計算說明書
作品名稱
班級組別
指導老師
目錄一、設計說明 2
1、方案構思 2
2、設計選型 2
二、設計方案 3
1、設計基本假定 3
2、模型結構圖 3
3、主要構件材料表 5
三、結構設計計算 6
1、結構的基本性質 6
2、梁柱剛度計算: 7
3、自振週期計算 8
4、橫向水平**作用計算 9
5、內力分析 10
四、 結構設計總結 16
參考文獻 16
根據大賽規則要求，我們從模型製作的材料抗壓特性，抗拉特性，單向簡諧動載載入形式和靜力載入大小要求等方面出發，並且本著「大震不倒、中震可修、小震不壞」的建築抗震設計規範，採用比賽提供的木材與乳膠製作了「天地和」結構模型，該模型為總高470公分的四層房屋結構。
模型主要承受豎直荷載和較大的水平動載，豎直荷載較容易滿足，水平動載對結構的剛度要求較高，同時要求結構有較強的抗剪能力。
（1） 本結構最大特點就是利用結構桿件的軸向承載力和剛度傳遞側向荷載和重力荷載，從而提高結構整體的荷重比。
（2） 設計總原則是：大震不倒、中震可修、小震不壞。
按設計要求，在樓面承受荷載情況下外加較大的水平動力荷載，所以必須考慮動荷載的作用；因此，我們選擇了整體構造截面為正方形的「框架-支撐」結構，使結構具有較好的整體性，以便承受較大的動力荷載。
在遵守原則的前提下，我們綜合考慮各個因素設計的簡約之美具有以下三個創意點：
創意點一考慮材料有較高的抗拉效能，結合材料的力學效能，「天地和」的主梁設計為內、外雙梁，增強梁的抗彎性和承載能力，次梁採用箱型梁，在次梁與主梁連線處，採用立體三角形進行加固，使其成為剛性節點，增加樓面板的承載力。
創意點二在整個結構與底板的粘結處採用充實木材的低端以增加粘結面積，以便保證此粘結端成為剛性節點，使結構與基礎能夠緊密的連線在一起。
創意點三考慮到柱子的強度可能被消弱，因此在柱子與主梁進行連線時全靠乳膠加以連線，而在柱子上沒有進行開孔等工作，並且在主梁與主梁之間採用與層間相等的短柱作為支撐進行加固。
（1）結構外形
結構平面為邊長200mm的正方形，柱高570mm，整體為200*200*570mm的正四稜柱，梁採用箱型主梁和箱型次梁的組合結構加強穩定性和抗彎性。
（2）節電設計
主體框架結構相交的節點由於杆在加動載和靜載時會引起較大的剪力，在連線時用小木片填充密實其梁的結頭處橫斷面，在載入處節點貼上薄木片來增大接觸面積，從而來增大節點強度，從而在結構受力計算時一些節點模擬成剛節點。主梁與次梁之間都通過端點處延伸木條來粘結，使得接觸面積增大，從而保證具有良好的剛度和較大的強度。
（1）木條材質連續均勻。
（2）柱、梁之間的節點按剛節點計算，支座為固定支座。載入時豎直靜荷載為均布荷載作用在整個樓板面上，然後傳遞與次梁，主梁，柱子（假設軸心受壓）。
（3）桿件計算時採用鋼結構計算模式。
主要承重柱，受力橫樑，次梁，撐桿尺寸與數量表
根據此次大賽的比賽規則，模型將在實驗室內的振動台上進行正玄波式的振動荷載，既有水平動荷載，又有豎向動荷載，但主要以水平動荷載為主，考慮到結構尺寸所能承受荷載的能力，需對本結構進行受力分析，使得模型更加穩固，並使材料得到充分合理的利用。
查資料得到木材的一些基本指標：
附加質量（每層）
附加重量（每層）
轉化為一根梁上的線荷載（均布）
結構的受力簡圖如下：
可看作自由度體系：
具體如下表：
（1）梁的線剛度
（2）柱的側移剛度d值
按頂點位移法計算，因無填充牆，故取其基本週期調整係數。計算公式為,式中為頂點位移（單位為m），按d值法計算，見下表：
**作用按8度設計，基本**加速度0.20g，i類場地，設計**分組按兩組，則，。採用底部剪力法計算，由於，故不考慮頂點附加**作用。
結構底部剪力為：
各層**作用及樓層**剪力
變形驗算
注： （1）**作用下框架的內力分析
橫向框架柱端彎矩計算（a軸柱）
b柱軸同a柱軸，框架梁的彎矩由節點平衡求得，如下圖所示：
樑端剪力及柱端軸力如下圖所示：
（2）豎向荷載作用下框架的內力分析
由於結構是均勻對陳的，在豎向荷載作用下的框架側移可忽略不計，其內力採用彎矩分配法，如下圖所示：
按彎矩分配法計算時梁上線荷載為均布荷載，固端彎矩按下式計算
恆荷載作用下框架彎矩圖如下圖所示：
（3）內力組合
a柱內力組合
b柱內力組合
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