全國(guó)大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽

1、成都理工大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽建筑工程組賽題第三屆成都理工大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽組委會(huì)2017.4.30賽題名稱(chēng)：體育場(chǎng)懸挑屋蓋結(jié)構(gòu)1、 競(jìng)賽模型競(jìng)賽模型為體育場(chǎng)看臺(tái)上部懸挑屋蓋結(jié)構(gòu)，采用竹質(zhì)材料制作，具體結(jié)構(gòu)形式不限。模型包括下部看臺(tái)、過(guò)渡鋼板和上部挑篷結(jié)構(gòu)三部分。其中前兩部分通過(guò)螺栓連接，由承辦方提供；挑篷結(jié)構(gòu)由參賽選手設(shè)計(jì)制作，并通過(guò)螺栓與過(guò)渡鋼板連接。圖1給出一示意性結(jié)構(gòu)形式。挑篷結(jié)構(gòu)過(guò)渡鋼板下部看臺(tái)圖1示意性懸挑屋蓋結(jié)構(gòu)2、 模型要求2.1 下部看臺(tái)及過(guò)渡鋼板看臺(tái)底面尺寸600mrK800mm（800mm為懸挑方向），高340mm,剖面呈梯形，頂部寬150mm（如圖2所示）?？磁_(tái)頂部設(shè)有過(guò)渡

2、鋼板，厚10mm,平面尺寸150mrK600mm。板上設(shè)有如圖2所示的M4螺栓孔，用于固定挑篷結(jié)構(gòu)。2.2 挑篷結(jié)構(gòu)挑篷結(jié)構(gòu)包括支承骨架和圍護(hù)材料兩部分。支承骨架由竹條及竹皮制成，形式不限。圍護(hù)材料采用120g布紋紙，由承辦方統(tǒng)一提供，各隊(duì)自行裁剪粘貼。要求圍護(hù)材料在外觀上必須全部覆蓋挑篷上部及背部區(qū)域；即從挑篷上方和后方看，圍護(hù)材料不得出現(xiàn)空隙（見(jiàn)圖3）。圍護(hù)材料可探出支承骨架邊緣，但其最大探出長(zhǎng)度不得大于20mm。156x20=1201515013x50=650圖2看臺(tái)平面圖及剖面圖覆面材料圖3懸挑結(jié)構(gòu)示意為保證競(jìng)賽的公平性、合理性和可操作性，對(duì)挑篷幾何尺寸做如下限定：1）在距挑篷前緣60

3、mm區(qū)域內(nèi)（圖4中的A點(diǎn)附近）,必須保證屋面平坦，不得有明顯的傾斜和彎曲，以便競(jìng)賽過(guò)程中的加載與測(cè)量；2）挑篷結(jié)構(gòu)上弦前緣（即圖4中的A點(diǎn)）高度不得低于650mm,在挑篷結(jié)構(gòu)的下方（即圖4中B點(diǎn)以下以右區(qū)域）不得出現(xiàn)任何構(gòu)件；3）屋面前緣最低點(diǎn)不得低于后緣的最高點(diǎn)，相當(dāng)于圖4中的A點(diǎn)高度不低于C點(diǎn)屋面平坦區(qū),60.CA（800,650）圖4尺寸限值（圖中括號(hào)內(nèi)數(shù)字為相對(duì)于。點(diǎn)的坐標(biāo)）3、加荷方式采用在懸挑屋蓋上加豎向靜載和風(fēng)荷載的方式考核各隊(duì)模型的剛度和承載力。1.1 荷載施加1）在距懸挑屋蓋前緣50mm處緩慢施加一重物加載條，測(cè)量屋蓋前端在重物荷載作用下的豎向位移（見(jiàn)圖5），記為di。重物加

4、載條為鋼質(zhì)，截面20mrK20mm,長(zhǎng)600mm,重約1.88kg,在屋面上沿垂直懸挑方向放置，測(cè)量完畢后取下。2）在懸挑屋蓋前1m處設(shè)置一鼓風(fēng)機(jī)，進(jìn)行兩檔風(fēng)速加載，第一檔為9m/s,第二檔為12m/s。測(cè)量并記錄9m/s風(fēng)速下屋蓋前端的位移時(shí)程（見(jiàn)圖6）,根據(jù)3.2節(jié)的數(shù)據(jù)處理方法得到得到結(jié)構(gòu)的風(fēng)振極值響應(yīng)，記為d2。3）進(jìn)行12m/s風(fēng)速加載，考察模型的極限承載能力，模型出現(xiàn)損壞即視為比賽失敗。注：模型損壞的標(biāo)志為模型任何構(gòu)件（包括覆面材料）或連接發(fā)生明顯破損。重物加載條+200士200位移測(cè)量點(diǎn)圖5屋蓋前緣加載位置和測(cè)量位置俯視圖防護(hù)罩1000鼓風(fēng)機(jī)激光位移計(jì)圖6模型及鼓風(fēng)機(jī)位置示意圖1

5、.2 位移測(cè)量采用非接觸式測(cè)量方式，共兩個(gè)位移測(cè)量點(diǎn)，同時(shí)記錄，位置如圖5所示。在進(jìn)行動(dòng)態(tài)數(shù)據(jù)處理時(shí)，首先剔除加載初期（前5s）的非平穩(wěn)段，然后對(duì)每個(gè)測(cè)點(diǎn)時(shí)程記錄中的前3個(gè)最大動(dòng)位移（絕對(duì)值最大）取平均，作為該測(cè)點(diǎn)的風(fēng)振極值響應(yīng)，再取兩個(gè)測(cè)點(diǎn)風(fēng)振極值中的最大值作為結(jié)構(gòu)風(fēng)振響應(yīng)的考核指標(biāo)，記為d2。綜合靜載和風(fēng)荷載兩種情況，確定模型的綜合位移D=0.5（di+d2）。該值將作為考量結(jié)構(gòu)剛度的依據(jù)。注：以上計(jì)算中的位移均取絕對(duì)值；12m/s風(fēng)速下僅考察結(jié)構(gòu)極限承載力，不記錄結(jié)構(gòu)位移。4 .模型制作材料及豉風(fēng)機(jī)4.1 模型制作材料及工具競(jìng)賽期間，承辦方為各隊(duì)提供如下材料及工具用于模型制作。竹材：竹條

6、，長(zhǎng)度900mm,截面規(guī)格有6mrtK1mm、2mrtK2mm、3mrm<3mm,6mrtK3mm；每種規(guī)格30支。竹材：竹皮，長(zhǎng)度1250mm<430>0.5（0.35、0.2）mm,1250mm<430>mm；每種規(guī)格一張。木材力學(xué)性能參考值：順紋彈性模量1.0X04MPa,順紋抗拉強(qiáng)度30MPa。120g/m2布紋紙、M4螺栓（無(wú)墊片）膠水：502膠水制作工具：美工刀、鋼尺、砂紙、錘刀、改錐、小型鋸子等。另，承辦方還提供公用的砂輪機(jī)、打孔機(jī)等。4.2 鼓風(fēng)機(jī)本屆大賽所用鼓風(fēng)機(jī)相關(guān)參數(shù)如下表。名稱(chēng)新型節(jié)能低噪聲軸流風(fēng)機(jī)型號(hào)SF7-4廠(chǎng)家上海金藍(lán)機(jī)電設(shè)備成套有限

7、公司功率3kW轉(zhuǎn)速1400n/min風(fēng)量2500m3/h風(fēng)速23m/s全壓力340Pa5 .模型安裝、加載及測(cè)試步驟5.1 賽前準(zhǔn)備A.模型稱(chēng)重：將制作好的模型（不含支座螺栓）在未連接過(guò)渡鋼板前稱(chēng)重（精度0.1g）,螺栓按每個(gè)2g另計(jì)，最后將稱(chēng)重結(jié)果與螺栓重量累加，作為考核模型重量的依據(jù)。B. 將模型安裝在過(guò)渡鋼板上，等待入場(chǎng)。C. 得到入場(chǎng)指令后，迅速將模型及過(guò)渡鋼板抬進(jìn)場(chǎng)內(nèi)，固定在看臺(tái)上，準(zhǔn)備進(jìn)行加載。D. 以上過(guò)程由各隊(duì)自行完成，賽會(huì)人員負(fù)責(zé)監(jiān)督、標(biāo)定測(cè)量?jī)x器和記錄。如在此過(guò)程中出現(xiàn)模型損壞，則視為喪失比賽資格。5.2加載及測(cè)試步驟A.參賽隊(duì)代表進(jìn)行1分鐘陳述，之后評(píng)委提問(wèn)1分鐘。8 將

8、重物加載條緩慢放在屋蓋上指定位置處，等待15秒結(jié)構(gòu)變形穩(wěn)定后，根據(jù)位移計(jì)上的示數(shù)記錄位移值（精度0.1mm）。C. 取下重物加載條，重新標(biāo)定位移計(jì)，然后啟動(dòng)風(fēng)機(jī)連續(xù)施加兩檔風(fēng)載，并通過(guò)位移計(jì)進(jìn)行實(shí)時(shí)記錄。D. 如在以上過(guò)程中出現(xiàn)模型損壞，則視為比賽失敗。6.評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)100分計(jì)算，其中包括：A.計(jì)算書(shū)及設(shè)計(jì)圖10%（共10分）B.結(jié)構(gòu)選型與制作質(zhì)量10%（共10分）C.現(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn)5%（共5分）D.結(jié)構(gòu)重量50%（共50分）E.結(jié)構(gòu)剛度25%（共25分）（二）評(píng)分細(xì)則：A.計(jì)算書(shū)及設(shè)計(jì)圖（共10分）a.計(jì)算內(nèi)容的完整性共6分b.圖文表達(dá)的清晰性、規(guī)范性共4分注：計(jì)算書(shū)要求包含：結(jié)構(gòu)選型、結(jié)構(gòu)建模及主要計(jì)算參數(shù)、受荷分析、節(jié)點(diǎn)構(gòu)造、模型加工圖（含材料表）。B.結(jié)構(gòu)選型與制作質(zhì)量（共10分）a.結(jié)構(gòu)合理性與創(chuàng)新性共6分b.模型制作美觀性共4分C.現(xiàn)場(chǎng)表現(xiàn)（共5分）a.賽前陳述共3分b.賽中答辯共2分D.結(jié)構(gòu)重量（共50分）在所有成功完成競(jìng)賽的模型中，質(zhì)量最輕者得50分，最重者得10分，其余隊(duì)模型的重量分?jǐn)?shù)Si按下式計(jì)算：Si-Mmax-MiMmax-Mmin4010式中：Mmin為重量最輕者的質(zhì)量，單位g；Mmax為重量最重者的質(zhì)量；M1為所考察模型的質(zhì)量。本項(xiàng)所得分?jǐn)?shù)保留小數(shù)點(diǎn)后兩位。E.結(jié)構(gòu)剛度（共25分）在所有成功完成競(jìng)賽的模型中，綜合位移最小者得25分，最大