常州信息职业技术学院
学生毕业设计（毕业论文）
系 别： 机电工程系
专 业： 机电一体化
班 级： 机电 072
学 生 姓 名： 张 超
学 生 学 号： 0704053236
设计（论文）题目：基于INVENTOR 的工业产品造型设计
指 导 教 师： 裴志坚
设 计 地 点： 常州信息职业技术学院
起 迄 日 期： ~
毕 业 设 计 （ 论 文 ） 任 务 书
专业 机电一体化 班级 机电 072 姓名 张超
一、课题名称：基于 INVENTOR 的工业产品造型设计
二、主要技术指标：
1、通过去不同场所调研、实地测量，设计出适合校园使用的造型新颖、结构合
理的钢化玻璃材料制成的垃圾桶，达到日常生活中的使用标准——美观、结实、
便于使用等，
2、舞台背景拉幕提升装置，深入分析机械部分，重点考虑其支撑结构的布
置和拉幕升降遥控功能的实现。
3、广场立柱，达到日常生活中的使用标准——美观、结实、便于使用等，最后
熟练使用三维造型软件 INVENTOR 画出其三围装配图和各零件图。
三、工作内容和要求：
1、对本设计的课题做深刻的了解，同时能够实现如下功能：了解钢化玻璃的特
性和制造要求，在零件装配时考虑钢化玻璃的强度。
2、（1）.在平时体育馆内，舞台拉幕背景可以去除；（2）.在不同的活动时候可
以悬挂不同的背景，更换方便；（3）在场馆电控室内对拉幕背景的升降进行遥
控。
3、（1）.在重大节日是可以在立柱上面悬挂旗帜和各种宣传标语！（2）.可以在
其上面放置众多花灯，布置成花柱形式!（3）.夜间可以通过缠绕彩灯在立柱上形
成彩灯柱，具有美好的观赏效果！
四、主要参考文献：
[1] 《户外广告设施钢结构技术规程》CECS 148：2003
[2]《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001
[3]《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002
[4] 刘毅.现代温室配套设备—钢索驱动拉幕系统.设施园艺 ：10-11
[5] 黄松超，张跃峰 现代温室 A 型齿轮齿条拉幕系统.设施园艺 ：8-9
学 生（签名） 年 月
日
指 导 教师（签名） 年 月
日
教研室主任（签名） 年 月
日
系 主 任（签名） 年 月
日
毕业设计（论文）开题报告
设计（论文题目） 基于 INVENTOR 的工业产品造型设计
一、选题的背景和意义：
出于对设计出适合校园使用的造型新颖，结构合理的工业产品造型。
据不完全统计我国城市生活垃圾每年以 5%~10%的速度增长，这对城市的
发展和人们的生活环境造成了很大的影响。在垃圾无害化处理之前，首要解决
的问题是垃圾的分类收集和回收再利用，而在垃圾分类回收中起重要作用的垃
圾桶样式和结构单一，不能较好地发挥分类回收的功能，因此设计集多种功能
于一身的环保垃圾桶，对垃圾分类回收具有重要作用。玻璃垃圾桶设计前景广
阔
舞台拉幕背景提升装置则立足精巧，节省舞台布景工作量。
广场立柱结构设计中，对其造型、规模及效益等方面的要求不断提高。因
此校园广场钢结构立柱作为永久性建筑物，形成校园一景。
二、课题研究的主要内容：
设计玻璃垃圾桶的结构布局，主要考虑玻璃强度、造型、尺寸；舞台拉幕
背景提升装置主要考虑部件的选用，固定方案的选用，三维装配。通过立足实
际，反复验证设计的可行性，达到预期效果后，进行实物装配。校园广场钢结
构立柱结构、分为三边形与六边形，主要考虑功能性；最终熟练使用三维造型
软件 INVENTOR 画出。
三、主要研究（设计）方法论述：
1．本文主要运用文字论述的方法，以硬件装配和软件设计为主。
2．在老师的指导下完成 INVENTOR 三维绘图和硬件装配。
3. 最后通过实验，对设计进行验证。
四、设计（论文）进度安排：
时 间 工 作 内 容
2009-8-1.～
熟悉课题，明确任务要求，调研，收集资料，写出开题报告。开
始进行外文翻译。
～ 完善开题报告，并提交指导老师。
～ 具体零件图绘制
～ 零件组装，绘制装配图。
～ 书写设计内容。
～ 提交初步完成的毕业设计。
～ 在指导老师的帮助下进行修改，进一步完善初稿。
～ 详实相关论点、论据，准备毕业设计的答辩。
五、指导教师意见：
指导教师签名： 年 月 日
六、系部意见：
系主任签名： 年 月 日
基于 INVENTOR 的工业产品造型设计
目录
摘要 …………………………………………………………………………………1
1 绪论 ……………………………………………………………………………3
玻璃垃圾桶的 INVENTOR 工业产品造型设计 …………………………3
玻璃垃圾桶设计思路 ……………………………………………3
外观设计 …………………………………………………………3
分类回收功能设计 ………………………………………………3
舞台拉幕背景提升装置的造型设计 …………………………………3
校园广场钢结构立柱结构设计 …………………………………………4
工程概况 …………………………………………………………4
2 玻璃垃圾桶、舞台拉幕背景提升装置、广场立柱机械结构…………………5
玻璃垃圾桶机械结构设计 ………………………………………………5
舞台拉幕背景提升装置机械结构设计 …………………………………9
广场立柱机械结构设计 …………………………………………………15
本章小结 ……………………………………………………………………22
3 结论 ……………………………………………………………………………23
致谢 …………………………………………………………………………………24
参考文献 ……………………………………………………………………………24
基于 INVENTOR 的工业产品造型设计
摘 要
随着我国人口的不断增长和人民生活水平的提高，城市生活垃圾每年以
5%~10%的速度增长，这对城市的发展和人们的生活环境造成了很大的影响。
因此采用 INVENTOR 进行三维设计集多种功能于一身的环保垃圾桶，对垃
圾分类回收具有重要作用。
近年来，公共场所聚会等采用排板搭台方式，耗费物力财力，然而利用
INVENTOR 进行三维设计，零件装配。从而形成舞台拉幕背景提升装置进行幕
布升降，安全可靠。一装多用，方便快捷。
近年来，随着我国改革开放的不断深入，经济建设得到了迅速的发展，伴随
而起的广告业也日益兴旺。因而，在广场立柱设计中，对其造型、规模及效益等
方面的要求也不断提高。伴随着校园建设的开展，采用 INVENTOR 进行三维设
计，独立柱三、六面体广场立柱设计能够达到预期要求。
。
关键词 ： INVENTOR ；三维设计；垃圾桶；立柱
INVENTOR-based design of industrial products
Abstract
With the continuous growth of China's population and people's living standards，
municipal solid waste per year to 5% ~ 10% of the rate of growth of urban
development and people's living environment had a great impact.
INVENTOR therefore carried out using a multi-functional three-dimensional
design in a green trash can， waste separation and recovery to play an important role.
In recent years， the use of public places， such as scheduling board meetings Stage
ways to spend money and resources ， INVENTOR ， however the use of
three-dimensional design ， assembly parts. To form the background of the stage
curtain pull curtain lifts to upgrade devices ， safe and reliable. A multi-purpose
equipment， convenient and quick.
In recent years， with China's deepening of reform and opening up， economic
construction has been rapid development， with the rise of the advertising industry is
also thriving. Thus， the structural design of the billboards in their shape， size and
efficiency requirements is also rising. Along with the development of the campus
building， INVENTOR using three-dimensional design， three independent columns，
billboards Hexahedral structural engineering design to achieve the desired
requirements.
Key words： INVENTOR；three-dimensional design；waste bin；upright column
1 绪论
玻璃垃圾桶的 INVENTOR 工业产品造型设计
1、玻璃垃圾桶设计思路
从垃圾桶的结构和功能出发，主要从垃圾桶外观、分类回收功能等方面进行
多功能垃圾桶的设计，力求垃圾桶不仅能满足收集垃圾的功能，而且因其美观，
色彩能与周围环境相和谐，成为环境的重要组成部分。
2、外观设计
国外对垃圾桶设计研究较早，一些发达国家如德国、美国、荷兰等，已经实
现了垃圾分类回收，国内的垃圾桶设计与国外相比还存在差距。国内垃圾桶设计
大部分未考虑垃圾分类的要求，而且是开放式，垃圾桶周围的环境恶劣。
国内早期垃圾桶的外观较为单一，随着人们文化和欣赏水平的提高，这些形
象不能很好地与周围环境相协调，容易给人造成审美疲劳，尤其是采用小动物形
象设计的垃圾桶容易误导青少年，使有些小朋友将垃圾扔向动物园的小动物，致
使很多动物因误食包装垃圾而死亡。垃圾桶外观设计应有一定的艺术欣赏性，同
时要与周围环境相协调，在垃圾桶的表面设计宣传保护环境卫生的标语和口号，
倡导人们爱护环境、保护环境，同时可以充分利用垃圾桶外壳的广告功能，设计
一些广告宣传画等。
3、分类回收功能设计
目前我国城市生活垃圾的成分复杂，含易腐有机物、煤灰、泥沙、塑料、橡
胶、玻璃、纸类等，有的生活垃圾中含有电池、金属等，垃圾分类回收是实现垃
圾资源化的重要手段。城市垃圾可分为可回收物和不可回收物 2 部分，其中，金
属、塑料、玻璃、纸张、木制品等可回收再利用，废旧电池对土壤和地下水污染
较重，可设置专门的收集装置回收，集中处理，其他的不可回收的物品可收集后
清运至垃圾处理场进一步处理。可将垃圾桶设置成 2 个子桶，一个为可回收桶，
涂成绿色，并在显著位置标记可回收标志和字样；另一个为不可回收桶，涂成黄
色，标记不可回收标志和字样，条件许可可在垃圾桶的侧壁处可挂置小的废旧电
池回收箱。
舞台拉幕背景提升装置的造型设计
1、根据舞台升降机的工作特点和使用要求，对其工作原理和结构进行了
创新构思，巧妙地运用滑轮机构完成舞台升降机设计和制造工作。该机结构简单，
工作平稳，易于维护 ，成本低廉，并已投入实际使用。手摇卷帘机现有的人力
卷帘机械主要以缠绕式为主，主要是根据幕布的卷铺原理，在幕布的下端横向固
定一根铁管作为卷帘轴，在轴的两端安装卷帘轮，以缠绕牵引索。在两端侧墙安
装卷帘机构。开始时，用手扶卷帘轮缠绕数圈，然后摇转绕线轮，通过钢索牵引
卷帘轮转动，即可实现卷帘。铺放时将绕线轮固定端松开，用手牵引缠绕在幕布
内的放帘线，即可将保温被铺放好。也有的采用牵引式机械卷帘的原理，将手动
牵引轮安装在大棚的后屋面上。停电时可人工绕动卷帘。
校园广场钢结构立柱的产品造型设计
1 工程概况
近年来，随着我国改革开放的不断深入，经济建设得到了迅速的发展，伴随
而起的广告业也日益兴旺。因而，在广告牌结构设计中，对其造型、规模及效益
等方面的要求也不断提高。独立柱广告牌属永久性建筑物，其位置一般处在公共
场所、繁华闹市地带，并且多数是建在已建建筑群中，因此，在满足广告效果的
前提下，其结构的安全性尤其重要。本文根据校园广场独立柱三面体广告牌结构
工程设计及实际施工的经验，对大型钢结构广告牌结构设计和施工特点作一些探
讨。
2 玻璃垃圾桶、舞台拉幕背景提升装置、广场立柱机械结构
玻璃垃圾桶的 INVENTOR 工业产品造型设计
采用 INVENTOR 绘制各部分组件具体尺寸如下：
后面玻璃（两块） 高×宽×厚： 500*360*5 mm
侧面玻璃（两块） 高×宽×厚： 550*390*5 mm
前面玻璃 高×宽×厚： 550*800*5 mm
如图示
图 (a)垃圾桶装配图
首先确定玻璃垃圾桶的框架结构，为方形两厢式，主要考虑到加工简单，拼
装方便，底板由六根支柱平行支撑，底座由平行板支撑，必要时可安装地脚螺栓，
加以固定，主要尺寸由图中所示。
图 （b）垃圾桶装配图-顶玻璃
顶板为腰圆形玻璃板，主要起到防雨作用，并且蕴含着“天圆地方”的寓意，
略显人文内涵。
图 （c）玻璃垃圾桶模型渲染图
经过图像预处理后的效果图，基本达到要求，材质玻璃材质的参数
Ambient R：80，G：80，B：80 Diffuse R：230，G：230，B：230
Specular R：255，G：255，B：255 Specular lever：100
Glossiness：25 soften：
框架为不锈钢材质，坚固耐用，美观大方。
图 （d）玻璃垃圾桶 Photoshop 效果图
添加真实背景达到绘图真实可视化，为以后完成实物作为参照，安装打下基础。
玻璃垃圾桶实物图
图 玻璃垃圾桶实物图 1
实物一的完成，基本与原先的设计相一致，为了保证美感，在外表的玻璃加
装了磨砂薄膜，防止过分通透。
图 玻璃垃圾桶实物图 2
实物二基本与实物一一致，为了区别，采用蓝色玻璃。
图 玻璃垃圾桶实物图 3
后面的垃圾回收门，设计为双扇式，挂锁。也可以加装磁铁，当未完全关闭时，
可自动闭合。在以后使用时可略加改进。
舞台拉幕背景提升装置的 INVENTOR 工业产品造型设计
舞台升降机械是舞台设备的主干，是影剧院，礼堂等的重要组成部分，对舞
台幕布、舞台灯光的设计起至关重要的作用！舞台机械设计的好坏直接影响到舞
台的整体效果，他就好比一幢大楼的根基一样！而且舞台机械设计和安全也有很
大的关系，舞台机械主要由舞台吊杆组成，电动吊杆的作用可以降低工作人员的
劳动强度，起至事半功倍的效果，其采用了实心驳接器，与联轴器原理相类似，
材质为不锈钢管，磨擦系数小，传动效率高。轴承为支撑支架，安装不须焊接，
采用顶安装加固法，为以后维修、调整提供极大的便利。主电路与控制电路的强
弱电分开控制。确保安全。
舞台机械系统设计方案减速电机带动驱动轴转动，驱动轴带动缠绕其上的驱
动线做往复运动，驱动线带动固定其上的驱动边型材一起运动，由于幕布一端固
定在驱动边型材上，因而随着驱动边型材的往复运动，可实现幕布的展开、收拢
动作
所以在这里设计了舞台机械的具体参数： A、景物吊杆技术参数如下：
电机功率： 吊点数：5 个 升降速度：
杆体长暂定：15 米 电机转速：1400 转/分 速比为： 40：1
提升荷载为：400KG 杆体为不锈钢管 噪音≤45dB.
控制方式：点控 该型吊相具有上下限位，冲顶保护装置。
吊杆杆体用两根 Φ2 不锈钢管焊接成吊杆，由于直径较细，强度不足，采用实心
驳接器作为中间连接。
舞台机械设计原则
1、 不锈钢结构 a) 所有承重的钢结构件，其结构刚度大于 1：1000
b) 钢结构件应设计合理，钢结构及其接头应能承受最大额定载
荷和由紧急停车造成的冲击载荷；
c) 钢结构件所用材料应符合有关标准；
d) 钢结构焊缝须符合有关规定，主要焊缝应进行无损探伤检查；
2、 吊物与卷扬装置
※ 卷扬机 卷扬机上的电动机和制动器应联合动作，只有电动机电源接通时，
才能许可制动器打开；万一制动器打开，而电动机没有接通电源 时，只
许吊杆（负载）静止或低速下降；
※ 卷筒组件 ※ 卷筒直径不小于钢丝绳直径的 30 倍； ※ 卷筒用优质灰铸
铁或厚壁无缝钢管焊接并经精确机械加工而成； ※ 钢丝绳屿卷筒绳槽
中心线的夹角应中于 度； ※ 卷筒组件应设计防止钢丝绳在负荷或松
驰状态下跳槽的装置。
※。 钢丝绳
※ 悬吊钢丝绳应为带有人造纤维芯的软钢丝绳；
※ 预先检验：供货时所有的钢丝绳均应分批测试；
※ 现场处理：钢丝绳在安装期间应小心处理，不能以任何方式技术打结或
损坏；受损或变形的钢丝绳不予接收。所有切断头都应妥善处理；
※ 安装：钢丝绳不应与设备的固定或移动部分磨擦，在有损坏或卡住风险
的地方，应采取正确防护措施；
※ 悬挂支承：穿过顶楼的转向滑轮或在其它需要悬挂支承的地方，钢丝绳
应在滑轮上进行支承。
※钢丝绳配件
※ 钢丝绳配件应采用表面镀锌的标准配件；
※ 钢丝绳配件规格尺寸与钢丝绳匹配；
※ 使用钢丝绳夹的地方，每个接头至少使便用 3 个正确安装的绳夹。
3、 吊杆
a) 吊杆采用专用不锈钢卷筒，管子或构架应平直、无扭曲变形；
b) 管杆采用优质不锈钢制造；
c) 杆的接头应尽量少，接头采用实心驳接器连接；
d) 悬吊钢丝绳的端头用单独安装于杆上的调节装置进行调整；
e) 管端：管端应配有带醒目颜色的永久性塑料帽或钢封头；
4、 限位、定位、超程开关
a) 限位及定位开关
i. 行程终止限们开关：行程终止限位开关应能测出设备正常行程绺并使
之停车；
ii. 中间定位开关：在合适的地方配置中间定位开关和减速开关；
iii. 直接碰撞限位开关：行程终止限位开关也可选用直接碰撞限位开关。
b) 超程限位开关 超程限位开关：所有电动设备都应安装单独的超程限位
开关，以防行程终止限位开关发生故障导致机械损伤。
5、 电动机
a) 工作循环：舞台机械按断续操作设定。每个工作循环规定为在载荷条件
下 6 次全行程运转并有 15min 停顿；
b) 电动机型号：舞台机械的伟动装置，采用国内第一品牌上海跃进电动机。
c) 功率因素：所有电动机的功率因素应大于或等于 。
6、 活动端
活动端采用驱动边型材，如幕布沿开间方向收展，驱动边型材长度)跨度
*跨数；如幕布沿跨度方向收展，驱动边型材长度)开间*开间数。驱动边型材的
对接采用!型连接板，将 I 型连接板插入驱动边型材的安装槽内，将螺栓拧紧即
可。当需要在端部收网较整齐时，可在系统两端的驱动边型材末端加拐角收拢器，
即加装 10 厘米—15 厘米长的驱动边型材，用※型连接板连接。
在驱动边型材上装定位卡丝。定位卡丝的作用是使活动边型材的位置在运行
过程中平直，防止错位，另一个用途是防止收幕过程中幕布跑到驱动边型材前端，
影响收幕的稳定性，即起到收幕器的作用。定位卡丝的布置间距与压幕线布置间
距一致，在同时有压幕线及托幕线的位置均装定位卡丝。驱动边型材与驱动线用
驱动卡进行连接，将.型螺栓穿入驱动边型材的插槽，将驱动线挤入驱动卡的线
槽内，拧紧螺栓即可。
一、电动升降背景布：
长 15 米、高 3 米 （不用时下横杆可升到 6 米处）
结构示意图如下：
图 拉幕提升装置示意图 1
结构主要由专用不锈钢卷筒，实心驳接器，电机，电机安装码，大轴承顶
座，钢丝绳，钢丝防乱装置等。
一、 国旗升降架：长 3 米、高 5 米
校旗升降架：6 米
国旗放中间 装在前面，校旗放后面一点，左右各一面，两面同步升降。
图 拉幕提升装置示意图 2
在重大比赛时也可作为升降，比赛队伍的代表旗帜，也可应用为颁奖时，
升获胜的第一、第二、第三团队的旗帜。错落升起。一举两得。
二、 顶安装加固法：
图 环形扣装装置
国旗尺寸： × （或者 × ）
拉幕尺寸：12m × 3m
提升高度：5m
拉幕提升装置顶部由两根长 6m 的钢管连接而成
顶部吊装装置设计为环形扣装，主要考虑学校的体育馆顶棚广布管道，为方
便安装，所以采用环形扣装。
校园广场钢结构立柱的 INVENTOR 工业产品造型设计
体育馆顶横管距地面约 8m
校园广场钢结构立柱设计方案
设计要求该广场立柱由 18m 高的独立钢柱离地面 12m 后撑起 6×18m 的矩
形钢结构广告面板，面板呈等边三角形布置，该地区基本风压为 w=0·45kN/m2，
地震设防裂度为 6 度。
2 结构分析
荷载和荷载组合结构承受的主要荷载有： 1)自重； 2)风荷载； 3)温度荷载；
4)检修活载。
荷载组合有三类： 1)基本组合； 2)特殊组合；
3)施工吊装。
应力分析由于钢立柱受力较复杂，主要承受弯矩和轴向压力，受周围地貌影
响和风振作用，在阵风作用下可能有扭转产生，主要为压弯构件，同时要考虑可
能出现的扭矩，其承载力取决于柱的长细比、支承条件、截面尺寸以及作用于柱
上的荷载等，计算表明，钢立柱的承载力一般由稳定控制。上部结构的悬臂桁架
在铅垂面可简化为刚结直在钢立柱上的悬臂结构，在水平面内由弦杆和支撑铰结
形成平面不变体系。内力计算采用专业软件在计算机上完成。根据钢结构设计理
论，对接焊缝在截面不减小的情况下，其强度可达到母材的强度，因而无需验算
焊缝应力，但应严格检查焊缝质量及饱满度。上部桁架杆件间的连接主要是角焊
缝。焊缝承受杆件间的应力传递，其受力大小已由上部结构计算得出，对广场立
柱之类结构，上部结构杆件受力一般不大，为施焊方便，可用围焊，并统一取焊
脚尺寸为 hf=8mm，可满足规范要求；但对广场立柱骨架与主骨架挂点处焊接须
逐一核算。
3 结构设计
结构型式的选择独立钢柱大型钢结构三面体广场立柱的主体结构，目前常采
用的形式有两种：一种为 Y 型，其主骨架由一根独立钢柱和上部三根横向悬臂
梁呈 Y 型焊接而成，该体系主体结构受力明确，计算简单，由立柱顶上焊接三
根横梁形成固结于地基上的 Y 形刚架结构体系，广告面板通过各挂件及斜撑与
Y 形刚架梁结构相连。另一种为桁架式，其主骨架由一根独立钢柱和上部几道径
向布置悬臂桁架与钢柱焊接而成，悬臂桁架与面板骨架主要水平构件在水平面内
构成多个三角形，形成空间桁架体系，广告面板直接挂靠在主骨架上。
经过两种方案比较，该广场立柱结构型式采用桁架式。其理由是：第一，
广场立柱结构的控制设计荷载是风载，风压直接作用在面板上，再由面板传至骨
架，此时，在面板顶部和底部(面板高度较大可在中部增设一道水平杆)悬臂桁架
弦杆可把风载较均匀地传至立柱，比 Y 型悬臂梁与立柱连接处的应力减小为一
倍甚至更小；其次，桁架结构形成空间桁架体系，从力学的角度考虑，其水平面
构件内抗扭转布置和铅垂面内构件承受重力的布置比 Y 型更合理，能更好的利
用拉杆和压杆，避免 Y 型以悬臂梁的形式来抗扭和承受重力荷载，从而达到节
约钢材，降低造价的目的；第三，桁架结构，可在面板每道水平构件高程处设置
内检修梯，这样给结构的维护、检修及挂、卸广告布带来了极大的方便，且保证
了操作人员的人身安全；除此之外，平行式桁架结构，形式简洁、美观，受力明
确，节点构造简单，施工方便，从而能保证施工质量。结构布置本工程采用独立
钢结构圆柱，通过节点板在柱顶径向焊接九个悬臂桁架，悬臂桁架与面板骨架主
要水平构件在水平面内构成多个三角形，形成空间桁架体系，面板水平构件、竖
向构件间距主要考虑广告面板骨架网格的布置，并使面板骨架节点与主骨架节点
相一致，以加强面板与主骨架的连接。广场立柱的自身骨架挂焊在主体结构上，
形成整体上部结构。面板水平构件、竖向构件选用槽钢，交叉支撑采用选用角钢，
悬臂桁架悬杆和腹杆采用钢管，所有构件型号按构件的强度和变形条件选取。钢
立柱截面的选取，除考虑其强度及稳定性外，还要综合考虑广场立柱整体尺寸协
调及美观等方面的因素。
4 变位控制
广场立柱高 18m，在水平风载作用下会产生顺风向水平位移，上部结构为下
挂式悬臂桁架，在风载及自重作用下，悬臂端部也会产生相应的变
位，如果这些变位过大，将直接影响到广场立柱的使
用及感观效果，重要的是，这些变位还将引起附加
内力，增大结构内部的应力，降低结构的安全性，为
此，在广场立柱设计中应严格限制变位。根据《户外
广告设施钢结构技术规范》(CECS 148： 2003)的规
定， 广场立柱顶点的水平向设计变位应控制在高度的 1/100 以内为宜。
5 基础工程设计
基础型式及布置作为该类型广场立柱的基础型式主要有两种：一种是平衡重
力式，即上部荷载主要由大体积基础重力来平衡，开挖方量大，混凝土用量也较
多，但施工简单，节省钢材，适宜在土质松软且有开阔的施工场地时利用。另一
种为桩基式，其中又以扩孔桩为主，该类基础可在施工场地受限的情况下采用，
其优点是基础施工场面很小，混凝土用量仅为平衡重力式基础的三分之一左右，
但施工难度略有增大。由于本广场立柱建在某机场附近，风力较大，因此选用了
人工挖孔扩底桩。为了减小孔壁支护的困难，基础上部 4m 深范围内(表层填土
和第二层粉质粘土)不扩孔，采用直径为 的圆孔；从 4m 深以下(第三层粘土)
开始扩孔，以增大基底的受荷面积，来满足地基承载力要求。基底采用方形，尺
寸为 3×3m，总孔深为 6m，基础底下设置十字正交齿墙，以增强基础的抗扭和
抗剪切能力。桩基础结构计算在桩基础结构计算中，采用 C 法和 m 法两种计算
方法。结果表明，两种方法计算结果比较一致，桩身最大弯矩出现在距地面
62mm(m 法为 82mm)处，桩顶最大水平位移为 (m 法为 )。桩身材
料强度和配筋计算，按一般钢筋混凝土结构的偏心受压构件进行。基础设计须考
虑轴力、弯矩、扭矩等不同组合的作用，以保证基础本身的强度、刚度及地基的
承载力和抗剪强度均满足规范要求。
6 施工工艺
基础工程根据现场地形、地质条件，本基础采用人工挖孔扩底桩，基础底面
置于第三层粘土中。基坑开挖时，采用孔壁支护和排水措施，以确保桩孔成形和
施工人员的人身安全。基坑开挖完成并经验槽后，立刻铺设 100mm 厚碎石垫层，
吊放钢筋骨架，并及时浇筑基础混凝土，预埋锚固螺栓，铺设基础顶部钢筋加强
网，在浇至设计标高时，其顶面需用 20mm 厚 1： 3 水泥砂浆找平，然后加盖螺
栓定位及垫座钢板。待基础混凝土养护到规定龄期，需对预埋螺栓进行抗拔试验，
以确认螺栓的抗拔承载力是否满足设计要求。钢结构工程所有钢结构构件的连接
均采用焊接，上部结构均采用工厂化生产。钢柱用钢板在工厂卷焊而成，上部桁
架结构可在工厂拼焊；当梁柱主骨架焊接完成，形成整体上部结构时，应做适当
的加载试验，以验证焊缝的质量和主骨架的强度；广场立柱骨架和镀锌铁皮面板
拼接好后，可在地面直接挂焊到主骨架上，以便校正面板表面的不平整度，控制
上部结构整体外观效果。吊装定位广场立柱的立柱和上部结构在工厂制成后，运
往现场进行整体对接。在地面形成的整体广场立柱，可用两台吊车从顶、底两个
吊位进行整体起吊安装，在广告吊装就位后，用两台经纬仪从相互垂直的两个方
向进行纠斜、定位。每个方向的垂直度宜控制在 h/2000(h 为广场立柱高度)以内，
且小于 20mm。螺栓定位紧固后，宜在适当时机，浇筑素混凝土密封，以防螺栓
外露锈蚀。本文提及的广场立柱建成后，经过数次台风考验，其垂直度和变位均
满足规定要求，而其总造价比同类广场立柱节省了 20%，现已投入商业使用。
图 广场立柱效果图
经过 photoshop 的渲染后，完成单一六边形广场立柱效果图，钢架结构采
用螺旋上升形势，错落有致，材质为钢结构，基本达到与其设计。
图 六边形立柱效果图
六边形广场立柱效果组合图，并排分布，与背景树木想见分布，远近分明，
达到自然景色与人文景观的融合。
图 三角形广场立柱效果图
三角形广场立柱效果组图，与六边形广场立柱效果组合图相似，只是形状
为三角形。
图 立柱挂竖幅之后效果图
单纯的立柱使用远远不足，可以拓展为欢迎竖幅，国家重要精神指示，具
有长期使用的有点。
图 立柱挂彩灯之后效果图
平时的日常使用中，可以加装彩色灯管，既作为照明也可作为校园一景，
条件允许，还可以加装太阳能电池，提倡节能环保。有利于校园文化建设。
图 花柱效果图
平时的日常使用中，可以扦插一些花卉，作为校园一景，美化校园，有利
于校园文化建设。
本章小结
本章主要介绍了玻璃垃圾桶、舞台拉幕背景提升装置、广场立柱的机械结构，采
用 INVENTOR 进行三维设计，出图。
3 结论
1、多功能垃圾桶的设计涉及多方面的知识，如机械、电子、自动化、化学、
物理等，同时需要综合考虑多方面的因素，如城市规划布局、人口分布、人的文
化程度、地方经济、资源等状况。设计多功能环保垃圾桶，可方便垃圾分类回收
与处理，实现垃圾资源化回收利用。
2 舞台拉幕背景提升装置作为新时期文艺的产物，应用广泛，有着广阔远景。
3、独立柱大型钢结构三面体广场立柱是在改革开放的经济大潮中产生的新
型结构物，具有较强的生命力。大型钢结构广场立柱的上部结构构件尺寸，主要
受变形、稳定和外观效果控制。对受已建建筑物约束的大型钢结构广场立柱，挖
孔桩基础是比较安全且经济的基础形式之一。
答 谢 辞
本文是在恩师裴志坚的悉心关怀与指导下完成的。老师渊博的学识，活跃
的学术思想，积极进取的学习精神和诲人不倦的长者风范将使我受益终生。一个
月来，从设计题目的选择到研究课题的确定，从课题纲要的制定到论文写作的完
成，无不凝聚着老师的心血。从老师身上，我不仅学到了科研的方法，更重要的
是学会了如何做人，认真对待每一天。在此谨向导师致以崇高的敬意和深深的感
谢!
感谢机电系的全体老师!他们在实验过程中都提供了不少的建议和帮助。向
在百忙中抽出时间参与本论文评审的各位专家、教授表示忠心的感谢!
最后，要感谢无私的父母在我漫长的求学生涯中所给予的理解与支持，他们
在经济条件并不宽裕的情况下，默默支持我完成了多年的学业。当值金融危机，
家人的理解与支持给予了我莫大的安慰和鼓励。值此论文完成之际，谨以本文献
给我的家人，特向我最亲爱的双亲和所有为子女求学而付出巨大艰辛的父母们致
以最崇高的敬意!
参考文献
[1] 《户外广告设施钢结构技术规程》CECS 148：2003
[2]《建筑结构荷载规范》GB 50009-2001
[3]《建筑地基基础设计规范》GB 50007-2002
[4] 刘毅.现代温室配套设备—钢索驱动拉幕系统.设施园艺 ：10-11
[5] 黄松超，张跃峰 现代温室 A 型齿轮齿条拉幕系统.设施园艺 ：8-9
毕业设计（论文）成绩评定表
一、指导教师评分表（总分为 70 分）
序 号 考 核 项 目 满 分 评 分
1 工作态度与纪律 10
2 调研论证 10
3 外文翻译 5
4 设计（论文）报告文字质量 10
5 技术水平与实际能力 15
6 基础理论、专业知识与成果价值 15
7 思想与方法创新 5
合计 70
指导教师综合评语：
指导教师签名： 年 月 日
二、答辩小组评分表（总分为 30 分）
序 号 考 核 项 目 满 分 评 分
1 技术水平与实际能力 5
2 基础理论、专业知识与成果价值 5
3 设计思想与实验方法创新 5
4 设计（论文）报告内容的讲述 5
5 回答问题的正确性 10
合计 30
答辩小组评价意见（建议等第）：
答辩小组组长教师签名： 年 月 日
三、系答辩委员会审定表
1． 审定意见
2．审定成绩（等第）_____ ___ 系主任签字： 年 月 日
