三重木塔桁架结构竞赛模型设计制作与加载分析

主要对参加全国大学生结构设计竞赛江苏省分区赛的参赛作品进行结构选型、结构设计、模型制作和结构加载等方面的赛后总结,剖析结构模型的设计选型过程,总结参赛经验。结构设计竞赛在提高学生创新意识、团队合作和工程实践能力方面发挥着积极的作用,越来越受到学生和高校的青睐。结合该次竞赛作品三重木塔桁架结构的设计、制作与加载分析,为今后师生进行结构设计创新提供思路和借鉴。

三重木塔结构建模及受力性能分析

根据2022年第九届全国大学生结构设计竞赛赛题“三重木塔结构模型设计与制作”,以受力性强、结构安全可靠、位移小、节省材料为目标,利用Midas-Gen有限元软件进行数值分析,将分析结果与实际模型加载结果对比,提出模型在制作时的节点处理、杆件选取、结构形式等关键技术要点。

三重木塔结构模型设计与分析

为探究传统木塔结构的设计原理及受力性能,基于第十五届全国大学生结构设计竞赛赛题《三重木塔结构模型设计与制作》要求,设计并制作了一座竹制三重木塔结构模型,通过数值模拟和加载试验,分析其杆件受力、变形及模型结构承载力,在保证结构强度、刚度与稳定性的前提下,不断优化杆件及整体结构设计,提高模型荷重比,研究结果可为实际工程中木塔结构的设计与优化提供参考。研究表明木塔结构模型上部横截面易因受扭而失稳,可通过增加水平拉杆加强截面稳定性;挑檐因受悬挑端集中力,易产生较大固端弯矩而破坏,可在挑檐悬挑端设置斜向拉杆,向上部角柱传递所受集中荷载而减小固端弯矩;通过胶水粘结节点处杆件难以保证节点强度和稳定性,可通过竹粉包裹或竹皮缠绕加强节点。