但从整体结构上必须布置成纵、横梁网格系。棉线抗拉能力强，不能受压．只能用来做受拉构件，吊(拉)桥面或捆绑节点，增强节点强度。白乳胶主要起粘结作用。 1．3结构选型与方案构思 鉴于比赛的加载重量大。且挠度变形量控制严格，桥型结构不能采用单一的梁桥、拱桥、悬索桥，而必须采用组合体系桥梁。为使桥面平整，便于行车，主体结构采用梁式桥型。为了增强模型的整体抗弯强度和抗弯刚度．布置斜拉杆(索)或垂直吊杆(索)。用卷成圆柱形的纸杆作为刚性斜拉杆或吊杆．节点用棉线捆绑牢固，做成类似斜拉桥的板拉桥刚性拉杆。桥面下可用拱形结构支撑桥面．也可以采用桥墩加斜撑辅助支撑桥面。拱形结构受力合理．但制作困难。下部结构主要采用实心的圆柱形纸杆作桥墩．由于直径有限(直径大时耗材多)，难以保证桥墩的稳定性，而空心纸卷制作起来有困难．也不能提供足够的抗压强度，所以桥墩结构上必须加强各杆件的横向联系．以增强桥梁的整体稳定性。主孔纵向设计为梁式桥结合“A” 型塔斜拉桥。主
Φ178旋转导向钻井工具机械结构设计说明书
Φ178旋转导向钻井工具机械结构设计 摘要:旋转导向钻井技术是石油工业工程技术领域的关键技术之一，得到了石油钻井工程界的极大关注，发挥着越来越重要的作用，主要应用于水平井、大位移井、超深井、三维多目标井等复杂结构的井作业。本文综述了旋转导向钻井工具的国内外现状，闸明了在我国发展旋转导向钻井技术的重要性和必要性，介绍了它的工作原理及结构组成，指出了研制该工具的主要技术特点。调制式旋转导向钻井工具的导向执行机构是靠内外泥浆液压力差驱动的原理来实现的，这是旋转导向钻井工具能否正常工作的关键。所以，对其液压盘阀分配系统进行分析计算，及其在井下不同工况下所受的力进行分析计算。分析了旋转导向钻井系统的井下钻井工具系的偏置方式和导向方式，完成了导向执行机构机械部分的设计。 关键词:旋转导向钻井工具；机械结构设计；压力差；
Φ178 Rotary Steerable Drilling Tool Mechanical Structure Design Abstract:In many oil industry engineering filed key technologies,rotary steerable drilling technology is one that has been paid much attention to in recent years and exhibits more and more importance in oil drilling industry, mainly used in horizontal well,extended reach well,ultra-deep well ,3D multi-target well the complex structure of multi-lateral wells in wells operating. This paper reviews the domestic and international drilling tool status, illustrates the development of rotary steerable drilling technology of the importance and necessity to introduce the working principle and its composition, that the development of the main technical features of the tool. Modulated rotary steerable drilling tool driven by the executing agency is the pressure difference between inside and outside the mud fluid-driven principles to achieve, which is whether the drilling tool to work the key. Therefore,its hydraulic disc distribution system analysis and calculation, and its different working conditions in underground analyzing and calculating the force. Analysis of downhole rotary steerable drilling tool drilling system orientation bias way. Complete guide the design of mechanical parts of the implementing agencies. Key words: Rotary steering drilling tool；Mechanical parts design；Pressure difference
全国结构设计大赛计算书完整版
全国大学生结构 设计大赛计算书 作品名称： 参赛学校： 参赛队员： 专业名称： 指导教师： 全国大学生结构设计竞赛组委会
目录 第1 部分设计说明书 (2) 1.1 结构选型 (2) 1.2 特色说明 (3) 第2 部分设计方案图 (4) 2.1 结构总装配图 (4) 2.2 构件详图 (5) 2.3 节点详图 (6) 2.4 方案效果 (7) 2.5 铁块分布 (7) 第3 部分设计计算书 (10) 3.1 计算模型 (10) 3.2 结构计算假定及材料特性 (10) 3.2.1 计算假定 (10) 3.2.3 构件截面尺寸 (11) 3.2.4 材料力学性能 (11) 3.3 结构动力分析 (12) 3.3.1 计算模型建模 (12) 3.3.2 模态分析 (12) 3.3.3 时程分析 (14) 3.4 结构极限承载力计算 (16) 3.5 计算结论 (18) 参考文献 (20)
第 1 部分设计说明书 ·1.1 结构选 型 根据本次竞赛要求，该竹制结构模型需要经受三次不同强度大小的地震考验，分别以不发生破坏、不发生梁柱等主要构件破坏和不坍塌为评判标准，并不参考结构在地震效应作用下的侧移反应。因此不必选用抗侧刚度较大的结构体系，从而达到节省材料、减小地震时地震力的作用； 由于比赛规则限制，上层部分的平面内部竖向构件到底层时无法落地，造成竖向抗侧力构件不连续，因此不利于结构选用核心筒等抗侧力结构体系； 综上，将该结构模型的结构形式定为框架结构。由于模型加载时采用的铁块为长方体，且屋面水箱底部为正方形。 为方便加载，将模型的各层平面设计为正方形。同时，为减小结构在地震作用下产生扭转作用，将竖向构件分别布置在四个角点，使其沿
结构设计大赛策划书教学文案
结构设计大赛策划书2016