西安建筑科技大学第七届
结构设计大赛计算书
竞赛题目：
带屋顶水箱的纸质多层房屋结构
组名： 三建客 组号：B120 作品名： 望雪楼
团队成员：董嘉伟 杨鹏 朱旭阳
一．作品说明
根据大赛要求，我们组从经济、简约、稳定等方面出发。利
用白卡纸和白乳胶精心制作了“望雪楼”结构模型。此结构基本采用刚性连接，但在梁与柱之间采用镶嵌式连法，此结构不仅满足加载及振动要求，而且可以减少横梁和外立面构件的使用。其次，在制作过程中，我们对长方体柱进行一定程度的扭曲，从而使其有一定的预应力，使结构更为稳固。
<1>设计思路
由于模型既要承受竖向荷载，还要受到水平摇晃产生的水平动载，因此就要求模型既要有一定的刚性，并且还要能承受较大的剪力。综合上述要求，我们组决定用四根长方形柱完全支撑此模型（柱子进行一定程度的扭曲，其产生的预应力能够是柱子更稳固的支撑整个结构）。结构中设置一定数量的三棱柱状梁辅助稳固模型。并且梁与柱之间采用镶嵌式连法〈如图B〉使结构
不易松垮。
<2>设计原则
倡导创新、简约，从经济和整体的角度出发，在保证稳固的
前提下尽可冷的减少用料。
<3>结构选型
结构采用整体构造截面为正方形的四层梁柱体系。结构连接方式基本为刚性连接，从而使结构有较强的整体性。
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<4>作品特色
1. 模型的楼面设计为两层白卡纸中间夹6根三棱柱结构。经过我们的多次加载试验，此结构不仅可以满足加载的要求，而且可以减少使用外立面构件。（如图B）
2. 模型采用梁与柱镶嵌结构 ，此结构可以很好地保持结构的整体性。
二．建模方案
<1>模型图
（B. 单层楼面）
（A. 实物图）
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<2>主要构件及材料表（单位：mm）
● 构件
主柱：主柱为长方体结构，由两层白卡纸粘贴而成，截面各边
边长大约为20mm ,高度为103cm 。
横梁：横梁截面边长为6*8*10的三棱柱。 楼面：有两层白卡纸和6根三棱柱构成。 ● 材料
白卡纸：用量大约为240g,其力学特点为受拉性能良好，抗裂性
能较差，抗弯压能力近似为零。但在乳胶粘接的状态下可承受较大压力。
白乳胶：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。直接对接时强度降低30％，侧向对接强度较大。
● 材料表
<3>加载实验
★ 水箱注水高度： 15cm
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★ 铁块分布详图（如图C）
三．结构设计计算
根据竞赛规则，模型不仅要承受竖直方向上水箱和铁块
的竖直荷载，还要经受振动台上的水平动载，为得到此结构所能承受的最大极限，需对本结构进行相应的受力分析及计算。现汇总如下：
四．结构模型总结
此结构在前期构思相对完善，充分体现了经济、简约，创新，三大主题。虽模型某些部位未完全达到预计效果，但仍可满足预计要求并进行加载等实验。
2011-12-03
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