折叠第一届全国大学生结构设计竞赛举办地点:浙江大学举办时间:2005 年参赛资格:2002 年 7 月前通过土木工程专业评估的高校竞赛题目:高层建筑结构模型设计与制作竞赛内容:方案设计与理论分析、结构模型制作、作品介绍与答辩、模型加载试验折叠第二届全国大学生结构设计竞赛举办地点:大连理工大学举办时间:2008 年参赛资格:2007 年 6 月前通过土木工程专业评估的高校竞赛题目:两跨两车道桥梁模型的制作和移动荷载作用的加载试验折叠第三届全国大学生结构设计竞赛举办地点:同济大学竞赛时间:2009 年竞赛题目:定向木结构风力发电塔折叠第四届全国大学生结构设计竞赛举办地:哈尔滨工业大学时间:2010 年 11 月赛题名称:体育场悬挑屋盖结构赛题名称:体育场悬挑屋盖结构1、、 竞赛模型竞赛模型竞赛模型为体育场看台上部悬挑屋盖结构,采用木质材料制作,具体结构形式不限模型包括下部看台、过渡钢板和上部挑篷结构三部分其中前两部分通过螺栓连接,由承办方提供;挑篷结构由参赛选手设计制作,并通过螺栓与过渡钢板连接图 1 给出一示意性结构形式图 1 示意性悬挑屋盖结构2、、 模型要求模型要求2.1 下部看台及过渡钢板下部看台及过渡钢板看台底面尺寸 600mm×800mm(800mm 为悬挑方向) ,高 340mm,剖面呈梯形,顶部宽 150mm(如图 2 所示) 。
看台顶部设有过渡钢板,厚 10mm,平面尺寸 150mm×600mm板上设有如图 2 所示的 M4 螺栓孔,用于固定挑篷结构2.2 挑篷结构挑篷结构挑篷结构包括支承骨架和围护材料两部分支承骨架由木条制成,形式不限围护材料采用 120g 布纹纸,由承办方统一提供,各队自行裁剪粘贴要求围护材料在外观上必须全部覆盖挑篷上部及背部区域;即从挑篷上方和后方看,围护材料不得出现空隙(见图 3) 围护材料可探出支承骨架边缘,但其最大探出长度不得大于 20mm60013x50=6502020151528x20=5606x20=120150340800150102550过渡钢板图 2 看台平面图及剖面图后前螺栓支承结构覆面材料覆面材料图 3 悬挑结构示意为保证竞赛的公平性、合理性和可操作性,对挑篷几何尺寸做如下限定:1)在距挑篷前缘 60mm 区域内(图 4 中的 A 点附近) ,必须保证屋面平坦,不得有明显的倾斜和弯曲,以便竞赛过程中的加载与测量;2)挑篷结构上弦前缘(即图 4 中的 A 点)高度不得低于 650mm,在挑篷结构的下方(即图 4 中 B 点以下以右区域)不得出现任何构件;3)屋面前缘最低点不得低于后缘的最高点,相当于图 4 中的 A 点高度不低于 C 点。
此区域内不得设任何构件A(800,650)B(200,550)60屋面平坦区OC图 4 尺寸限值(图中括号内数字为相对于 O 点的坐标)3、、 加荷方式加荷方式采用在悬挑屋盖上加竖向静载和风荷载的方式考核各队模型的刚度和承载力3.1 荷载施加荷载施加1)在距悬挑屋盖前缘 50mm 处缓慢施加一重物加载条,测量屋盖前端在重物荷载作用下的竖向位移(见图 5) ,记为 d1重物加载条为钢质,截面20mm×20mm,长 600mm,重约 1.88kg,在屋面上沿垂直悬挑方向放置,测量完毕后取下2)在悬挑屋盖前 1m 处设置一鼓风机,进行两档风速加载,第一档为9m/s,第二档为 12m/s测量并记录 9m/s 风速下屋盖前端的位移时程(见图6) ,根据 3.2 节的数据处理方法得到得到结构的风振极值响应,记为 d23)进行 12m/s 风速加载,考察模型的极限承载能力,模型出现损坏即视为比赛失败注:模型损坏的标志为模型任何构件(包括覆面材料)或连接发生明显破损50重物加载条20020015位移测量点图 5 屋盖前缘加载位置和测量位置俯视图1000鼓风机防护罩 激光位移计500图 6 模型及鼓风机位置示意图3.2 位移测量位移测量采用非接触式测量方式,共两个位移测量点,同时记录,位置如图 5 所示。
在进行动态数据处理时,首先剔除加载初期(前 5s)的非平稳段,然后对每个测点时程记录中的前 3 个最大动位移(绝对值最大)取平均,作为该测点的风振极值响应,再取两个测点风振极值中的最大值作为结构风振响应的考核指标,记为 d2综合静载和风荷载两种情况,确定模型的综合位移 D=0.5(d1+d2)该值将作为考量结构刚度的依据注:以上计算中的位移均取绝对值;12m/s 风速下仅考察结构极限承载力,不记录结构位移4. 模型制作材料及鼓风机模型制作材料及鼓风机4.1 模型制作材料及工具模型制作材料及工具竞赛期间,承办方为各队提供如下材料及工具用于模型制作木材木材:桐木,长度 1250mm,截面规格有2mm×2mm、2mm×4mm、2mm×6mm,4mm×6mm;1mm×55mm;木材力学性能参考值:顺纹弹性模量 1.0×104MPa,顺纹抗拉强度30MPa120g/m2布纹纸、布纹纸、M4 螺栓(无垫片)螺栓(无垫片)胶水胶水:502 胶水制作工具制作工具:美工刀、钢尺、砂纸、锉刀、改锥、小型锯子等另,承办方还提供公用的砂轮机、打孔机等4.2 鼓风机鼓风机本届大赛所用鼓风机与第三届全国结构大赛相同,相关参数如下表,具体联系方式见附件。
名称 新型节能低噪声轴流风机 型号 SF7-4 厂家上海金蓝机电设备成套有限公司 功率 3kW 转速1400n/min 风量2500m3/h 风速23m/s 全压力340Pa 5. 模型安装、加载及测试步骤模型安装、加载及测试步骤5.1 赛前准备赛前准备A. 模型称重:将制作好的模型(不含支座螺栓)在未连接过渡钢板前称重(精度 0.1g) ,螺栓按每个 2g 另计,最后将称重结果与螺栓重量累加,作为考核模型重量的依据B. 将模型安装在过渡钢板上,等待入场C. 得到入场指令后,迅速将模型及过渡钢板抬进场内,固定在看台上,准备进行加载D. 以上过程由各队自行完成,赛会人员负责监督、标定测量仪器和记录如在此过程中出现模型损坏,则视为丧失比赛资格5.2 加载及测试步骤加载及测试步骤A. 参赛队代表进行 1 分钟陈述,之后评委提问 1 分钟B.将重物加载条缓慢放在屋盖上指定位置处,等待 15 秒结构变形稳定后,根据位移计上的示数记录位移值(精度 0.1mm) C. 取下重物加载条,重新标定位移计,然后启动风机连续施加两档风载,并通过位移计进行实时记录D. 如在以上过程中出现模型损坏,则视为比赛失败。
6. 评分标准评分标准(一)结构评分按总分(一)结构评分按总分 100 分计算,其中包括:分计算,其中包括:A. 计算书及设计图 10% (共 10 分)B. 结构选型与制作质量 10% (共 10 分)C. 现场表现 5% (共 5 分)D. 结构重量 50% (共 50 分)E. 结构刚度 25% (共 25 分)(二)评分细则:(二)评分细则:A. 计算书及设计图(共计算书及设计图(共 10 分)分)a.计算内容的完整性 共 6 分b.图文表达的清晰性、规范性 共 4 分注:计算书要求包含:结构选型、结构建模及主要计算参数、受荷分析、节点构造、模型加工图(含材料表) 。
B.结构选型与制作质量.结构选型与制作质量 (共(共 10 分)分)a.结构合理性与创新性 共 6 分b.模型制作美观性 共 4 分C.现场表现.现场表现 (共(共 5 分)分)a.赛前陈述 共 3 分b.赛中答辩 共 2 分D.结构重量.结构重量 (共(共 50 分)分)在所有成功完成竞赛的模型中,质量最轻者得 50 分,最重者得 10 分,其余队模型的重量分数 S1按下式计算:max1 1 maxminS40 10MM MM式中:Mmin为重量最轻者的质量,单位 g;Mmax为重量最重者的质量;M1为所考察模型的质量本项所得分数保留小数点后两位E.结构刚度.结构刚度 (共(共 25 分)分)在所有成功完成竞赛的模型中,综合位移最小者得 25 分,最大者得 5 分,其余各队模型的刚度分数 S2按下式计算:max1 2 maxminS205DD DD式中:D1为所考察模型的综合位移绝对值,Dmax为所有模型中的最大综合位移,Dmin为所有模型中的最小综合位移,单位 mm;本项所得分数保留小数点后两位。
折叠第五届全国大学生结构设计竞赛举办地点:东南大学竞赛时间:2011 年 10 月 20 日~23 日一、竞赛赛题一、竞赛赛题竞赛赛题:带屋顶水箱的竹质多层房屋结构二、竞赛模型二、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 为示意性结构图图 1 模型示意图三、模型要求三、模型要求2.12.1 几何尺寸要求几何尺寸要求(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:模型总高度应为模型总高度应为 75cm75cm,允许误差为±10mm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模型底面尺寸不得超过22cm×22cm22cm×22cm 的正方形平面(见图的正方形平面(见图 2 2)) ,即整个模型需放置于该指定平面范围内,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:模型必须模型必须 3 3 个楼层,个楼层,底板视为模型第一层楼板4)楼层高度:每个楼层层高每个楼层层高 2525 cmcm,允许误差为,允许误差为±5mm±5mm楼层层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顶部之间的最小距离第一层层高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图 2 模型底板示意图(单位:mm)(5)使用功能要求::楼层各层空间应满足使用功能要求在模型内部,楼层之间不能设在模型内部,楼层之间不能设置任何横向及空间斜向构件置任何横向及空间斜向构件( (示例如图示例如图 3)3),使铁块能顺利放进模型图 3 构件布置示例(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,每个楼层有楼层有效承载面积,每个楼层有效承载面积均不应小于效承载面积均不应小于 12*18 cm2 (7)模型顶面应为平面,并满足安全放置水箱的要求若由于顶层尺寸不合适而导致水箱无法安装,则模型判为失效,取消振动台加载资格 2.22.2 模型及附加铁块安装要求模型及附加铁块安装要求(1)利用热熔胶将附加铁块固定在模型除底层以外的各个楼层的楼面结构上,可在楼层上设置固定铁块辅助装置,但辅助装置和铁块不能超出楼层范围且不能直接跟柱接触辅助装置和铁块不。