全国大学生结构设计竞赛

附件1

2018 年第十二届全国大学生结构设计竞赛题目（结设竞函〔2018〕03 号）

《承受多荷载工况的大跨度空间结构模型设计与制作》

1．命题背景

目前大跨度结构的建造和所采用的技术已成为衡量一个国家建筑水平的重要标志，许多宏伟而富有特色的大跨度建筑已成为当地的象征性标志和著名的人文景观。

本次题目，要求学生针对静载、随机选位荷载及移动荷载等多种荷载工况下的空间结构进行受力分析、模型制作及试验。此三种荷载工况分别对应实际结构设计中的恒荷载、活荷载和变化方向的水平荷载(如风荷载或地震荷载)，并根据模型试验特点进行了一定简化。选题具有重要的现实意义和工程针对性。通过本次比赛，可考察学生的计算机建模能力、多荷载工况组合下的结构优化分析计算能力、复杂空间节点设计安装能力，检验大学生对土木工程结构知识的综合运用能力。

2．赛题概述

竞赛赛题要求参赛队设计并制作一个大跨度空间屋盖结构模型，模型构件允许的布置范围为两个半球面之间的空间，如图1所示，内半球体半径为375mm，外半球体半径为550mm。 — 2 — `R375R550 R375R550

(a) 平面图 (b)剖面图 (c)3d图

图1 模型区域示意图(单位：mm)

模型需在指定位置设置加载点，加载示意图如图2所示。模型放置于加载台上，先在8个点上施加竖向荷载（加载点位置及编号规则详见4.1及4.3），具体做法是：采用挂钩从加载点上引垂直线，并通过转向滑轮装置将加载线引到加载台两侧，采用在挂盘上放置砝码的方式施加垂直荷载。在8个点中的点1处施加变化方向的水平荷载，具体做法是：采用挂钩从加载点上引水平线，通过可调节高度的转向滑轮装置将加载线引至加载台一侧，并在挂盘上放置砝码用于施加水平荷载。施加水平荷载的装置可绕通过点1的竖轴旋转，用于施加变化方向的水平荷载。具体加载点位置及方式详见后续模型加载要求。 — 3 —

图2 加载3d示意图

(注：本图的模型仅为参考构型，只要满足题目要求的结构均为可行模型)

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。

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[选取日期]

二〇〇九年十一月 第三届全国大学生

结构设计竞赛

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参赛学校：

东南大学

作品名称：

紫气东来

参赛队员：

张逢 刘天一 姚刘镇 精品文档

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目 录

1设计说明 .................................................................................................................... 1

2总装配图 .................................................................................................................... 1

3叶片设计及构件图 .................................................................................................... 2

4塔架设计、构件图及主要连接图 ............................................................................ 3

4.1发电塔架设计................................................................................................... 3

4.2 结构几何与材料属性的确定.......................................................................... 5

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1 一.要求

1.模型整体包括竹高跷模型和踏板两个部分

2.踏板固定在竹高跷模型顶面上，将来自参赛选手的荷载通过踏板A、B、C三处实木条传递至模型。踏板由组委会提供。

二.竹高跷模型

竹高跷模型由参赛队使用组委会提供的材料及工具，在规定的时间、地点内制作完成，其具体要求如下：

（1）模型采用竹材料制作，具体结构形式不限。

（2）制作完成后的高跷结构模型外围长度为400mm±5mm，宽度为150mm±5mm，

高度为265mm±5mm；模型结构物应在图1所示的阴影部分之内。

（3）模型底面尺寸不得超过200mm×150mm的矩形平面。

图1 模型结构区域图

三.踏板

踏板由组委会提供，其结构及尺寸如图2所示。

踏板结构的面板为中密度板，面板上固定有A、B、C三根实木条，通过热熔胶与竹高跷模型固定。

参赛选手用热熔胶将参赛鞋固定于踏板上，踏板上设有4个直径为15mm通孔供穿绕系带（系带由组委会提供），以进一步固定参赛鞋（参赛鞋由各参赛队自备，建议选用类似轮滑鞋的可以保护踝关节的高帮鞋）。

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图2 踏板结构图

踏板与竹高跷模型固定后的模型整体高度应为300mm±5mm。如图3所示。在踏板与模型连接处的外侧（图3中的a、b处）允许增加构造物以进一步提高连结强度，构造物的高度不得超过10mm。

图3 模型整体图

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3 四.模型材料及工具

竞赛期间，组委会为各参赛队提供如下材料及工具用于模型制作。

1.竹材，用于制作结构构件。竹材规格及数量见表.

表 竹材规格及数量

竹材规格 竹材名称 数量

1250×430× 本色侧压双层复压竹皮 5张

1250×430× 本色侧压双层复压竹皮 6张

1250×430× 本色侧压单层复压竹皮 5张