2007年江苏省大学生土木工程结构创新竞赛一等奖(总分第1名)

作品名称：

莲

获奖学生：

张卓雷、杨帅

作品简介：

作品制作的主要目的是为了设计一座轻型大跨空间结构，用尽可能少的材料，实现空间结构的跨越，以达到经济的目标。设计的基本思路是从结构构件的基本受力特点出发，用索来承受结构的拉力，用截面较大的格构式柱承受压、弯作用力，用张弦梁承受弯矩作用。对于受弯构件，其截面尺寸随弯矩图而变化。

作品采用张拉索、张弦梁和桁架柱形成基本受力单元，整个结构由8榀（16瓣）基本单元形成，各单元协同工作。竖直向下的荷载由张弦梁传到钢索与桁架柱，再传至基础。利用屋盖重力刚度来抵御向上的风载作用。结构简洁，传力路径清晰明确。为了减小跨中弯矩，张弦梁并没有做成一跨贯通，而是在跨中断开，设置球绞并用钢索张拉固定，这样做不但节省了材料，也使受力更加合理。柱的截面弯矩在梁柱节点处最大，因此做成梭型柱以趋近于柱的弯矩图，而且也使外型更加美观。倾斜角度是为了使柱在拉索的作用下尽量受压，以更合理的利用材料。在重力刚度的基础下，单榀结构为二次超静定结构，便于产生分析计算，因为超静定次数低，在施工和使用过程中也很少产生次应力，为施工提供了方便，也使结构更加耐久。

建筑美观与结构受力两者的融合一直以来都是建筑师与工程师最高追求，西班牙著名结构工程师托罗哈(E.Torroja)在进行结构设计时就是以功能结构美观表现为一个在本质上和形式上结合的整体，以求得力与美的统一。本作品的结构骨架构成一朵莲花的造型，也正是建筑的外观造型，在建筑功能的根基上开出了一朵以结构弯矩图为花瓣的莲花，真正做到了在力学与美学上的统一。

2007年江苏省大学生土木工程结构创新竞赛一等奖(总分第3名)

作品名称：

精弓之鸟

获奖学生：

蔡承智、张沛洲、李江波、马双

作品简介：

本作品是一个具有现代建筑特色的超大跨度钢结构候机大厅，以一个大跨度的开敞式空间实现现代化机场的控制管理、乘客的集散和休息功能。作品的整体造型（图1）似一只体形硕大羽翼丰满的飞鸟，即将冲向长空，震惊天宇。骨架的设计别出心裁，由两道拱在靠近一端处交叉形成，两拱稍微向外撇，使得空间更加宽阔（图2）。拱下是连成一片的玻璃幕墙，采光效果好，便于观看室外景色。屋盖是双向折形的网壳，从上空俯视，网壳形成的光滑曲面向两侧展开，似有穷尽之势。从大厅的入口处看，屋盖的形状恰似飞鸟展开翅膀，富有生气,具有很强的视觉效果和象征意义。预计占地面积为20000平方米，拱跨150米，矢高36米，预应力钢索150米。

整个结构竖直方向的荷载主要有两交弓和横梁承受。横梁的荷载通过其下的两根柱子和斜拱传入地下。拱倾斜一定的角度，因此水平方向的荷载可以由拱直接传导至地基，斜拱比普通的直立拱更能够抵抗水平方向的风荷载。两拱在前部刚结，横梁和两拱构成了三角形，更是提高了整体系统的稳定性。由于拱下端的水平推力较大，在地下设计了预埋的预应力钢索，以提高拱的承载力。结构上部的网架有两个作用，一是支撑屋顶，二是横向连接两条巨大的钢拱，分散应力流，以降低双弓交叉点处的弯矩，这也是本结构的创新点之一。

屋盖由双向折板铺设而成，将其表面做处理后改善内部的采光效果。由于屋面是曲面，雨水易顺屋面汇聚于鸟的两肋处，沿两肋做若干内排水口，向下沿网架做排水管道，不影响内部空间的使用。模型按1:200的比例做成。拱和梁由木条制成，拱的跨度是750mm，矢高是180mm，矢跨比为4.17；预应力拉索的长度750m，用尼龙线制作；梁下柱由白卡纸制作，高90mm；屋顶网架用塑料棒拼接而成；屋面板的材料是印刷用的胶片纸，两边折叠形成。主体制作完成后，将其一半喷上银色漆，达到了完美的视觉效果。

2007年江苏省大学生土木工程结构创新竞赛二等奖第1名

作品名称：

倒斜拉式悬浮隧道

获奖学生：

徐鹏、杨宏文、万桂军、石建华、吴鹏

作品简介：

本作品是一深海悬浮隧道的模型。由于悬浮隧道受到浮力大于重力，竖向的荷载可以看成均部向上的，所以本作品采用了倒拉悬索的方式将隧道锚固在水里。作品长1.5m，宽200px，高712.5px。隧道外壁为流线形，以减小水流的冲击力的作用，内外壁之间以横隔板相连，以增强外壁的抗侧刚度。内外壁之间用来布置各种管道设施。塔柱高600px，进入河床深度75px，上部为两根直径50px的圆柱，间距8mm，可减小水流的冲击力，中间有一连杆，增强整体刚度；下部为一整体圆柱，侧面用锚杆锚固到河床上。塔柱和隧道管则是用两个50px宽的套箍和48根拉索连为一体。结构的受力分析：隧道受到的浮力和水流的作用力由套箍和拉索传到塔柱上，再由塔柱通过自身和锚杆传至地基上。

2007年江苏省大学生土木工程结构创新竞赛二等奖

作品名称：

富勒人行桥

获奖学生：

郝建兵、梁富华、李朝川、纪纯寅

作品简介：

该作品是按照巴克明斯特·富勒提出的张拉整体的思想进行设计和制作的。张拉整体被埃墨瑞池定义为由压杆和拉索组成，其组合方式是使压杆在连续的拉索中处于受压状态。按照这样的思想，利用拉索、立柱、工字钢和桥面组合形成这样一座桥。该桥梁在选型中采用了张拉整体中经典的三杆九索模型，并将其做了一些有效的变换，使其更加能够适用于桥梁的结构类型，并且达到一种美学上的效果。

该桥梁模型的尺寸如下：桥长2350px，单向桥宽225px，柱长650px（其中桥面以上575px，桥面以下75px）模型按照1：50的比例制作。关于该桥梁两边的两根工字钢在拉索的拉力作用下呈现出剪扭状态，我们认为可以有三中解决的方法。第一种就是由工字钢自身来承受。第二种就是将桥面定义为一个受压的构件，由桥面和工字钢一起来承受。而这两种方法是在该桥梁属于人行桥，荷载并不是很大，产生的剪力和扭矩并不是很大的情况下才成立的。第三种方式就是在引桥和主桥连接的地方作一些改进措施比如张拉一些拉索使得工字钢只受弯矩和拉力。提高材料的使用效率。