结构模型设计制作

给位高手，我欢迎各种指点，总之现在不怎么会
高层建筑结构模型制作
结构模型设计制作与实验Ⅰ
——高层建筑结构模型设计、制作及实验任务书
一、题目
高层建筑结构模型设计与制作。
二、内容
方案设计与理论分析、结构模型制作、作品介绍与答辩、模型加载试验。
三、对象和形式
对象为在校本科生。以组队形式参加，每队不得多于 5 人。
四、要求
1.要求
(1) 各队应独立设计、制作，每位同学只允许参加一个队，期间不得任意换人。
(2) 每个队只能提交一份作品，作品必须命名。
2. 方案设计与理论分析要求
(1) 内容应包括：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、布局、功能、结构选型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；计算书应包括计算模型、荷载分析、内力分析、承载能力估算等。
(2) 文本封面（详见附件）要求注明作品名称、指导老师、学生姓名、学号；正文按设计说明书、方案图和计算书的顺序编排。
(3)用 A4 纸打印以上内容，在规定时间交给指导教师，逾期作自动放弃处理。
3. 设计制作要求
(1)学院提供统一的制作材料和工具（详见附件），在规定时间和地点学生独立制作模型。
(2)模型制作材料为 230 克巴西白卡纸、蜡线、白胶和透明纸（透明纸仅用于制作外墙），材料力学性能指标详见附件。不得使用学院指定以外的其它任何材料，否则，一经查实，将直接取消其资格。
(3)模型应包括上部结构部分和基础部分。上部结构高度为 1000 ± 10mm ，层数不得少于 7 层。除底层外，每层必须设置楼盖， 层间必须加设外墙，外墙材料只能用透明纸。基础的平面尺寸不得超过 280mm × 280mm ，基础的最大埋深为 200mm 。加载时实验室将提供一个用于埋置基础的基坑，基坑尺寸为 300mm （长）× 300mm （宽）× 200mm （高）。加载时先将模型的基础 部分放入基坑内，再用铁砂填埋覆盖，以此固定模型；填埋层的顶面作为上部结构底层的标高平面（ ± 0.00 ）。底层不设楼 盖，底层层高不得小于 70mm （详见示意图 1 ）。
(4) 模型顶部必须提供足够的平面尺寸，以保证承放底面尺寸为 150mm × 150mm 的加载物 M1 。同时模型顶部侧面还必须提供两个外法线夹角不小于 120° 的加载面，用于安放侧向加载挡板；两个侧面标上 A 、 B 符号，通过事先抽签决定模型加载挡板安 放的侧面（ A 或 B ）。
(5) 模型总重量不得超过1000g。
(6)模型的上部结构及基础形式不限，但需考虑通风、采光和承受竖、侧向荷载以及固定模型等要求。
4. 加载步骤及要求
(1) 各队按抽签顺序进行加载。队员根据事先抽签的结果安放模型，并在规定时间内自行用铁砂填埋、固定模型。
(2) 竖向静荷载试验。队员自行在模型顶部一次性施加重量为 80N 、底面尺寸为 150mm × 150mm 的加载物 M1 ，以检测模 型承受竖向荷载的能力。
(3) 侧向静荷载试验。在维持 80N 竖向荷载的情况下进行侧向静荷载试验。规定最大可加载重量为 100N ，加载次数不得多于 3 次。规定第一次施加的重量应为 50N ，若加载成功，同学可自行选择第二、第三次的侧向加载重量（实验室提供 5 个重量为 10N 的加载物供同学自由组合）。
(4) 侧向冲击荷载试验。在维持 80N 竖向荷载，卸下侧向静荷载的情况下进行侧向冲击荷载试验。冲击荷载由加载物 M2 自由落 体产生的动力通过绳索与竖向加载物 M1 对模型的顶部产生水平冲击力，加载物 M2 的自由落差为 100mm （详见示意图 2 ）。 规定最大加载重量为 50N ，加载次数不得多于 2 次。每次均由队员自行选择，学院提供重量分别为 20N 、 30N 、 40N 、 50N 的加载物供队员选择。
五、评审规则及分值
根据建筑造型、结构方案、理论分析、模型制作、叙述答辩和加载试验 6 个方面进行评审，总分为 100 分。
(1)建筑造型（ 20 分）
按构思新颖、外形美观、布局合理、楼层有效使用面积充分评分。
(2)结构方案（ 10 分）
按结构方案的合理性、实用性和创新性评分。
(3)理论分析（ 10 分）
按设计说明书、方案图和计算书内容的完整性、准确性评分。
(4) 模型制作（ 10 分）
(5) 叙述答辩（ 5 分）
按现场叙述和答辩情况，由评委当场给分。
(6) 加载试验（ 45 分，其中侧向静荷载试验 25 分，侧向冲击荷载试验 20 分）
若模型在加载过程中出现结构破坏，则认为该级加载失败，退出加载试验；若加载过程中侧向位移超过规定的限值，侧向静载规定限值为30mm ，侧向冲击荷载规定限值为 50mm （详见示意图 2 ），则认为该级加载失败。
(7)计分方法： 先按荷重比（ F=Q/W ）计算出各模型的相对分，其中 Q 代表模型所承受的最大侧向静荷载或冲击荷载（ N ）， W代表模型 自重（ N ）；再将 F 值为最大（记 Fmax ）的模型定为满分（侧向静载 25 分，冲击荷载 20 分），其余模型的分数按（满 分× F / Fmax）计算。













附件一
《高层建筑结构模型设计、制作及实验》
设计计算书内容要求
1结构计算简图
2结构静力承载力计算
主要进行各柱、各梁和各支撑的承载力和稳定计算。
如：某柱承载力计算
(1)截面几何特性
柱截面惯性矩
柱截面抵抗矩
(2)内力
(3)承载能力和稳定性验算
3结构侧移验算
可采用单位荷载法。
4结构动力分析
在冲击荷载作用下，动力放大系数按1.3考虑，重新验算结构的承载能力和抗侧移能力。
5 抗倾覆验算
提取计算结果，保证基础底部弯矩M（考虑铁砂作用后）<0，结构不会倾覆。







附件二：《方案设计与理论分析》封面



高层结构模型设计、制作及实验



设 计 方 案











二○○八年 月 日

附件三：学院统一提供的制作模型的材料及工具

名 称 数量（每组） 名 称 数量（每组）
230克巴西白卡纸 6张 白 胶 2瓶
透明纸 2张
1号绘图板 2块 丁字尺 1把
美工刀 2把 三角尺、圆规 1套
砂纸、铅笔 若干 电吹风 1个
滚筒 1个 蜡 线 140米




附件四：材料力学性能指标

1、230g白卡纸力学性能指标
表1. 230克白卡纸弹性模量
名称种类 层数 弹性模量(MPa)
230克白卡纸 1 56.9
2 148.2

表2. 230克白卡纸极限应力
名称类型 层厚
(mm) 拉应力（N/mm2） 压应力
（N/mm2） 备 注
230克白卡纸 0.3 22.2 7.0 受压计算时需考虑长细比对稳定的影响

表3 蜡线极限拉力
股 数 1 2 3 4 5 8
极限力(N) 48 110 168 207 225 232

附件五：示意图1


































图1 基础埋置示意图（单位mm）


附件六：示意图2
































图2 加载装置示意图（单位mm）