长安大学2016年结构设计大赛赛题_竹质塔结构

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）。

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.竹材名称数量表竹材规格及数量竹材规格1250×430×本色侧压双层复压竹5张皮6张1250×430×本色侧压双层复压竹皮5张1250×430×本色侧压单层复压竹皮注：竹材力学性能参考值：弹性模量×104MPa，抗拉强度60MPa。

胶水，10瓶（规格25克），用于模型结构构件之间的连接。

3.制作工具：美工刀（3把），1米钢尺（1把），三角板（2块），砂纸（10张），锉刀（1把）、剪刀（1把）、手套（3付）、签字笔（1支）、铅笔（1支）、橡皮（1块）。

1绪论大学生结构设计竞赛是教育部、财政部首次联合批准发文（教高函[2007]30号）的全国性9大学科竞赛资助项目之一。

大学生结构设计竞赛是一种培养创新意识、合作精神和工程实践的学科类竞赛，也是土木工程学科学生实践竞赛最高级别的赛事。

学生通过合理运用物理力学结合竹皮材料性能[1]等知识得到最终结构模型。

结构竞赛的发展有利于激发学生的主观能动性和独立性。

更有利于培养学生思维创造能力和实践动手能力。

2赛题简述本届大学生结构设计竞赛以应县木塔为依托，要求制作一座每层含8个挑檐加载点的三层木塔结构。

此外，木塔模型的尺寸还应保证处于规定的内外规避区范围内，且木塔各层外边界尺寸由低往高逐渐减小。

并规定在一定时间内完成模型制作。

其中外部挑檐和塔顶是比赛荷载加载点。

包括一级荷载的8个荷载点的竖向压力，主要是模拟木塔结构的抗压性能和抗拉性能。

二级荷载的2个荷载点的顺时针扭转力，模拟木塔结构的抗扭转性能。

三级荷载的1个荷载点固定方向的水平力，模拟木塔结构的抗拉性能。

每级荷载需维持10s 则算通过。

若在荷载期间模型出现垮塌或严重变形则算失败。

3杆件确定3.1杆件受弯性能分析以木塔整体结构上来看，梁的弯曲形变最大，若梁发生过度弯曲，则会导致模型整体发生形变，形变严重时甚至会导致模型垮塌。

当没有荷载时梁的下侧纤维受拉，上侧纤维受压。

从弯曲角度强度上考虑，合理的截面形状能够实现自身质量轻，抗弯能力强的特点。

经过多次的观察，发现矩形截面比圆形截面在相等的抗压环境下更加合理客观，且整体的质量相对较轻。

3.2杆件强度分析竹皮纸分为顺纹，横纹和斜纹三个方向，顺纹方向的抗拉强度，抗压强度最大，横纹方向最小。

顺纹的抗剪强度最小，而横纹最大，纹理交叉的相邻单板使得每个方向的强度都相对比较均衡，结合王汉坤[2]不同含水率对竹材的影响，表明得出当竹材中的含水率上升时，顺纹抗压、弯曲强度会下降，顺纹拉伸能力会加强。

但考虑模型在整体质量上有一定的要求，所以采用面板为单层竖纹竹皮纸每隔一定的间距横向设计竹制拉条，是面板竖向，横向强度都有均衡。

长安大学2016年大学生结构设计竞赛赛题竹质塔结构模型设计、制作与测试1.竞赛模型设计能够承受一定的竖向荷载和水平地震作用的竹质塔结构模型，具体结构形式不限，可为四根、六根或八根柱组成的框架式空间结构，也可为其他结构。

模型包括小振动台系统、上部塔结构模型和塔顶铁块三个部分，铁块通过热熔胶固定于塔顶，塔结构模型由参赛选手制作，并通过螺栓和竹质底板固定于振动台上，图1给出了一示意性结构图。

图1 模型立面示意图(单位：mm)2. 模型要求2.1 几何尺寸要求：(1) 底板：塔结构模型用胶水固定于模型底板上，底板为330mm×330mm×8mm的木板（如图2所示），底板用螺栓固定于振动台上。

(2) 模型大小：模型总高度应为900mm，允许误差为±3mm。

总高度为模型底板顶面至塔顶(模型顶面)上表面的垂直距离，但不包括塔顶铁块的高度。

模型顶面为平面，应满足安全放置铁块的要求。

模型底面尺寸不得超过220mm×220mm 的正方形平面，塔顶不得小于150mm×150mm的正方形平面，即整个模型需放置于该正方形平面范围内，可为等截面结构也可为变截面结构，模型底面外轮廓与底板边缘应有足够的距离以保证螺栓能顺利紧固。

模型的主要受力构件应合理布置，整体结构应体现“创新、轻巧、美观、实用”的原则。

图2模型底板示意图(单位：mm)2.2 模型及附加铁块安装要求：(1)利用热熔胶将附加铁块固定在塔顶上，可在顶层设置固定铁块辅助装置，但辅助装置和铁块不能超出塔顶范围且不能直接跟柱接触。

(2) 提供的铁块为底边150mm高50mm的长方体，重量约为8.83 kg。

3. 加载设备介绍结构模型采用第二代改进型WS-Z30小型精密振动台系统进行模拟水平地震作用的加载，考察模型承载力。

振动台系统的主要组成部分及相关参数信息如下：水平振动台：型号：WS-Z30-50指标：水平台尺寸：506×380×22mm，荷载：30kg，重量：11.5kg，材料：铝合金LY12。

附件一：长安大学xxxx年结构设计竞赛细则（一）题目承受运动荷载的桥梁结构模型设计（二）作品要求1.作品应力求有创造性,贴近实际、结构合理、制作精巧。

2.每个参赛队仅能提交一份作品。

3.完整的作品包括以下部分:①结构设计计算书。

包括荷载分析、内力分析、结构选型、计算简图、施工阶段验算、承载能力估算。

②施工架设设计方案。

结构方案图,包括主要构件、结点详图及材料表。

③结构模型(实物)。

要求模型制作符合设计制作要求并与计算书一致。

若修改模型,要求同时修改计算书。

4.作品由各参赛队命名。

作品名称必须健康向上、突出特点。

作品名称经组委会批准后生效。

５. 封面使用统一格式（附件三）（三）制作材料1.本届大赛的模型制作材料定为桐木、腊线和白乳胶。

组委会免费供给材料:桐木若干，腊线若干（限用于线索承重结构），白乳胶一瓶。

2.模型制作所用材料仅限于组委会所提供的材料。

允许对所给材料进行加工、组合。

如模型中采用任何非组委会提供的材料,一经查实,将取消参赛资格。

3.参赛队根据自己的初步设计向组委会提出增加材料要求,然后由组委会统一购买、发放。

（四）设计制作要求1.模型单孔跨越总长度大于1000mm。

安放支座的支撑架可以上下移动，可移动的最低位置为仪器顶板以下300mm，且以25mm为上下调幅单位，即支座距离仪器顶板可调整的竖向距离为25mm、50mm、75mm、……、300mm，调整误差在5mm范围以内。

2.模型在桥墩部位应沿竖向设置嵌固端（其重量计入模型总重）以锚固桥墩上部的角钢夹具，如附图所示。

沿横桥向，角钢夹具通过贯通其两侧边的两列螺栓实现紧固作用，两列螺栓孔间净距180mm，最大嵌固深度100mm。

沿顺桥向，该夹具两端角钢内侧壁间距在0～50mm范围内可调。

3.模型在行车过程中应至少保证一个宽120mm×高300 mm的净空。

4.模型在加载仪器上的安装固定不得使用除模型本身以外的任何物品,但可以用组委会提供的直尺、三角尺,吊锤等工具辅助安装。

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。

长安⼤学构造习题汇总地层接触关系和原⽣构造⼀、选择题1.地层产状符号“35°°”中的35°代表A.地层的⾛向B.地层的倾向C.地层的倾⾓2.倾斜岩层层⾯与⽔平⾯的交线为该岩层的A.⾛向B.倾向C.没有特定意义的⼏何线3.在垂直于地层⾛向的断⾯上测得的地层倾斜⾓度是地层的A.视倾⾓B.斜倾⾓C.真倾⾓4.线状构造的产状要素是A.倾伏⾓B.倾伏向C.A和B5.地层的⾯向（facing）向下表明地层A.正常B.倒转C.直⽴6.当地层倾向与地形坡向相反时，地层出露界线与地形等⾼线A.同向弯曲，地形等⾼线弯曲曲率较⼤B.同向弯曲，地形等⾼线弯曲曲率较⼩C.反向弯曲7.⼀套地层遭受构造变形和隆升剥蚀后再接受沉积，形成⼀套新的地层，这⼆套地层之间的接触关系是A.整合B.平⾏不整合C.⾓度不整合8.交错层中斜层理与主层理相切的⽅向指⽰地层的A.顶⾯B.底⾯C.褶皱⾯9.递变层理由底部向顶部沉积物的粒度A.由细变粗B.由粗变细C.没有明显变化10.滑塌构造是A.次⽣变形B.成岩后变形C.软沉积物变形⼆、简答题11.⽤侧伏向和侧伏⾓能否独⽴表⽰线状构造产状？12.在“V”字型法则中，假设岩层以位于层⾯上的⽔平轴旋转，那么，当岩层由⽔平旋转⾄倾斜，再旋转⾄直⽴，岩层的出露界线将会发⽣怎样的变化？13.能否⽤计算机可视化技术实现“V”字形法则的数字模拟？如果可以，实现的途径是什么？14.在地质图和剖⾯图上，如何识别平⾏不整合和⾓度不整合？15.平⾏不整合和⾓度不整合的形成过程及其地质意义。

16.确定⼆套岩层是否为不整合关系，研究区是否需要⼀定的⾯积？为什么？不整合类型的变化反映下伏岩层可能经历了怎样的地质过程？* 应⼒⼀、选择题1.作⽤在物体边界⼀定⾯积范围内的接触⼒称作；作⽤在物体内部的每⼀个质点上，与围绕质点邻域所取空间包含的物质质量有关的⾮接触⼒称作。

A.体⼒，⾯⼒B.⾯⼒，体⼒C.作⽤⼒，重⼒2.如下图中所⽰，其中、和p分别表⽰A.合应⼒、主应⼒、剪应⼒B.正应⼒、剪应⼒、合应⼒C.剪应⼒、合应⼒、主应⼒3.单元体三个正交截⾯上的剪应⼒分量都为零，即没有剪应⼒作⽤⽽只有正应⼒作⽤时，该应⼒称为；三个截⾯称为。

第一届结构设计大赛一、主题：创新协作交流文化二、宗旨：倡导和发扬学子“笃实格致、创新求实”的精神，培养和锻炼大学生的实践能力和创新精神，要求参赛学生综合应用结构和美学等多方面知识，自主进行模型结构的设计和制作。

三、口号：结构有形创意无限四、大赛组织机构：1、承办单位：2、协办单位：五、参赛对象：我校各院系在籍本科生。

六、竞赛题目：1、本届大赛分：规定赛题组和自由创作组。

2、规定赛题组比赛的题目为“承受竖向静压荷载的结构模型设计”。

3、自由创作组比赛不限赛题。

七、竞赛形式：规定赛题组：参赛者均以竞赛小组形式组队参加，各队队员在3到4名之间；鼓励学生跨年级、跨专业组队参加。

自由创作组：参赛者可以以小组形式组队参加也可以单独参赛，各队队员人数不限；鼓励学生跨年级、跨专业组队参加。

八、报名方式及时间安排报名时间：4月13日——4月20日咨询电话：第一届结构设计大赛组委会第一届结构设计大赛细则规定赛题组：承受竖向静压荷载的结构模型设计1、参赛要求(1)完整的结构设计大赛应包括理论设计方案和结构模型两部分。

(2)每个参赛队只能提交一份作品，并给出团队名称和作品命名。

(3)参赛队由3-4人组成，鼓励学生跨年级、跨专业组队参赛。

每位学生只允许参加一个参赛队，各参赛队应独立设计、制作。

(4)各参赛队必须在规定时间和地点参加大赛活动，缺席者作自动放弃处理。

2、理论方案要求(1)结构设计理论方案内容包括：方案图和计算书。

方案图包括若干结构图及主要构件、结点详图；计算书包括荷载分析、内力分析、结构选型、计算简图、承载能力估算等。

（大一大二学生可适当放宽要求，但也必须做）(2)理论方案要求：第一页为300字左右的摘要，其后为方案图和计算书。

各页面上均不得出现参赛队伍和个人的姓名，否则取消理论方案评审资格。

(3)参赛队必须在规定时间将理论方案交到土木工程学院，逾期作自动放弃处理。

送审的理论方案包括以下内容：用A4复印纸打印、装订的方案设计与理论分析文本一式3份；方案设计与理论分析的电子文档以文件夹（组号-团队名称-队长姓名）的形式发到大赛邮箱。

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1200mm×800mm，厚度16mm，柱底平面轴网尺寸为900mm×600mm，板面刻设各限定尺寸的界限：（1）内框线：平面净尺寸界限，850mm×550mm；（2）中框线：柱底平面轴网（屋盖最小边界投影）尺寸，900mm×600mm；（3）外框线：屋盖最大边界投影尺寸，1050mm×750mm。

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）必须在平面净尺寸（850mm×550mm）之外，且满足空间检测要求。

（即要求柱设置于四角175mm×125mm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）。

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 承台板承台板采用竹集成板材，标准尺寸1200mm×800mm，厚度15mm，柱底平面轴网尺寸为900mm×600mm，板面留设各限定尺寸的界限。

承台板板面标高为±0.00。

图-2 承台板平面尺寸图2.2 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，平面净尺寸范围（850mm×550mm）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900×600mm，也不大于1050×750mm，见图-3。

不需制作屋面。

图-3 屋盖结构尺寸图2.3 支承结构仅允许在4个柱位处设柱（图-2中阴影区域），柱及其部件不得侵入所要求的平面净尺寸（850mm×550mm）范围内，且其余位置不得设柱。

柱截面形式不限。

柱间范围内+0.300标高以下不能设置支撑。

柱顶标高不超过+0.425。

柱脚与承台板的连接采用胶水粘结。

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-4 结构剖面图A图-5 结构剖面图B3 模型制作要求3.1 模型的承台板由竞赛主办方统一提供，并在显著位置标注承台板的自重（精确到1g）。