首届全国大学生结构设计竞赛作品分析

结构设计竞赛竹材截面参数一、引言随着现代科技的发展和人们环保意识的提高，竹材作为一种绿色、可持续的建筑材料，在我国结构设计竞赛中越来越受到关注。

竹材具有轻质、高强、耐腐蚀、抗震等优点，被誉为“天然钢材”。

本篇文章将探讨竹材在结构设计竞赛中的截面参数选取与应用，以期为竹结构设计提供参考。

二、竹材结构设计竞赛的背景与意义在我国，竹材的应用有着悠久的历史，如古代的木构建筑、桥梁等。

近年来，随着国内外对竹材研究与应用的深入，竹结构逐渐成为一种新型绿色建筑体系。

竹材结构设计竞赛不仅有利于挖掘竹材的潜力，发挥其在现代建筑领域的优势，还能推动我国竹产业的发展，实现可持续发展。

三、竹材截面参数的选取与分析1.竹材的物理性能竹材的物理性能对其结构设计具有重要影响。

竹材的密度、含水率、热膨胀系数等参数需要在设计中充分考虑。

此外，还需注意竹材的材性变异，以确保设计的可靠性。

2.竹材的力学性能竹材的力学性能是评价其结构性能的关键指标。

主要包括抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。

设计者应充分了解竹材的力学性能，合理设置截面尺寸和形状，使结构具有足够的强度和稳定性。

3.竹材的截面形状与尺寸竹材的截面形状和尺寸对其力学性能和施工工艺有很大影响。

常见的截面形状有圆形、方形、矩形等。

设计者应根据结构需求和力学性能要求，选择合适的截面形状和尺寸。

四、竹材结构设计竞赛的实践与应用1.案例一：竹梁设计以某竹梁为例，设计者根据竹材的力学性能和截面参数，确定梁的截面尺寸和形状。

通过对比分析，竹梁具有较好的承载能力和稳定性，可满足工程需求。

2.案例二：竹柱设计同样以某竹柱为例，设计者依据竹材的力学性能和截面参数，确定柱的截面尺寸和形状。

经过计算和分析，竹柱具有足够的抗压强度和稳定性，可用于实际工程。

3.案例三：竹桁架设计在某竹桁架设计中，设计者充分考虑竹材的力学性能和截面参数，合理设置桁架的杆件尺寸和截面形状。

分析结果表明，竹桁架具有良好的承载能力和稳定性，可用于大跨度结构。

全国大学生结构设计竞赛一、竞赛背景和意义全国大学生结构设计竞赛是一项旨在提高大学生结构设计能力和促进结构工程教育发展的赛事。

作为结构工程领域的重要赛事之一，该竞赛通过学生自主设计与创新，促使大学生在结构设计方面进行深入研究与实践，提高他们在结构工程领域的综合素质、实践能力和创新意识。

二、竞赛组织与规模全国大学生结构设计竞赛由中国工程院、中国土木工程学会、全国高等院校土木工程学科教学指导委员会和多家建筑与结构工程企事业单位共同主办。

竞赛每年举办一次，参与的高校包括全国各级建筑类和土木类高等院校，竞赛规模庞大。

三、竞赛内容和形式1. 竞赛内容全国大学生结构设计竞赛的内容主要包括桥梁、楼房、结构材料等多个方面的设计。

参赛选手需要根据题目要求进行设计并提交设计方案，在限制条件下完成结构设计的有效性和经济性评估。

2. 竞赛形式竞赛分为初赛和决赛两个阶段。

初赛阶段，参赛选手需提交书面设计方案，经过评审后，获得入围资格的队伍进入决赛阶段。

决赛阶段，则是对入围队伍进行现场展示和答辩，评委会根据综合评价结果进行最终的排名。

四、竞赛的意义和影响1. 提高学生创新能力竞赛提供了一个开展结构设计研究与实践的平台，鼓励学生进行创新性的设计和解决方案的探索。

通过竞赛，学生能够深入了解结构设计的理论与实践，并通过设计的过程不断锻炼自己的创新能力。

2. 增强学生实践能力参与竞赛的学生需要深入了解结构工程领域的相关知识，并将其应用于实际设计中。

通过实践，学生可以更加直观地理解结构设计原理和方法，并提高他们的实践能力和工程实践水平。

3. 推动结构工程教育发展全国大学生结构设计竞赛作为结构工程领域的重要赛事，对于推动结构工程教育的发展具有积极的影响。

竞赛的开展不仅为高校提供了一个开展结构工程教育的实践与交流的平台，还促进了结构工程教育的不断创新和优化。

五、竞赛的成果与展望全国大学生结构设计竞赛的成果得到了社会和行业的广泛认可和赞扬。

首届大学生结构设计大赛决赛作品评审结果序号作品号队员学院，专业获奖等级1 KJ050 宋业盼(109024195)王敏(109024227)纪春姣(109024218)材料，成型101、102一等奖2 KJ137 鄂磊(089044392)董威(089044391)何彬(089044396)董成(089044390)建工，土木0843 KJ010 杨蒋文(089014101)匡政(089014084)何涛(089014079)冶金，热能083二等奖4 KJ143 舒文雅(089044474)高兆彬(089044462)杨世钊(089044481)建工，土木0865 KJ148崔龙(089044458)丁敬忠(089044459)汪伟(089044475)建工，土木0866 KJ131杨军(089044372)戚未伟(089044361)建工，土木0837 KJ120吴翟(089044303)杨质子(089044308)姚伟(089044309)裴静(089044293)建工，土木0818 KJ147 邵海涛(089044473)戎泽龙(089044472)李煜堃(089044468)建工，土木086三等奖9 KJ092王旭(099044339)候孝振(099044324)魏照祥(099044340)尹君(099044345)建工，土木09210 KJ123 蒋允田(089044326)汤建忠(089044335)张淑娴(089044346)高明珠(089044319)建工土木08211 KJ139蒋博(089044432)刘伟(089044434)葛灿灿(089044427)赵玉宝(089044455)建工，土木08512 KJ192 刘前进(099044151)陈春晓(099044140)周四浩(099044172)张娟娟(099044166)建工，环境091三等奖13 KJ060 张锴(081843170)宋艳(081843150)彭浩(081843144)工商，土木084114 KJ141时峰(089044437)姚康康(089044453)许浩(089044452)建工，土木08515 KJ127 胡荣军(089044324)梁巧真(089044329)杨夏(089044345)周文(089044349)建工，土木08216 KJ124 卢旭跃089044331任开会089044333王安089044337王保飞089044338建工，土木08217 KJ088 王良权(099044303)胡坤(099044286)金娜(099044287)刘紫微(099044292)建工，土木09118 KJ164 郑浩研（109044167）陈焱丽（109044141）崇帮友（109044142）张利勤（109044166）建工，工程管理10119 KJ096 张二宝（099044346）周干（099044349）覃延友（099044331）贾中然（099044258）建工，土木09220 KJ129王正（089044341）王乐（089044340）徐海新（089044343）杨锦涛（089044342）建工，土木08221 KJ077 林安东（091843271）钟秀文（091843303）孙颖（091843281）工商，土木094122 KJ151 陈彬（089054160）许健（089054180）汪波（089054318）机械，机械类最佳创新设计奖23 KJ044 袁亚东（109024499）周小虎（109024469）朱玉然（109024470）叶长运（099044028）材料，成型109、安全091最佳结构设计奖24 KJ140 萧金良（089044448）吴启源（089044447）王正操（089044444）建工，土木085优胜奖25 KJ195 杜荣飞（089104423）杨光益（089044096）陈强强（089044074）徐睿（089044094）建工,给排水08126 KJ134邵展（089044363）刘沛（089044359）王海军（089044368）汪强（089044367）建工，土木08327 KJ025 杨成渊（089014100）凡子俊（089014076）吴腾（089014096）冶金，热能08328 KJ146周宇（089044490）闫泽龙（089044480）董万国（089044460）建工，土木08629 KJ072 张大志（091843356）孙磊（091843339）解龙（091843326）刘倪（091843333）工商，土木094230 KJ159 时亚雷（109044499）邵常洪（109044496）邵大伟（109044497）阮林茂（109044495）建工，土木10531 KJ101 孙宏学（099044372）王涛（099044376）盛凯（099044369）周路路（099044386）建工，土木09332 KJ078 樊永红（091843261）赵小鹏（091843299）施梅（091843279）工商，土木094133 KJ026左瑞（099024105）周碧晋（099024102）韩龙（099024082）材料，成型09334 KJ187丁坤（089044003）骆燕（089044011）马玉杰（089044013）建工，安全081 优胜奖35 KJ108 黄三龙（099044220）程江鹏（099044182）韩超（099044389）王西伟（099044409）建工，土木094优胜奖36 KJ197 蒋成宽（089044398）张正洋（089044419）刘伟（089044401）黄大观（089044397）建工，土木08437 KJ104 沈宏新（099044368）卢浩（099044366）傅乃强（099044107）建工，土木09338 KJ098李伟（099044361）郭生全（099044356）张金明（099044383）王诗晨（099077374）建工，土木09339 KJ177仝刚（099044018）张元振（099044033）贾丹丹（099024332）陈贺英（099024325）建工，安全09140 KJ003 顾钱锋（099034044）王锐之（099034060）程啸（099034042）化工，高分子09241 KJ073 晋学峰（091843327）鲁宁（091843335）胡家斌（091843320）李祝（091843331）工商，土木094242 KJ041徐兵（109024021）余宣洵（109034024）杨浩（109024022）李胜（109024011）材料，成型10143 KJ090 张林鹏（099044314）殷长山（099044313）王洋（099044305）建工，土木09144 KJ080 周龙飞（O91843304）吴小龙（O91843286）刘之雨（O91843274）车坤（O91843257）工商，土木0941。

大学生结构设计竞赛之竹材桥梁结构分析作者：李隽逸刘志威来源：《现代商贸工业》2018年第07期摘要：以2017年湖北省大学生结构设计竞赛为背景，以纸质结构模型中的桥梁为例，运用ABAQUS软件对纸质桥梁结构进行建模，通过分析桥梁在荷载作用下的极限荷载和跨中最大挠度进行桥型比选以及结构优化。

之后，我们通过具体的加载实验验证了纸质梁一桁架组合桥在荷载作用下能很好地满足竞赛的要求。

在此过程中充分锻炼了学生在模型设计，模型建立与优化，受力分析与结果分析的能力。

关键词：结构设计竞赛；桥梁；梁一桁架组合桥中图分类号：TB 文献标识码：A doi：10.19311/ki.1672-3198.2018.07.093结构设计大赛是一项激励在校大学生积极参与学科竞赛活动，提高专业知识能力，拓宽专业知识面，增加学生见识，培养了学生团结协作的能力，更能激发学生的创新热情、增强专业兴趣、加深专业理解，同时也锻炼了学生的动手能力。

我校以培养学生全方面能力为出发点，让学生自由发挥，互相讨论，充分发挥学生的创新意识。

此次竞赛所设计的模型虽然是纸质的，而且体型较小，但是与工程结构一样五脏俱全。

在桥梁比选、模型优化、结果分析等方面具有一定的现实意义。

本文以结构设计竞赛中的纸质桥梁为例，通过对竹材的受力性能和各种桥型的受力特点进行分析，经过比选，初步选定了三种桥型结构（桁架桥、简支梁桥和梁一桁架组合桥）。

之后，根据本次竞赛的要求和桥梁结构的受力特点，确定了三种桥型结构的尺寸。

紧接着，我们使用有限元软件ABAQUS对三种结构进行了建模，通过分析比较三种桥梁结构的最大承载力和跨中最大挠度，选定梁一桁架组合桥作为本次竞赛的桥型结构。

之后，通过ABAQUS分析得到的应力云图对结构进行了优化，使得结构能够满足竞赛要求。

之后，为了验证建模分析的准确性，我们进行了现场加载实验，测得了桥梁跨中的挠度和桥梁结构破坏情况，以保证此模型能很好地满足竞赛的需要。

第一届全国大学生结构设计竞赛一．竞赛题目高层建筑结构模型设计与制作二．竞赛内容竞赛内容包括：理论方案设计、结构模型制作、作品介绍与答辩、模型加载试验。

三．竞赛要求1.参赛要求(1)参赛者为全日制在校本、专科生。

每个参赛队由2至3名学生组成，提倡参赛学生跨专业组队。

每位参赛者只允许参加一个参赛队，各参赛队应独立设计、制作。

(2)每个参赛队只能提交一份作品，并给作品命名。

(3)各参赛队必须在规定时间和地点参加竞赛活动，迟到或缺席者作为自动弃权处理。

竞赛期间不得任意换人，若有参赛队员因特殊原因退出，则缺人竞赛。

2.理论方案要求(1)理论方案的内容应包括：设计说明书、方案图和计算书。

设计说明书应包括对方案的构思、造型和结构体系及其他有特色方面的说明；方案图应包括结构整体布置图、主要构件详图和方案效果图；计算书应包括结构选型、计算简图、荷载分析、内力分析、承载能力估算等。

(2)理论方案封面必须注明作品名称、参赛学校、参赛队员姓名和专业、指导老师，并加盖参赛学校教务处公章（详见附件一）；正文按设计说明书、方案图和计算书的顺序编排。

除封面外，其余页面均不得出现任何有关参赛学校名称和个人姓名的信息，否则取消参赛资格。

(3)理论方案要求用A4纸打印，一式五份于规定时间内交到竞赛组委会，逾期作自动放弃处理。

3.设计制作要求(1)模型制作材料模型制作材料为组委会统一提供的230克巴西白卡纸、铅发丝线（鞋底）和白胶。

不得使用组委会指定以外的其它任何材料，否则将直接取消其参赛资格，并通报。

(2)模型尺寸要求模型的长度不得大于2035mm，模型的外轮廓横向最大宽度不得大于300mm，桥面设置两个车道，每个车道宽不得小于100mm，因两车道之间设有行车导索，所以车道之间不能有立柱、拉索一类的构件。

桥面以下的模型高度不得大于150mm，桥面高差不得大于20mm。

桥面要求满铺且能承受加载小车的荷载。

模型除与支座、两端下压板（提供竖向向下压力）、前端挡板（防止小车前进时模型滑移）接触外，不能与加载装置的其它部位接触。

第二讲大学生结构设计竞赛介绍讲授人：黄祖慰一、全国赛概况第一届：高层建筑结构模型第一届全国赛赛题赛点为制作一座一米高的房屋结构模型，在模型底部装铁砂以模拟基础效果。

模型加载方式为单侧水平静力荷载与动恒载。

右图为西南交通大学代表队作品，整个结构以桁架构造布置。

由于这次比赛加载单向性的问题，结构模型构造上也应该采取单向刚度大的设计。

下面展示获得一等奖的作品：浙江大学作品：东南大学作品：特点为桁架+蒙皮结构上海交大作品：其在设计上完全按照赛题加载规则，设计时没有按照具体楼房的设计来设计，而是只考虑加载方向上的刚度。

反面教材：结构竞赛不等于结构造型竞赛，把握赛题要点是硬道理，过多添加不必要的构造或者装饰只会使结构重量增加。

第二届：两跨双车道桥梁第二届国赛赛点是两跨双车道桥梁结构模型设计、制作和移动荷载作用的加载试验，与多次举办的校内赛赛题相似。

下图为加载装置示意图。

下面介绍第二届国赛的优秀作品：浙江师范大学（第一名）269g：由其结构构造可将其想象为一单索面上承式悬索与空间桁架的组合结构，其横梁纵梁均采用三角截面箱型梁，符合其桥面系的受力机理斜杆采用卷制的空心圆管节点的处理非常独到。

上海交通大学（第二名）279g：模型充分利用了纸张的抗拉能力，采用蒙皮作用防止主梁竖向构件受压失稳，另外再通过横向联结系保证两片主梁稳定。

反面教材：华侨大学（242g）：桥梁模型结构轻盈，但是细节处理不当，横向联结系失效导致桥梁失稳破坏。

某某大学作品：对赛题恒载理解不充分，设计上过于保守。

其在设计上也存在缺陷，对力学概念理解模糊，模型重量大。

不关注细节，桥梁结构上刚度，但是桥面布置不合理，导致模型加载失败。

第三届：定向木结构风力发电塔第三届国赛的赛点是制作一个支架与风力发电叶片，在风荷载下达到模型的保证模型不损坏的同时尽量增大发电功率。

下面为模型与加载装置的示意图：下面介绍优秀作品：西南交通大学（第一名）支架普通，没有经过仔细优化，模型重量大。