结构设计竞赛设计
第四届全国大学生结构设计竞赛一等奖作品
第四届全国大学生结构设计竞赛计算书目录一、计算部分1、结构选型与方案设计2、材料属性的确定（木材顺纹抗压强度试验）3、结构建模及荷载分析4、结构内力分析5、结构承载力及位移分析二、图纸部分模型图纸（含节点构造、材料表）1.结构选型与方案设计世界上众多铁塔、电视塔的结构形状都是从下往上截面逐渐变小，为什么会这样呢？图1－1是世界著名的埃菲尔铁塔，在高耸入云的上部塔尖、塔身都受到大风的水平作用力，我们做简单的弯矩分析，如图1-1：将埃菲尔铁塔简化成如图1-2所示，使其受简化风载的作用，弯矩图如图，从上往下弯矩逐渐增大，和结构选型类似。
所以埃菲尔铁塔的选型和弯矩图大致相似。
此次竞赛制作的体育场悬挑屋盖，主要受风荷载力、竖向荷载力的作用，那么，在这两个荷载作用下，弯矩会是什么样的呢？我们做了大致计算，结果如图1-3：所以，我们结构的大致选型也就和弯矩图大致相似，而我们的作图1－1埃菲尔铁塔图1－2埃菲尔铁塔弯矩草图图1－3赛题结构弯矩草图品名称取为：“驭竖凌风”，意为结构驾驭竖向荷载，凌驾风荷载之意。
接下来的工作就是确定模型的最终造型：刚开始，我们初步定夺，做了如图1-4模型：七榀模型，杆件大多数是4mm*6mm 截面的。
优点：刚度大；缺点：质量较重，结构不简明，受荷不明确。
针对缺点，我们做了很多次实验，从七榀桁架到五榀桁架，再到三榀桁架，到最终的两榀桁架。
在质量“减肥”的情况下，还要保证刚度，要使模型在受载情况下，不破坏并且变形较小。
在这种要求下：（1）对模型上下弦的截面做了改动：单纯的用本次大赛提供的矩形杆件，或者粘接的矩形杆件，质量较大，我们力求一种轻质高强的杆件，于是决定出两榀上下弦杆件都用矩形杆件拼接成“T ”型杆件。
（2）对节点进行处理：处理的原则是把粘接面积增大，把木条刻槽，使木条跟木条嵌在一起，具体节点处理见后附图册。
（3）根据每根杆件受力分析，决定出每根杆件的截面大小，尽量满足“轻质高强”的要求。
结构设计竞赛参赛设计说明书（附图纸）供参考
结构设计竞赛参赛设计说明书（附图纸）供参考设计竞赛设计说明书作品名称 ==============参赛队员 ========================================= 专业名称指导教师 =====================================⼆〇⼀四年理论分析计算书⽬录⼀、设计说明 (3)1、⽅案构思 (3)2、结构选型 (3)3、结构特⾊ (4)⼆、结构承重计算 (4)1、设计基本假定 (4)2、模型结构图 (4)3、弯矩内⼒计算 (5)4、剪⼒计算 (6)5、轴⼒计算 (6)6、计算成果应⽤模型设计 (7)三、模型简图 (8)四、参考⽂献 (9)⼀、设计说明根据竞赛规则要求，我们从模型制作的材料抗压特性，抗拉特性，加载形式和挠度控制要求等⽅⾯出发，结合赛会绿⾊环保的理念，采⽤⽐赛要求的230g⽩⾊卡纸、⽩乳胶、铅丝线精⼼制作出这款名为“语塞幻想”的塔吊模型。
1、⽅案构思塔吊模型⽀柱主要通过悬臂梁承受较⼤偏⼼荷载。
这就要求悬臂梁具有较强的抗弯性能，柱⼦需要较强的抗压和抗弯性能。
整个塔吊模型悬臂端处挠度值需⼩于50mm，因此在承载⼒满⾜要求的前提下，尽可能地控制结构的整体变形。
结合纸质杆件材料参数难以确定的特点（如杆件抗拉、压强度等），我们采⽤定性分析和试载实验相结合的⽅法来完成模型的设计制作。
2、结构选型按设计要求，结合塔吊的受⼒特征，模型柱⼦采⽤矩形截⾯空间桁架结构。
梁由底端的两道箱型细长梁以及连接⾄柱顶的斜拉结构组成。
因柱⼦在满载的⼯况下为偏⼼受压状态，C点加载5kg时，偏⼼距为e=M/N=341mm。
因此在柱受拉和受压⼀侧杆件布置可不等。
在斜拉材料的选取上，主要有铅丝线，纸带和细杆三种。
从⾃重⾓度上出发，铅丝线和纸带能⼤幅减轻结构⾃重。
但在三次试载实验中，我分分别采⽤加密斜拉联系的情况下，挠度控制效果不明显，C 点最⼩挠度⾼达90mm。
并且试载期间还出现斜拉结构绷直程度不均匀导致的结构扭转破坏。
第二届结构设计大赛赛程策划案
厦门工学院第二届结构设计大赛赛程策划案为确保华侨大学厦门工学院第二届结构设计大赛的顺利进行，现将赛事工作安排及赛事进程等内容制定细则。
望参与结构设计大赛的老师及相关工作人员按照赛程安排做好自己的工作，参赛的同学安排好自己的比赛，最终保证赛事的圆满成功。
一、赛事组委会的构成竞赛组委会：王全凤、汤伟明、黄小雁、黄金山、纵超、魏琳王军、韩雪、杨春燕、王婧奇、李青、孙伟竞赛评委会：纵超、魏琳、王军、杨春燕、王婧奇、李青仲裁委员会：王全凤、孙伟二、工作任务分解及人员分工1、报名组织工作：发布通知、动员、组织报名、汇总名单、召集学生志愿者约15人、为其它老师提供人员安排2、竞赛题目赛前讲解：召开赛前会议，对竞赛题目进行详细解说3、采购及安装工作：采购竞赛所需要的纸、刀、刷子、胶水、其它制作工具，另外重要一个任务是负责加载装置的进场安装调试工作4、收作品：收作品、称重、所有评委对“结构构造与体系”及“模型制作”两项打分、制作评分表并将作品排序、发布竞赛次序。
5、竞赛会场的布置工作：条幅、加载场地布置、开幕式场地布置、维持秩序、卫生、善后工作6、程序性事务：财务报销、负责办理各种手续、负责与省赛相关部门接触7、宣传工作及新闻稿：开幕式设计、开幕词、新闻稿、设计宣传海报、印发传单、参赛纪念卡、录制视频或照片、参赛作品展览等8、竞赛规程：研究竞赛题目，考虑实际竞赛过程中情况及可能产生的意外情况，竞赛规程，保证竞赛裁判正常，在赛前召开一次竞赛工作会议9、工作及人员安排如下：三、赛程安排（1）3月29晚7点开始交模型，截至时间到8点。
模型当场由老师初步量测尺寸、称重量，学生签字确认后放入保管教室。
老师对“结构构造与体系”及“模型制作”两项打分。
老师按照模型的重量决定比赛的顺序，就是按照由重到轻的顺序进行比赛。
老师会把比赛顺序发到QQ群上，请同学注意查看自己的顺序。
（2）3月30日上午8：30 比赛正式开始。
请同学们提早来做好准备。
第五届全国大学生结构设计竞赛赛题
第五届全国大学生结构设计竞赛赛题：带屋顶水箱的竹质多层房屋结构一、竞赛模型竞赛模型为多层房屋结构模型，采用竹质材料制作，具体结构形式不限。
模型包括小振动台系统、上部多层结构模型和屋顶水箱三个部分，模型的各层楼面系统承受的荷载由附加铁块通过实现，小振动台系统和屋顶水箱由承办方提供，水箱通过热熔胶固定于屋顶，多层结构模型由参赛选手制作，并通过螺栓和竹质底板固定于振动台上，图1给出了一示意性结构图。
图1 模型示意图二、模型要求2.1几何尺寸要求(1) 底板：多层结构模型用胶水固定于模型底板上，底板为33cm×33cm×8mm的竹板，底板用螺栓固定于振动台上。
(2) 模型大小：模型总高度应为100cm，允许误差为±5mm。
总高度为模型底板顶面至屋顶(模型顶面)上表面的垂直距离，但不包括屋顶水箱的高度。
模型底面尺寸不得超过22cm ×22cm的正方形平面，即整个模型需放置于该正方形平面范围内，模型底面外轮廓与底板边缘应有足够的距离以保证螺栓能顺利紧固。
(3) 楼层数：模型必须至少具有4个楼层，底板视为模型第一层楼板。
除第一层以外，每层楼面范围须通过设置于边缘的梁予以明确定义。
(4) 楼层净高：每个楼层净高应不小于22cm。
楼层净高是指该楼层主要横向构件顶部与其相邻的上一楼层主要横向构件底部之间的最小距离。
若底板上设置有地梁，则第一层净高需自地梁顶部开始计算；若无地梁则从底板顶面开始计算。
柱脚加劲肋、隅撑及其他外立面构件不影响计算楼层净高。
(5) 使用功能要求：楼层应具有足够的承载刚度，各层空间应满足使用功能要求。
在模型内部，楼层之间不能设置任何横向及空间斜向构件。
模型底层所有方向的外立面底部正中允许各设置一个12cm×12cm(高×宽)的门洞。
(6) 楼层有效承载面积：楼层范围为各承重分区最外围楼层梁构件所包络的平面，不包括模型内部核心筒区域。
在楼层范围内与楼面构件直接接触的铁块的覆盖面积定义为楼层有效承载面积，模型的总有效承载面积应在600cm2至720cm2的范围之内，且每个楼层的有效承载面积不得小于25 cm2。
全国大学生结构设计竞赛
全国大学生结构设计竞赛一、竞赛背景和意义全国大学生结构设计竞赛是一项旨在提高大学生结构设计能力和促进结构工程教育发展的赛事。
作为结构工程领域的重要赛事之一，该竞赛通过学生自主设计与创新，促使大学生在结构设计方面进行深入研究与实践，提高他们在结构工程领域的综合素质、实践能力和创新意识。
二、竞赛组织与规模全国大学生结构设计竞赛由中国工程院、中国土木工程学会、全国高等院校土木工程学科教学指导委员会和多家建筑与结构工程企事业单位共同主办。
竞赛每年举办一次，参与的高校包括全国各级建筑类和土木类高等院校，竞赛规模庞大。
三、竞赛内容和形式1. 竞赛内容全国大学生结构设计竞赛的内容主要包括桥梁、楼房、结构材料等多个方面的设计。
参赛选手需要根据题目要求进行设计并提交设计方案，在限制条件下完成结构设计的有效性和经济性评估。
2. 竞赛形式竞赛分为初赛和决赛两个阶段。
初赛阶段，参赛选手需提交书面设计方案，经过评审后，获得入围资格的队伍进入决赛阶段。
决赛阶段，则是对入围队伍进行现场展示和答辩，评委会根据综合评价结果进行最终的排名。
四、竞赛的意义和影响1. 提高学生创新能力竞赛提供了一个开展结构设计研究与实践的平台，鼓励学生进行创新性的设计和解决方案的探索。
通过竞赛，学生能够深入了解结构设计的理论与实践，并通过设计的过程不断锻炼自己的创新能力。
2. 增强学生实践能力参与竞赛的学生需要深入了解结构工程领域的相关知识，并将其应用于实际设计中。
通过实践，学生可以更加直观地理解结构设计原理和方法，并提高他们的实践能力和工程实践水平。
3. 推动结构工程教育发展全国大学生结构设计竞赛作为结构工程领域的重要赛事，对于推动结构工程教育的发展具有积极的影响。
竞赛的开展不仅为高校提供了一个开展结构工程教育的实践与交流的平台，还促进了结构工程教育的不断创新和优化。
五、竞赛的成果与展望全国大学生结构设计竞赛的成果得到了社会和行业的广泛认可和赞扬。
[大学竞赛][设计大赛]8字形小车结构设计方案-“8”字型赛道场地常规赛
![[大学竞赛][设计大赛]8字形小车结构设计方案-“8”字型赛道场地常规赛](https://img.taocdn.com/s3/m/8125159231126edb6f1a10c8.png)
“8”字型赛道场地常规赛8字形运动小车结构设计方案日期20XX.XX.XX第四届全国大学生工程训练综合能力竞赛The 4thNational UndergraduateEngineering Training Integration Ability Competition结构设计方案Structure Design Scheme参赛项目 “8”字型赛道场地常规赛1、设计思路为实现小车做“8”字形绕桩运动，从传动系统、转向机构、调节装置和稳定性等方面进行设计。
①传动系统设计重锤下落的势能通过绕线轴传递给大齿轮，大齿轮与小齿轮配合将动力传递给后轮轴，后轮轴带动主动轮转动，实现小车的行走。
根据MATLAB 轨迹仿真结果，设计小车传动比为1:4，小齿轮齿数取36，大齿轮齿数取136。
4/1136/3612≈=i ；式中：12i —齿轮传动比（小齿轮齿数与大齿轮齿数比）。
图1②转向机构设计为使小车平稳运行，在转向模块中采用带有球铰支连杆的空间曲柄摇杆机构,绕线轴转动将驱动力传递给曲柄,曲柄转动并通过连杆带动摇杆前后摆动，摇杆与前轮架固结，从而实现前轮的周期性摆动，达到绕桩前进的目的。
图2③调节装置设计针对不同的桩距设定，确保小车准确运行“8”字轨迹，因此，加入调节装置。
连杆与两侧的关节轴承之间分别采用正反螺纹连接，通过旋进或旋出螺纹改变连杆长度即可实现改变小车前轮摆角；连杆与转向杆之间选用螺杆固定，通过旋进或旋出螺纹，改变转向杆长度便可改变小车的周期。
④稳定性设计小车底盘为对称结构，零件对称分布在底盘上保证稳定性；底盘经过铣削多余材料处理减轻其重量提高强度，保证底盘不易变形；悬挂装置由三根铝棒和一个紧固套构成，保证重锤垂直下落，避免重锤摆动造成小车倾斜。
产品名称小车 共 5 页第1页 编号学校名称：X X X X 大学参赛项目：“8”字型赛道场地常规赛装 订 线2、小车出发定位方案图3①车选择在木桩一侧发车，发车位置和角度依据桩距计算得到。
大学生结构设计竞赛方案设计原则及案例分析
第42卷第3期力学与实践2020年6月S a t O S O t O fO t O fO tO fO S O S O t OI全国周培源大学生I力学竞赛 \3C55C«C3C«C!«C«C«C«大学生结构设计竞赛方案设计原则及案例分析宋晓冰吴晓昂闫斌蒙婧玺陈思佳D(上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院，上海200240)摘要在结构设计竞赛中，结构方案的优劣对竞赛结果起着至关重要的作用，素有“方案为王”的说法。
对结构方案设计的总体原则进行了总结，并以上海交通大学代表队在第十一届全国大学生结构设计竞赛上的获奖作品为例，介绍以上方案设计原则在实际操作中的应用。
关键词结构设计竞赛，方案设计，设计原则中图分类号：G642.41 文献标识码： A doi：10.6052/1000-0879-19-237D ESIG N P R IN C IP LE S AND CASE ANALYSIS OF CO LLEG E ST U D E N T S'ST R U C TU R A L DESIG N C O M P IT IT IO NS O N G Xiaobing W U Xiao’ang Y A N Bin M E N G.J i n g x i C H E N Sijia1) (School of Naval A rchitecture, O cean & Civil Engineering, Shanghai Jiao T ong U niversity, Shanghai 200240, C hina) Abstract In the competition of structural design,the merits and the demerits of the structural scheme play an important role in the competition results,which i s known as“the scheme i s the king”.Taking the work of Shanghai Jiaotong University team in the11th National College Students,structural design competition as an example,this paper analyzes the general principles of the structural scheme design,and applies these principles i n practical operations.K e y words structural design competition,scheme design,design principle全国大学生结构设计竞赛至今己成功举办12 届，在国内土木工程专业教学领域有极高的影响力。
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，使其沿平面主轴对称。
各竖向构件底部间距均取规则所允许的最大间距，使结构的高宽比达到最小，最大程度减小了地震引起结构的倾覆作用。
按照结构在地震作用下的剪力与弯矩上小下大的基本分布规律，将模型的平面尺寸依次减小，使结构竖向刚度从上到下均匀增大，使模型外形更接近于弯矩的分布，使各杆件内力分布更合理。
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1比赛内容及赛题分析1.1设计背景2008年5月12日发生的汶川大地震，造成69227人死亡，是中华人民共和国成立以来遭遇的破坏力最大的地震，也是继唐山大地震后伤亡最惨重的一次。
地震造成四川、甘肃、陕西等省的灾区的直接经济损失达8451亿元人民币，灾区的卫生、住房、校舍、通讯、交通、治安、地貌、水利、生态、少数民族文化等方面受到了严重破坏。
地震造成的严重危害深深地触动了我们——未来的土木工程师。
建造坚固的楼宇，让人们可以安居乐业是我们土木工程师的使命，也是土木工程师的责任。
中国木结构古建筑在世界建筑之林中独树一帜、风格鲜明，具有极高的历史、文化及艺术价值。
其中楼阁式古建筑以其优美的造型和精巧的设计闻名于世，已成为中国古建筑的典型象征。
据历代营造史料记载，楼与阁原有明显区别，但后来因其均为复层建筑，故通称楼阁，其中比较著名的有武汉黄鹤楼、岳阳岳阳楼、南昌滕王阁、烟台蓬莱阁以及西安钟楼等。
我国古代楼阁构架形式多样，屋盖造型丰富。
在广泛调研及征求意见的基础上，本次竞赛的模型形式确定为三重檐攒尖顶仿古楼阁。
该类古建的一个现存实例为明代所建的西安钟楼。
基于当前全球已进入巨震期这一工程背景，本次竞赛引入模拟地震作用作为模型的测试条件，这对于众多现存同类古建的抗震修缮与补强具有现实的科学价值和工程意义。
本次赛题让我们在思考如何建筑更加坚的固结构的同时，也让我们思考如何成为一个优秀的土木工程师，以便更好地服务与社会。
1.2模型概述竞赛模型采用竹质材料制作，包括一、二、三层构架及一、二层屋檐，模型柱脚用热熔胶固定于底板之上，底板用螺栓固定于振动台上。
模型制作材料、小振动台系统和模型配重由大赛承办方统一提供。
1.3模型构造要求1.3.1总体要求（1）赛题中所涉及各种尺寸，如无特殊说明，允许误差均为±3mm。
（2）一至三层楼面标高（由底板上表面量至各楼层梁的上表面最高处）分别为0.24m、0.42m、0.60m。
（3）沿结构的外轮廓不能设置任何蒙皮。
1.3.2竖向构件布置要求：（1）结构竖向构件必须是铅直柱，不允许使用斜向支撑与拉条。
（2）各层的转角处必须设置柱，柱位必须按赛题要求布置。
各柱尺寸需严格满足要求，即各层柱在底板上的投影必须分别位于赛题规定的阴影范围内。
（3）门窗洞口范围必须满足赛题要求，门窗洞口沿其所在平面法线方向在结构内部的任意投影范围内不能设置构件。
1.3.3水平构件布置要求（1）第三层柱顶沿外轮廓线应有横梁连接，且应符合本赛题对屋盖配重安装的要求。
（2）屋檐布置需满足赛题中屋檐尺寸的要求，一、二层屋檐屋脊曲线段的上边缘均为半径135mm，弧长160mm的圆弧，一、二层屋檐屋脊曲线段分别安装在二、三层转角柱处。
一层屋檐屋脊曲线段上边缘起点和终点的标高均为270mm。
二层屋檐屋脊曲线段上边缘起点和终点的标高均为450mm。
1.4配重及安装要求模型所加配重为铜条与铜球，铜条截面宽*高的尺寸均为13mm*10mm，以宽度为13mm的面与结构相粘结；铜球直径为25mm。
第一、二层屋檐配重质量分别为 2.4kg和 1.8kg，第三层屋盖配重总质量为 4.0kg。
1.4.1配重尺寸一、二层屋檐质量块包括屋檐屋脊曲线段和屋檐檐口直线段两部分。
安装在屋檐屋脊曲线段上的配重为下边缘半径135mm，弧长180mm的铜条，下边缘外挑端部在铅直方向固结三个串联在一起的铜球，安装在一、二层屋檐檐口直线段的配重铜条分别长180mm和120mm。
屋盖配重由屋顶和屋檐两部分组成。
屋顶为高90mm，底面边长120mm*120mm的正四棱锥。
屋檐屋脊曲线段为下边缘半径135mm，弧长130mm的铜条，屋檐檐口直线段为134mm的铜条。
1.4.2配重安装要求相赛题中规定了一、二层屋檐和屋盖的安装位置，配重及模型用热熔胶连接，要求应部位尺寸应贴合，最大脱空间隙不得超过3mm。
攒尖顶屋盖设有与第三层顶部连系横梁相粘结的铜条支座，用以将攒尖顶屋盖固定于第三层的柱顶横梁之上。
图1-1配重安装的立面位置1.5加载方法与失效评判1.5.1地震波（1）第一级输入的地震波：地震波数据点时间间隔t为0.005s，即数据采样频率f为200Hz，波形时长32s，波形如图2所示。
图1-2竞赛加载所用的第一级输入波（32s）(2)第二级输入的地震波：地震波数据点时间间隔t为0.002s,即数据采样频率f为500Hz，波形时长90s，波形如图2所示。
图1-3竞赛加载所用的第二级输入波（90s）(3)第三次输入的地震波：地震波数据点时间间隔t为0.002s，即数据采样频率f为500Hz，波形时长为90s，波形如图5所示。
图1-4竞赛加载所用的第三级输入波（90s）1.5.2荷载施加方式竞赛加载共分三级进行。
在三级加载中，通过控制加载设备输入电压和地震波数据采样频率获得具有不同输出峰值加速度和不同卓越频率的地震波，以全面检验模型对于不同强度和频谱成分地震波作用下的承载能力。
加载时每一级地震波功率放大器的增益(Gala)旋钮分别调至要求的角度位置，以得到最佳效果的地震波。
1.5.3模型失效评判准则模型在进行加载时，出现下列任一情形则判定为模型失效，不能继续加载。
同时将上一次加载级别视为该模型实际所通过的最高加载级别，并作为模型效率比计算的依据。
(1)模型中的任一构件出现断裂或节点脱开。
(2)配重脱落（包括配重条一端沿长度1/3部分脱离其支撑构件而另一端悬挂于结构上情况）。
(3)第三级加载完毕：较加配重前，第一层屋檐的屋脊曲线段末端和檐口直线段中点沿铅直方向下挠度超过10mm。
1.6模型材料制作模型使用的材料及工具由大赛承办方提供，不得擅自使用其它材料。
其中502胶水用于模型结构构件之间的连接固定；热熔胶用于配重与模型的固定及模型与底板的连结。
2.难度分析本次比赛无论在题目或材料上,都为比赛增添不同程度的难度:（1）竹皮材料：相比与木条，使用竹皮制作杆件，制作工序更加繁琐。
但竹皮柔软度相对较高、易成型，纤薄的竹皮使参赛队伍对结构构件的构思与设计有了更多的思维空间。
又因为竹制杆件在节点处的粘结难度较大，本次比赛在制作技巧上对各参赛者增添更高的要求。
（2）三级递进加载：结构在承受静力荷载的同时，分三级施加横向荷载，以模仿地震对结构造成冲击。
三次地震荷载的地震波震动形式不同、强度不同、持续时间不同。
结构在荷载作用的过程中，杆件所承受的内力在拉伸应力与压缩应力间不停转换，应力的大小也随时间的变化而变化。
因此，结构在加载的过程中可能产生结构疲劳而丧失其原有强度。
制作过程中应注意结构构件的强度。
（3）时间分配：材料的独特性质，以及本次比赛结构构件的复杂程度，提高了本次比赛的难度，增加了模型组装难度。
杆件数量巨大，决定了前期构件制作将花费大量时间；节点数量、节点处变截面决定了后期模型组装部分也将消耗大量时间，因此必须在时间上把好关。
构件的制作精巧直接影响整体结构的承载能力，在时间分配及制作工艺分配上应严格控制，从而保证在限定的时间内制作出合格的产品。
3结构选型本结构的主体是采用延性耗能框架设计原则设计的框架结构。
由于竹皮的良好韧性，本结构除了有足够的承载力和刚度外，还具有良好的延性和耗能能力。
结构选型的理论依据有如下：3.1强柱弱梁原则本结构采用的是箱型柱，在节点处添加“补丁”，从而大大的增加了在轴压力作用下柱的受弯承载力。
在设计梁的时候，只采用双根箱型截面柱。
这样，在汇交同一个节点的上、下柱端截面在轴压力作用下的受弯承载力之和就大于两侧梁端截面受弯承载力之和。
从而，在地震作用下框架出现塑性铰时，塑性铰先出现在梁端，推迟或者避免柱端形成塑性铰。
这样就使得受弯构件梁在出现塑性铰过程中有很强的耗能能力。
另外，强柱弱梁的设计方式也会使得梁端塑性铰分散在各个楼层，不仅耗散大量地震能量，而且不至于形成机动体系倒塌。
3.2强节点原则框架梁、柱是靠节点连接成整体进行有效工作的。
在地震时。
节点是保证框架有效地抵御地震作用的关键部位。
如果在梁、柱塑性铰充分发展前，节点出现脆性破坏，必然会造成交于节点的杆件失效，严重的适合会导致框架由于散失整体性而坍塌。
所以，要保证节点有足够的承载力，使得节点的破坏不先于其连接的梁柱的破坏。
为此，我们在设计节点时候，对节点进行了特别的处理。
在梁与柱子的交接部位，均做了“补丁”，并添加由竹皮在砂纸上打磨产生的粉末，既加大梁柱交接部位胶水粘胶面积，又加大节点处的承载能力。
4波形分析波形分析包括时域分析和频域分析，共有七个通道。
各通道的测量位置如下表所示：通道编号通道1通道2通道3通道4通道5通道6通道7传感器位置振动台台面一层柱子一层梁二层柱子二层梁三层柱子三层梁表4—1加速度传感器安装图4—1加速度传感器安装位置图图4—2一级波时域分析图4—3一级波频域分析图4—4二级波时域分析图4—5二级波频域分析图4—6三级波时域分析图4—7三级波频域分析5结构模型计算分析我们利用有限元分析软件ansys对结构在不同重力荷载分布和不同地震波等级的荷载工况下进行静力和时程分析。
5.1计算基本假定：a结构模型所采用的竹材连续，均匀；b梁与柱之间连接可靠，结点假设为刚结c结构模型通过斜撑连接到连接板上，支座采用固定支座5.2静力分析结果图5—1空间有限元模型图5—2竖向荷载作用位移图5—3竖向荷载作用轴力图5—4动力特性分析一阶振型图5—5动力特性分析二阶振型图5—6动力特性分析三阶振型图5—7一级荷载作用下二层挑檐水平位移时程图5—8一级荷载作用下三层挑檐水平位移时程图5—9一级荷载作用下塔顶水平位移时程图5—10二级荷载作用下二层挑檐水平位移时程图5—11二级荷载作用下三层挑檐水平位移时程图5—12二级荷载作用下塔顶水平位移时程图5—13三级荷载作用下二层挑檐水平位移时程图5—14三级荷载作用下三层挑檐水平位移时程图5—15三级荷载作用下塔顶水平位移时程6结构选型及制作6.1结构选型本次竞赛为三层带挑檐的竹制房屋结构设计。
“高性能、低质量，制作简便，造型美观”是我们设计的主旨。
首先通过对赛题的研究，我们根据“试验时模型放置方向按照安装底板标识通过抽签挑边确定”的随机性选择了初步设计方案。
初期，我们选择的柱子形式为8mm×8mm的正四边形空心柱，在实验中发现柱的刚度过小，柔度太大，且柱与梁搭接处的节点的接触面积比较小，模型在加载时很不稳定，经验证该选型方案不理想。
然后改变方案，使用由两根6mm×6mm 柱拼接而成的6mm×12mm的空心柱，这样的设计不仅提高了柱的刚度，而且增加了节点处的接触面积。
图6—1初期结构1图6—2初期结构2图6—3初期构件——柱图6—4初期构件——柱通过试验我们发现，双柱结构体系刚度过大，在振动过程中，振型十分不理想，易导致底部弯矩过大而使模型在一、二层搭接的位置发生破坏。