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结构设计竞赛参赛设计说明书（附图纸）供参考设计竞赛设计说明书作品名称 ==============参赛队员 ========================================= 专业名称指导教师 =====================================⼆〇⼀四年理论分析计算书⽬录⼀、设计说明 (3)1、⽅案构思 (3)2、结构选型 (3)3、结构特⾊ (4)⼆、结构承重计算 (4)1、设计基本假定 (4)2、模型结构图 (4)3、弯矩内⼒计算 (5)4、剪⼒计算 (6)5、轴⼒计算 (6)6、计算成果应⽤模型设计 (7)三、模型简图 (8)四、参考⽂献 (9)⼀、设计说明根据竞赛规则要求，我们从模型制作的材料抗压特性，抗拉特性，加载形式和挠度控制要求等⽅⾯出发，结合赛会绿⾊环保的理念，采⽤⽐赛要求的230g⽩⾊卡纸、⽩乳胶、铅丝线精⼼制作出这款名为“语塞幻想”的塔吊模型。
1、⽅案构思塔吊模型⽀柱主要通过悬臂梁承受较⼤偏⼼荷载。
这就要求悬臂梁具有较强的抗弯性能，柱⼦需要较强的抗压和抗弯性能。
整个塔吊模型悬臂端处挠度值需⼩于50mm，因此在承载⼒满⾜要求的前提下，尽可能地控制结构的整体变形。
结合纸质杆件材料参数难以确定的特点（如杆件抗拉、压强度等），我们采⽤定性分析和试载实验相结合的⽅法来完成模型的设计制作。
2、结构选型按设计要求，结合塔吊的受⼒特征，模型柱⼦采⽤矩形截⾯空间桁架结构。
梁由底端的两道箱型细长梁以及连接⾄柱顶的斜拉结构组成。
因柱⼦在满载的⼯况下为偏⼼受压状态，C点加载5kg时，偏⼼距为e=M/N=341mm。
因此在柱受拉和受压⼀侧杆件布置可不等。
在斜拉材料的选取上，主要有铅丝线，纸带和细杆三种。
从⾃重⾓度上出发，铅丝线和纸带能⼤幅减轻结构⾃重。
但在三次试载实验中，我分分别采⽤加密斜拉联系的情况下，挠度控制效果不明显，C 点最⼩挠度⾼达90mm。
并且试载期间还出现斜拉结构绷直程度不均匀导致的结构扭转破坏。
第三届全国大学生结构设计大赛获奖名单
特等奖
西南交通大学湖南大学
一等奖
浙江大学上海交通大学石家庄铁道学院大连理工大学清华大学内蒙古科技大学
二等奖
同济大学(二) 华侨大学长安大学华南理工大学温州大学
东南大学西藏农牧学院
沈阳建筑大学同济大学(一) 西安建筑科技大学兰州交通大学厦门大学
三等奖
昆明理工大学河海大学三峡大学哈尔滨工业大学哈尔滨工程大学山东大学山东建筑大学青岛理工大学
河北工业大学安徽建筑工业学院华北水利水电学院武汉理工大学
重庆交通大学苏州科技学院中国矿业大学
中南大学四川大学福州大学
最佳创意奖
西藏农牧学院
最佳制作奖
西安建筑科技大学
最佳组织奖
同济大学西藏农牧学院海南大学香港中文大学哈尔滨工业大学浙江大学湖南大学东南大学
大连理工大学西南交通大学。
郑州工程学院第三届结构设计大赛章程主办：郑州工程学院教务处、学生处、团委承办：郑州工程学院建筑工程系宗旨:结构设计大赛旨在通过竞赛活动，培养大学生的创新思维、动手能力和团队协作精神，增强大学生的工程设计与实践能力，丰富校园科研与学术氛围，促进学生之间相互切磋交流，达到增进友谊、共同提高的目的，造就具有综合素质的面向21世纪的人才。
在总结我院两届结构设计大赛的基础之上，我们尝试进一步改进题目、扩大规模，使之成为一项在我院乃至河南省高校、全国范围内有影响的赛事。
题目:一、本届大赛分专业组和趣味组。
二、专业组比赛的题目为“体育馆结构模型”。
(例图见附件4)三、趣味组比赛的题目为“灯泡减震装置”、“概念桥”。
(例图见附件4)参赛对象:比赛参加对象为在校本科生、研究生（以学籍为准）。
参赛要求:一、报名：在规定时间内以系(院)为单位向大赛组委会报名，也可在网上报名()，各系（院）将报名表（在下载）统一交到建工系学生会（学三楼三楼东角），通过审查、备案，方可参赛。
二、材料：（一）专业组比赛的材料为白卡纸、蜡线、白胶。
组委会免费提供一定数量的材料。
同时，领取材料时每组向组委会交10元钱的押金，对于上交正式作品的参赛队退还押金。
（二）趣味组（灯泡减震装置）比赛的材料为竞赛专用扑克牌。
组委会免费提供一定数量的材料。
同时，领取材料时每组交5元钱的押金，对于提交正式作品的参赛队退还押金；趣味组（概念桥）材料不限，由各参赛队自由选取。
三、作品：（一）专业组：完整的参赛作品包括结构设计计算书、结构设计方案图和结构模型三个部分。
（二）趣味组：“灯泡减震装置”参赛作品只交结构模型，可附适当文字说明；“概念桥”参赛作品包括设计说明书、构思草图和结构模型。
四、作品权责：（一）主办单位如发现参赛作品有不符合本细则规定,或涉及仿冒抄袭等作品,将取消其获奖资格,并追还奖金。
（二）参赛作品的设计,应由参赛者自行保密,如遭受他人仿冒,主办单位不负任何法律及赔偿责任。
⼤学⽣【结构设计】竞赛经验漫谈⽅案⼤学⽣结构设计竞赛经验漫谈吴⼩亮洪磊全国⼤学⽣结构设计竞赛是国家教育部批准的9个⼤学⽣竞赛资助项⽬之⼀，⼤赛旨在培养⼤学⽣的创新意识与合作精神，提⾼⼤学⽣的创新设计能⼒和动⼿实践能⼒。
⼤赛⾃举办以来，得到了全国各⼤⾼校相关专业师⽣的⼴泛关注。
笔者有幸参加了两届校级结构设计竞赛，并代表学校参加了第⼆届全国⼤学⽣结构设计竞赛。
作为⽐赛的参与者，我们现将关于⽐赛的相关认识和经验略作总结，供各位参考。
第1节理论准备作为⼀项极具启发性、创造性和挑战性的科技竞赛，⼤学⽣结构设计竞赛既考验参赛者的结构设计知识，⼜锻炼⼤家的动⼿实践能⼒，并在竞赛过程中，考验参赛⼤学⽣的综合素质。
⼀个优秀的竞赛作品，必然是参赛者准确把握命题要求、正确运⽤理论知识、精确进⾏模型制作的结晶。
1.1审题——细致准确、有的放⽮由于受⽐赛时间、材料等条件限制，⼤学⽣结构设计竞赛往往突出“结构概念设计”的要求。
参赛选⼿⼀般只需在符合题⽬要求的前提下，从满⾜结构承载能⼒的⾓度进⾏构思和设计即可。
要做到“符合题⽬要求”，就需要我们充分了解要求，准确把握⽐赛规则。
只有“审”好了题，才能做到有的放⽮，更好地指导模型设计与制作。
⾸先，在结构设计之前，参赛者应认真阅读⽐赛章程。
⽐赛章程是对⽐赛相关事宜的详细阐述。
我们除了要准确了解参赛对象、⽐赛进程等规定外，更应该对命题要求、理论设计、加载⽅式、破坏指标、评分标准等核⼼内容做细致分析。
以桥梁结构模型设计为例，通过阅读⽐赛章程，我们⾄少需提炼以下五点信息：①模型尺⼨在⽐赛章程中，⼀般会给出模型尺⼨的限值。
当未直接给出限值时，可通过加载条件间接加以确定。
如对于桥梁长度⽽⾔，过短不利于加载平台的有效⽀承，过长则增加结构⾃重；对于⾼度⽽⾔，过⼩不利于结构竖向刚度的保证，过⾼则影响加载试验，也增加了结构的⾃重；对于宽度，⼀般受车道条件和加载⽅式的限制。
因此，模型的尺⼨应保持在⼀定范围内，通过理论分析和模型试验取得各⽅⾯的平衡。
历届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作
品竞赛优秀项目汇总
清华大学于1989年承办，清华大学摘得“挑战杯”
浙江大学于1991年承办，上海交通大学摘得“挑战杯”
南京理工大学于1997年承办，清华大学摘得“挑战杯”
第六届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛
第七届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛
第八届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛
第九届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛
第十届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛
第十一届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛
第十二届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛
第十三届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛
第十四届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛
第十五届“挑战杯”全国大学生课外学术科技作品竞赛。
1、千年民族基业，百年筑路历史，结构人的阅兵。
2、滇缅公路今非昔比，桥梁结构推陈出新。
3、所想即所得，3D打印玩把戏；我能即我闯，4G时代出才干。
4、五湖四海齐聚怀往事，四面八方共处造新桥。
5、英雄先烈架桥铺路转山丛，群英贤才设计建造绘梦想。
6、我是人间比赛客，修路搭桥展风采。
7、群英聚会，比学赶帮，争当第一；相互学习，加强交流，共同提高。
8、摒弃侥幸，百炼成钢；厚积薄发，一鸣惊人。
9、喜迎各界来宾，打造完美大赛。
10、竹片承载梦想抛锚启航，胶水凝结创意驰骋赛场。
11、竹片承载千斤力，胶水连接万里情。
12、结构赛成就心中梦想，云南行怀揣红土情谊。
13、云南行怀揣红土情谊，结构赛成就心中梦想。
14、勤思巧干攀结构顶峰，创新踏实展时代楷模。
15、结构竞赛名次是小，开拓视野创新是大。
16、竹片承载梦想，杨帆启航；胶水凝结创意，驰骋赛场。
17、竹片承载千斤力，山水纵横万里情。
18、铭记历史，勿忘国耻；星星之火，可以燎原。
19、忆往昔热血洒滇路，看今朝结构显神通。
20、全力以赴备赛，斗志昂扬迎战。
21、观结构赛如火如荼，看志愿者热火朝天。
22、长风破浪，风雨结构结实桥梁，直挂云帆，岁月承载悠长篇章。
23、热血不散，印象云南；筑于结构，卓越非凡。
24、南桥机工驰骋滇缅公路，可歌可泣；华夏学子纵横结构大赛，再接再厉。
李晓克（1975- ），华北水利水电大学土木与交通学院副院长，教授，硕士生导师。
1996年、1999年先后于华北水利水电大学获得工业与民用建筑工程工学学士学位和水工结构工学硕士学位。
2003年获得大连理工大学结构工程工学博士学位。
2012年2月~2013年2月受国家公派在澳大利亚皇家墨尔本理工大学（RMIT University）做访问学者。
2004年被评为河南省教育厅学术技术带头人，2006年被评为学校“十五”科研工作优秀科研工作者，2007年获得第九届河南省青年科技奖、被评为河南省优秀青年科技专家，2008年获得郑州市第四届青年科技奖、被授予郑州市青年科技专家称号。
兼任中国土木工程学会混凝土及预应力混凝土分会纤维混凝土专业委员会委员，河南省土木建筑学会桥梁及结构专业委员会委员。
李晓克教授主要从事土木工程专业教学工作，主编、参编教材2部：《房屋建筑学》（航空工业出版社，2012）、《混凝土结构设计原理》（郑州大学出版社，2008）。
为河南省土木工程结构类课程教学团队骨干教师，河南省精品课程《混凝土结构》主讲教师。
2009年获得学校教学质量优秀二等奖，作为指导教师获“金风杯”第三届全国大学生结构设计竞赛三等奖；2011年作为指导教师获“挑战杯”河南省大学生课外学术科技作品竞赛一等奖。
李晓克教授主要研究方向为现代预应力混凝土技术、大型和复杂结构静动力分析与优化设计、混凝土结构耐久性和结构仿真模型试验技术。
曾参与黄河小浪底水利枢纽工程排沙洞预应力混凝土衬砌、东深供水改造工程预应力混凝土涵管与渡槽、南水北调中线工程预应力混凝土渡槽与倒虹吸，辽宁大伙房水库（二期）输水隧洞等国家级重点工程技术研究及郑洛连霍高速公路、安新高速公路、洛阳天堂仿古铁塔遗址重建等工程相关建设科研工作。
李晓克教授已发表学术论文40余篇，出版专著2部：《环形预应力混凝土技术与工程应用》（科学出版社、2008），《钢筋混凝土结构模型试验与优化设计》（中国水利水电出版社、2011）。
第三届全国大学生结构设计竞赛
赛题
第三届全国大学生结构设计竞赛委员会
2009.9.24
一、竞赛模型
定向木结构风力发电塔（如图），塔身高800mm，叶片（数量不限）组成的
A
A-A
二、模型介绍
1.塔身
塔身为竞赛主结构，需满足以下要求：
（1）塔身高800mm，顶点高度实际误差不大于±3mm。
塔身外形不影响叶轮运转，塔身水平截面的外轮廓为正多边形或圆形；
（2）具有足够的承载能力；
（3）具有规定的刚度；
（4）与塔顶标准发电机底座连接可靠；
（5）与塔底标准底座连接可靠。
2.叶片和叶轮
安装完成后，叶轮外轮廓直径不得大于800mm。
三、装置说明
1.发电机
发电机采用CFX-03型标准发电机，质量4470g，底板及立面详见附图。
2.风叶连接件
连接件质量300g，详见附图。
3.发电功率测量系统
发电功率测量系统由导线、负载、功率计组成。
导线所受风力不能传递到塔身，由支架承受。
4.鼓风机
相关参数见下表
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
经实测，风叶连接件（距鼓风机1m处）的风速参考值如下：
档位风速（m/s）
W1 4.0
W2 6.8
W3 9.0
5.塔架安装底盘详见附图。
6.塔脚与安装底盘连接螺栓：重量2g/套。
四、材料及制作工具
1.木材
（1）尺寸：长度1000mm，截面有50mm×1mm、2mm×2mm、2mm×6mm、6mm×6mm；
（2）性能参考值：顺纹弹性模量1.0×104MPa，顺纹抗拉强度30MPa。
2.胶水：502。
3.制作工具
竞赛组委会提供美工刀、1m钢尺、砂纸、锉刀、小型锯子。
五、模型安装、加载及测试步骤
1.安装步骤
（1）风叶通过螺栓安装在连接件上；
（2）塔架通过螺栓安装在底盘上；
（3）发电机通过螺栓安装在塔身上（注：发电机转轴方向可平行或正交于风向）；
（4）风叶连接件与发电机轴通过定位鞘相连；
（5）安装时间每组总计不超过15分钟，每超过1分钟扣1分。
2.加载及测试步骤
（1）参赛队代表1分钟陈述；
（2）打开风机置于W1档，计时30s，测定发电功率P1；
（3）将风机置于W2档，计时30s，测定发电功率P2和塔顶最大顺风向水平位移δ（单位mm）；
（4）将风机置于W3档，计时30s，测定发电功率P3，观测塔身是否倒坍；
（5）加载结束。
3.说明
结构以不倒（满足承载能力极限状态）为必要条件。
若加载过程中发生下列任一情况，则视为加载结束：
（1）模型有部件脱离整体结构；
（2）模型在运动中碰到防护网。
六、评分方法
1.结构评分按总分100分计，其中包含：
（1）设计图及计算书10% （2）制作质量5% （3）现场表现5% （4）发电功率40% （5）结构刚度10% （6）结构重量30% 2.设计图及计算书各部分评分标准
（1） 设计说明、总装配图、叶片构件图、塔身构件图及主要连接图齐全、基本正确 5% （2） 计算书中结构承载能力计算基本正确 2% （3） 计算书中结构变形计算基本正确 2% （4） 文件资料规范、清楚 1% 3.
制作质量细部评分标准
（1） 叶片制作标准化 1% （2） 叶片表面光洁 1% （3） 艺术性 1% （4） 塔身高度及叶片高度范围内塔身中心对称性满足要求 1% （5） 塔身拼接质量良好 1% 4.
现场表现分
（1） 现场施工安装的安全性 2% （2） 代表表述情况 3% _
_
5.
发电功率计算标准
按三种不同等级风压下发电功率的加权平均值按下式计算：
1230.20.50.3i P P P P =×+×+× （其中i 为第i 组别的下标）
将发电加权平均功率最大组别的加权平均功率记为m P ，该组该项得分为 40%，其余参加组得分为。
_
_40%i m
P P ×。
6.
刚度评分标准 在W2风压作用下，测得塔顶最大位移δ，凡δ8mm 者均得分10%。
凡δ>8mm
者得分为2
8()()mm mm δ⎛⎞×⎜⎟⎝⎠
10%。
7. 结构重量评分标准
取发电功率不小于平均功率_
1n i P n 1
i =∑（其中n 为有效参赛组数，即未倒塌风塔
数） 且刚度满足评分标准第6条要求的风塔中重量最轻者，作为本项得分为30%者。
其余风塔本项得分为min
i
G 30%G ×
其中，为最轻重量风塔。
为第i 组的风
塔重量。
塔脚与标准底座，叶片与发电机之间连接用现有的M4螺栓。
此两部分
螺栓计入结构重量，每套螺栓计重2g 。
本项得分不大于35%。
七、附图
5
八、 实物照片
鼓风机 连接件侧立面
三叶连接件正立面
发电机图暂缺
6
打孔机
模型安装
砂轮机
整套设备示意
7。
