《第十届全国大学生结构设计竞赛赛题.pdf》由会员分享，可在线阅读，更多相关《第十届全国大学生结构设计竞赛赛题.pdf（11页珍藏版）》请在taowenge.com淘文阁网|工程机械CAD图纸|机械工程制图|CAD装配图下载|SolidWorks_CaTia_CAD_UG_PROE_设计图分享下载上搜索。
1、文档 第十届全国大学生结构设计竞赛赛题 大跨度屋盖结构 1 赛题背景 随着国民经济的高速发展和综合国力的提高，我国大跨度结构的技术水平也得到了长足的进步，正在赶超国际先进水平。改革开放以来，大跨度结构的社会需求和工程应用逐年增加，在各种大型体育场馆、剧院、会议展览中心、机场候机楼、铁路旅客站及各类工业厂房等建筑中得到了广泛的应用。借北京成功举办2008奥运会、申办2022冬奥会等国家重大活动的契机，我国已经或即将建成一大批高标准、高规格的体育场馆、会议展览馆、机场航站楼等社会公共建筑，这给我国大跨度结构的进一步发展带来了良好的契机，同时也对我国大跨度结构技术水平提出了更高的要求。2 总体模型
2、总体模型由承台板、支承结构、屋盖三部分组成（图-1）。图-1 模型三维透视示意简图 2.1 承台板 承台板采用优质竹集成板材，标准尺寸 1200mm800mm，厚度 16mm，柱底平面轴网尺寸为 900mm600mm，板面刻设各限定尺寸的界限：文档（1）内框线：平面净尺寸界限，850mm550mm；（2）中框线：柱底平面轴网（屋盖最小边界投影）尺寸，900mm600mm；（3）外框线：屋盖最大边界投影尺寸，1050mm750mm。承台板板面标高定义为0.00。图-2 承台板平面尺寸图 2.2 支承结构 仅允许在4个柱位处设柱（图-2中阴影区域），其余位置不得设柱。柱的任何部分（包括柱脚、肋等）
3、必须在平面净尺寸（850mm550mm）之外，且满足空间检测要求。（即要求柱设置于四角175mm125mm范围内。）柱顶标高不超过+0.425（允许误差+5mm），柱轴线间范围内+0.300标高以下不能设置支撑，柱脚与承台板的连接采用胶水粘结。2.3 屋盖结构 屋盖结构的具体形式不限，屋盖结构的总高度不大于125mm（允许误差+5mm），即其最低处标高不得低于0.300m，最高处标高不超过0.425m（允许误差+5mm）。平面净尺寸范围（850mm550mm）内屋盖净空不低于300mm，屋盖结构覆盖面积（水平投影面积）不小于900600mm，也不大于1050750mm，见图-3。不需制作屋面。
4、屋盖结构覆盖面积（水平投影面积）不小于 900 600mm，也不大于1050 750mm。但不限定屋盖平面尺寸是矩形，也不限定边界是直线。屋盖结构中心点（轴网900 600mm 的中心）为挠度测量点。文档 2.4 剖面尺寸要求 模型高度方向的尺寸以承台板面标高为基准，尺寸详见图-4、5。图-3 屋盖结构尺寸图 图-4 结构剖面图A 文档 图-5 结构剖面图B 3 模型材料及制作工具 3.1 竹材 竹材规格及数量如表-1所示，竹材参考力学指标如表-2所示。表-1 竹材规格及用量 竹材规格 竹材名称 数量 竹皮 1250mm430mm0.50mm 本色侧压双层复压竹皮 4 张 1250mm430m
5、m0.35mm 本色侧压双层复压竹皮 4 张 1250mm430mm0.20mm 本色侧压单层复压竹皮 4 张 竹条 900mm6mm1mm 40根 900mm2mm2mm 40根 900mm3mm3mm 40根 900mm6mm3mm 40根 注：竹条实际长度为930mm。表-2 竹材参考力学指标 密度 顺纹抗拉强度 抗压强度 弹性模量 0.789g/cm3 150MPa 65MPa 10GPa 3.2 粘结胶水 502 胶水 12 瓶（规格 30 克/瓶）。3.3 制作工具（1）每队配置工具 美工刀（3把），3.0m卷尺（1把），1m钢尺（1 图-6 测试附件 文档 把），1.2m丁字尺（
6、1把），45cm三角板（1套），16cm弯头带齿镊子（1把），砂纸（6张，粗砂、细砂各3张），5件套锉刀（1套）、剪刀（2把）、棉手套（3副）、签字笔（3支）、HB铅笔（2支）、透明胶带（1卷）、6吋模型剪钳（2把）、切割垫块（1块）、工具收纳筐（1个）。（2）公用工具 裁纸刀A3（10台）、空间木星模型检测块（4个）。3.4 测试附件 测试附件为 1001000.8mm 的铝片，重 17.5g，用于挠度测试。如图-6。重量不计入模型重量。铝片中心刻有直径 10mm 及直径 50mm 的圆痕。3.5 屋面材料 屋面材料采用柔软的塑胶网格垫，厚度约 3mm。尺寸为 1.5:1 的矩形，四周切为弧
7、形，具体尺寸：长约 108cm，宽约 72cm，切弧半径为 175mm，以满足重量 1kg 为准（误差 0.5g），中间位置开直径 80mm 的圆孔（挠度测试之需），详见图-7。图-7 屋面材料 3.6 加载材料 加载材料采用软质塑胶运动地板（图-8，9），尺寸 950mm650mm，四周切为弧形，中央开直径 80mm 的圆孔（挠度测试之需）。加载材料厚度约 2.4mm。单块重量 2kg，误差控制在 1g 以内，大于 2kg 的部分通过均匀开小孔（孔径 10mm）的方式减去，小于 2kg 的粘贴小块材料补足。文档 图-8 加载材料尺寸图 图-9 加载材料尺寸图 4 模型制作要求 4.1 模型的
8、承台板由竞赛主办方统一提供，板长边中点处标注承台板自重（精确到1g）。各参赛队不得对其进行任何致重量改变的操作，如打磨、挖空，削皮，洒水等，否则视为违规，取消比赛资格。4.2 模型的其余部分由参赛队制作。模型结构的所有杆件、节点及连接部件均采用给定材料与粘结胶水手工制作完成。4.3 测试附件粘贴要求 （1）测试附件（铝片）粘贴于屋盖结构中心处（见图-35），且铝片中心区域（直径50mm）表面应平行于承台板面。屋面材料铺设后，必须能与铝片接触。文档 （2）铝片必须直接牢固粘贴在与屋面网垫接触的杆件上，第一阶段加载过程中出现脱落、倾斜而导致的位移计读数异常，各参赛队自行负责。（3）若中心区域无杆件
9、，则需由参赛队自行增加杆件连接，增加的杆件计入模型重量。4.4 模型提交时应组装为整体，即将承台板、支承结构和屋盖结构用胶水装配成整体。4.5 模型制作时间为14小时。模型应在规定的制作时间内组装为整体，此后不能再有任何实质性的操作。4.6 比赛中提供的制作台尺寸12202440mm，台面高度720750mm。5 模型净空检测及称重 5.1 模型净空间检测 用标准净空模块（850mm长550mm宽300mm高）沿纵向及横向穿越模型内部，如不能通过，则视为模型不合格。5.2 屋盖平面尺寸及高度检测 用激光水平仪和卷尺检测屋盖平面尺寸及高度，满足下列要求之一者视为不合格。（1）屋盖平面尺寸最大处超
10、过允许值（1050、750）+10mm（每侧+5mm）；（2）屋盖平面尺寸最小处超过允许值（900、600）-10mm（每侧-5mm）；（3）屋盖厚度超过允许值（125mm）+5mm。5.3 模型称重 模型整体称重后，减去承台板及测试附件（铝片）的重量，即为参赛模型的重量Mi。6 模型加载及评判 6.1 加载方式 模型加载采用静加载的形式完成，所加荷载为屋面全跨均布荷载，荷重用软质塑胶运动地板模拟。6.2 加载准备 文档（1）模型置于加载台上，调试位置。使位移计激光投射于铝片中心直径为10mm 的圆痕区域内，完成定位。（2）调整激光位移计高度。使激光位移计底面至铝片中心的垂直距离为10025m
11、m 范围内。（3）布置摄像头。模型净空范围内设置摄像头，观测受力过程中结构的变形。6.2 加载过程 先铺屋面材料，作为预加载，然后位移计读数清零。模型加载分为两个阶段：6.2.1 第一阶段：标准加载14kg（七张胶垫）（1）先加第一级，6kg（三张胶垫逐张加载），完成后持荷20秒，测试并记录测试点挠度值。（2）再加第二级，8kg（四张胶垫逐张加载），完成后持荷20秒，测试并记录测试点挠度值。第一阶段加载时的允许挠度为w=4.0mm。6.2.2 第二阶段：最大加载 第二阶段的最大加载量由各参赛队根据自身模型情况自行确定，可报两个级别（定义为第三级和第四级），并应在加载前上报。荷载级别为胶垫的数量
12、（即2kg的倍数）。（1）先加第三级，按上报加载量一次完成加载，持荷20秒，如结构破坏，终止加载，且本级加载量不计入成绩；如结构不破坏，继续加载。（2）再加第四级，按上报加载量一次完成加载，持荷20秒，加载结束。如结构破坏，本级加载量不计入成绩；如结构不破坏，本级加载量计入成绩；第二阶段加载时不进行挠度测试。6.2.3 加载过程由参赛队队员完成。6.2.4 自预加载开始，至加载结束，时间控制在6分钟以内。（第四级加载后的持荷时间不计入6分钟内）6.3 评判标准 6.3.1 第一阶段 加载过程中，出现以下情况，则终止加载。本级加载及以后级别加载成绩为零（即第二级加载出现此情况，加载项成绩算第一级
13、加载成功的成绩）；（1）模型结构发生整体倾覆、垮塌；（2）屋面杆件脱落；文档（3）挠度超过允许挠度限值w的1.10倍。6.3.2 第二阶段（1）加载过程中，若模型结构发生整体倾覆、垮塌，则终止加载，本级加载及以后级别加载成绩为零（即第三级加载出现此情况，加载项成绩算第二级加载成功的成绩）；（2）加载过程中，若模型结构未发生整体倾覆、垮塌，但有局部杆件的破坏、脱落或过大变形，则可继续加载。6.3.3 每队加载成绩由各级加载成功时，计算所得荷重比分数和刚度分数组成。7 评分项及评分标准 7.1 模型评分项及分值 模型评分项共五项，总分100分，其中包括：（1）计算书以及设计说明10分（2）结构选型
14、与制作质量10分（3）现场表现 5分（4）模型承载力60分（5）模型刚度 15分 7.2 评分标准 7.2.1 计算书以及设计说明10分（1）计算内容的完整性、准确性 6分（2）图文表达的清晰性、规范性 4分 7.2.2 结构选型与制作质量10分（1）结构合理性与创新性 5分（2）模型制作质量与美观性 5分 7.2.3 现场表现5分（1）赛前陈述 3分（2）现场答辩 2分 文档 7.2.4 模型承载力60分（第一阶段加载，35分；第二阶段加载，25分）（1）计算各参赛队模型（i）的单位自重承载力m1i、m2i 按式（a）计算：iiMNm11，iiiMNm22 （a）N1 第一阶段加载成功时的加
15、载荷重（包括屋面重量）；若两级加载均成功，承载力为两级加载块重量和屋面材料重量之和，即 N1=15kg；若仅第一级加载成功，承载力为第一级加载块重量和屋面材料重量之和，即 N1=7kg。N2i第二阶段加载时，本队模型的加载荷重，单位：kg；Mi 本队模型的自重；单位：g。（2）模型承载力得分Ci 按式（b）计算：2535max,22max,11mmmmCiii （b）m1,max第一阶段加载时，所有参赛队模型中单位自重承载力的最大值；m2,max第二阶段加载时，所有参赛队模型中单位自重承载力的最大值。7.2.5 模型刚度15分（仅第一阶段加载）按以下方式计算模型刚度得分Ki（a）当wiw时 15wwKii （c1）（b）当wwi1.10w时 150.4-10.1-10.1wwwKii （c2）（c）当wi1.10w或wi0时 文档 0iK （c3）wi 第一阶段加载成功时，本队模型的挠度（mm），向下为正。w第一阶段加载时的允许挠度，w=4.0mm。8 计算书要求 8.1 计算书内容要求 计算书应包括以下内容：（1）赛题解读（2）结构选型分析及结构方案（3）构件尺寸（4）计算分析（5）第二阶段加载所需的重量（两级）（6）必要的图纸 8.2 计算书格式要求 计算书格式要求详见附件。