第七屆全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽賽題

1、第七屆全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽賽題1命題背景踩高蹺是我國一項(xiàng)群眾喜聞樂見、流行甚廣的傳統(tǒng)民間活動。早在春秋時高蹺就已經(jīng)出現(xiàn)，漢魏六朝百紅中高蹺稱為“蹺技”，宋代叫“踏橋”，清代以來稱為“高蹺”。高蹺分高蹺、中蹺和跑蹺三種，最高者一丈多。高蹺表演者不但以長木縛于足行走，還能跳躍和舞劍，形式多樣。高蹺所承受的荷載與高蹺的結(jié)構(gòu)形式和運(yùn)動方式密切相關(guān)，通過由學(xué)生自行設(shè)計(jì)和制作竹結(jié)構(gòu)高蹺，可以提高學(xué)生對結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)和分析計(jì)算能力，發(fā)展團(tuán)隊(duì)協(xié)作和競爭意識。2賽題概述競賽賽題要求參賽隊(duì)設(shè)計(jì)并制作一雙竹結(jié)構(gòu)高蹺模型，并進(jìn)行加載測試。本次賽題的荷載并非事先確定的固定值或指定的荷載形式，而是在模型制作完成后各參賽隊(duì)推

2、選一名選手穿著由本隊(duì)制作的竹高蹺進(jìn)行加載測試，參賽選手必須穿戴護(hù)掌、護(hù)肘、護(hù)膝和頭盔，護(hù)具由各參賽隊(duì)自行準(zhǔn)備。模型的加載分為靜加載和動加載兩部分，靜加載的荷載值為參賽選手的總重量，以模型荷重比來體現(xiàn)模型結(jié)構(gòu)的合理性和材料利用效率；動加載通過參賽選手進(jìn)行繞標(biāo)競速來判斷模型的承載能力，因此模型所受到的沖擊荷載的大小、方向甚至荷載作用點(diǎn)都取決于參賽選手的質(zhì)量、運(yùn)動方式和模型的結(jié)構(gòu)形式，對參賽隊(duì)員的力學(xué)分析能力、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和計(jì)算能力、現(xiàn)場制作能力等提出了更高的挑戰(zhàn)。通過竹結(jié)構(gòu)高蹺模型的設(shè)計(jì)和制作，使學(xué)生在結(jié)構(gòu)知識運(yùn)用能力、創(chuàng)新能力、動手能力、團(tuán)隊(duì)協(xié)作精神等方面得到全面提升。3模型要求模型整體包括竹高蹺模

3、型和踏板兩個部分，其結(jié)構(gòu)如圖13所示。踏板固定在竹高蹺模型頂面上，將來自參賽選手的荷載通過踏板A、B、C三處實(shí)木條傳遞至模型。踏板由組委會提供。3.1 竹高蹺模型圖1，模型結(jié)構(gòu)區(qū)域圖竹高蹺模型由參賽隊(duì)使用組委會提供的材料及工具，在規(guī)定的時間、地點(diǎn)內(nèi)制作完成，其具體要求如下：（1）模型采用竹材料制作，具體結(jié)構(gòu)形式不限。（2）制作完成后的高蹺結(jié)構(gòu)模型外圍長度為400mm±5mm，寬度為150mm±5mm，高度為265mm±5mm；模型結(jié)構(gòu)物應(yīng)在圖1所示的陰影部分之內(nèi)。（3）模型底面尺寸不得超過200mm´150mm的矩形平面。3.2 踏板ABC圖2，踏板結(jié)構(gòu)

4、圖踏板由組委會提供，其結(jié)構(gòu)及尺寸如圖2所示。踏板結(jié)構(gòu)的面板為中密度板，面板上固定有A、B、C三根實(shí)木條，通過熱熔膠與竹高蹺模型固定。參賽選手用熱熔膠將參賽鞋固定于踏板上，踏板上設(shè)有4個直徑為15mm通孔供穿繞系帶（系帶由組委會提供），以進(jìn)一步固定參賽鞋（參賽鞋由各參賽隊(duì)自備，建議選用類似輪滑鞋的可以保護(hù)踝關(guān)節(jié)的高幫鞋）。踏板與竹高蹺模型固定后的模型整體高度應(yīng)為300mm±5mm。如圖3所示。在踏板與模型連接處的外側(cè)（圖3中的a、b處）允許增加構(gòu)造物以進(jìn)一步提高連結(jié)強(qiáng)度，構(gòu)造物的高度不得超過10mm。圖3，模型整體圖4模型材料及工具競賽期間，組委會為各參賽隊(duì)提供如下材料及工具用于模型制

5、作。4.1竹材，用于制作結(jié)構(gòu)構(gòu)件。竹材規(guī)格及數(shù)量見表4.1.表4.1 竹材規(guī)格及數(shù)量竹材規(guī)格竹材名稱數(shù)量1250×430×0.50mm本色側(cè)壓雙層復(fù)壓竹皮5張1250×430×0.35mm本色側(cè)壓雙層復(fù)壓竹皮6張1250×430×0.20mm本色側(cè)壓單層復(fù)壓竹皮5張注：竹材力學(xué)性能參考值：彈性模量1.0×104MPa，抗拉強(qiáng)度60MPa。4.2. 502膠水，10瓶（規(guī)格25克），用于模型結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連接。4.3.制作工具：美工刀（3把），1米鋼尺（1把），三角板（2塊），砂紙（10張），銼刀（1把）、剪刀（1把）、手套（

6、3付）、簽字筆（1支）、鉛筆（1支）、橡皮（1塊）。注：竹材供應(yīng)單位：杭州邦博（BAMBOO）科技有限公司，王軍龍 130 8280 6354地址:杭州市文一路310號中竹大廈國家林業(yè)局竹子研究開發(fā)中心 5模型加載要求模型測試時，參賽選手必須穿戴護(hù)掌、護(hù)肘、護(hù)膝和頭盔，未穿戴護(hù)具的選手不得進(jìn)行模型靜加載和繞標(biāo)測試。5.1 靜荷載1）參賽選手穿著本隊(duì)制作的竹高蹺雙腳靜止站立于地磅稱重臺上，測量選手的總重量，稱重臺平面尺寸為45cm´60cm，靜加載的重量測量精度為0.1kg。2）若在靜加載過程中出現(xiàn)下列任一情況，將視為靜加載試驗(yàn)失敗，退出靜加載測試，則模型靜加載測試得分為零： （1）測

7、試過程中選手無法保持靜止站立，導(dǎo)致重量測量無法進(jìn)行，但選手仍可參加下一輪的繞標(biāo)測試； （2）測試過程中結(jié)構(gòu)垮塌，參賽隊(duì)退出比賽。注：稱重時重量顯示的末位數(shù)允許有1個字的跳動，此時的讀數(shù)將取其平均值。5.2 繞標(biāo)競速1）要求參賽選手穿著本隊(duì)制作的竹高蹺進(jìn)行圖4所示的繞標(biāo)跑或走；2）在賽段的中點(diǎn)（離起點(diǎn)10米處）設(shè)有如圖5所示的高度為35cm的木結(jié)構(gòu)障礙板，要求選手在繞標(biāo)往返過程中越過障礙板；3）選手必須在兩標(biāo)桿之間越過障礙板，標(biāo)桿為橫截面4cm´4cm，高1.2m的木桿；4）選手在越障過程中除模型以外，身體的任何部位都不得觸碰標(biāo)桿。注：在繞標(biāo)競速中，選手如遇摔倒，只需原地爬起再通過終點(diǎn)

8、則加載成功。圖4，繞標(biāo)競速示意圖圖5，障礙板結(jié)構(gòu)圖5）若在繞標(biāo)競速過程中出現(xiàn)下列任一情況，將視為繞標(biāo)競速試驗(yàn)失敗，模型繞標(biāo)競速測試得分為零： （1）在繞標(biāo)競速中選手到達(dá)終點(diǎn)前高蹺模型垮塌； （2）在繞標(biāo)競速中因踏板與模型分離導(dǎo)致選手無法完成余下的賽程。注：以上情形出現(xiàn)時如選手身體的一部分已越過終點(diǎn)而模型尚未越過終點(diǎn)，視為加載失敗。6）若該項(xiàng)過程中出現(xiàn)下列任一情況，則從該項(xiàng)得分中扣除5分： （1）選手在越障過程中致使障礙板傾覆； （2）選手在越障過程中除模型以外，身體的其它部位觸碰到標(biāo)桿（選手尚未到達(dá)障礙板前，或越過障礙后，因摔倒而碰到標(biāo)桿除外）。6.競賽規(guī)程及要求6.1.組委會將提供比賽所需的

9、制作工具，各隊(duì)不得自帶工具進(jìn)入制作現(xiàn)場。6.2.組委會在制作現(xiàn)場指定的位置放置砂輪機(jī)和鋼鋸，供有需要的參賽隊(duì)使用。6.3.各參賽隊(duì)要求在20小時內(nèi)完成模型制作，并自行將組委會提供的已經(jīng)稱重完畢的踏板（質(zhì)量為）固定于模型上。注意需滿足模型固定要求，用于固定踏板和模型的熱熔膠用量及構(gòu)造物重量也需計(jì)入模型自重。6.4.稱量模型與踏板的總質(zhì)量,計(jì)算模型自重。6.5.嚴(yán)禁任何形式的削減踏板質(zhì)量的行為，違反規(guī)定的參賽隊(duì)將取消其比賽資格。6.6.每個參賽隊(duì)在本隊(duì)上場前10分鐘可以開始進(jìn)行場下準(zhǔn)備，組委會將發(fā)放用于固定參賽鞋的系帶，參賽隊(duì)須在場下準(zhǔn)備時完成護(hù)掌、護(hù)肘、護(hù)膝和頭盔等護(hù)具的穿戴及安全檢查。6.7.

10、比賽正式開始后，參賽隊(duì)代表先進(jìn)行作品陳述，時間控制在2分鐘內(nèi)，陳述完畢后回答評委提問，回答時間控制在2分鐘內(nèi)。然后參賽選手得到指令后入場，開始固定參賽鞋，選手穿戴完畢后依次進(jìn)行靜加載和繞標(biāo)競速測試。注：選手得到入場指令后，參賽隊(duì)員需迅速將模型與鞋進(jìn)行固定并穿戴完畢，整個過程不得超過10分鐘。每超時1分鐘，將從靜加載得分中扣1分，超時10分鐘以上，將視為加載失敗，退出加載測試。7. 評分標(biāo)準(zhǔn)7.1 評分按總分100分計(jì)算，其中包括：1）計(jì)算書及設(shè)計(jì)圖 10% （共10分）2）結(jié)構(gòu)選型與制作質(zhì)量 10% （共10分）3）陳述與答辯 5% （共5分）4）靜加載 40% （共40分）5）繞標(biāo)競速測試

11、35% （共35分）7.2 評分細(xì)則：1）計(jì)算書及設(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）。2）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3）陳述與答辯 （共5分）a賽前陳述 共3分b賽前答辯 共2分4）靜加載（共40分）模型荷重比按下式計(jì)算注：選手總質(zhì)量為選手完成所有穿戴（包括護(hù)具和高蹺模型）后的質(zhì)量；模型質(zhì)量不包括鞋、用于將鞋固定于踏板的熱熔膠、系帶以及踏板自身的質(zhì)量，但用于將踏板和模型進(jìn)行固定的熱熔膠及構(gòu)造物將計(jì)入模型質(zhì)量。在所有成功完成靜加載的參賽隊(duì)中，模型荷重比最大的參賽隊(duì)得40分，其余隊(duì)的