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2015南华大学结构模型设计大赛题目_初赛

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城市建设学院第九届结构设计大赛(初赛)

（一）、竞赛题目

承受颗粒冲击的四柱支撑纸质结构模型设计

（二）、竞赛目的

其主要目的是考察模型承受颗粒冲击与分布荷载的能力。使学生通过竞赛活动获得结构承载能力与散体物质装载过程中的相关力学知识，如：结构承受分布荷载时的变形，颗粒冲击荷载下结构反应，散体物质装载形成的分布荷载及其对结构的影响等。

(三）、竞赛内容

设计承受颗粒（额定总重量与单颗大小）冲击的带四柱支撑纸质结构模型，结构类型不限。

1、模型设计：理论分析（含设计说明书、方案图、计算书）。

2、模型制作：在规定时间和地点完成结构模型现场制作。

3、模型测试：模型尺寸与模型质量测量，模型承重性能测试。

(四)、竞赛要求

1、模型设计基本要求

（1） 模型尺寸要求：结构模型按照空间直角坐标投影限制，具体要求如下：

模型长度为300mm≤l≤400mm，宽度300mm≤b≤400mm，模型总高度限制为h≤130mm，其中柱脚高度≥30mm。整个模型在柱脚高度范围内不能有其它构件。

模型尺寸示意图如图1所示。

图1.a 模型空间示意图

图1.b 模型侧面示意图

图1.c 模型尺寸示意图

（2）模型重量要求：模型总质量不得超过600.0g。

（3）模型设计文件要求

① 设计文件内容：设计文件包括设计说明书、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和主要构件详图；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 设计文件装订：文件用A4纸打印，按目录、设计说明书、方案图和计算书的顺序编排装订；封面必须注明作品名称、参赛班级、参赛队员姓名。为便于评审，封面采用活页（可用少量双面胶与正文粘贴）；

③设计文件一式两份，于现场报到时交到竞赛组委会，否则作自动弃权处理。

(五)、模型制作基本要求

1、模型制作材料

由竞赛组委会统一提供相同规格的竞赛模型制作材料A0白卡纸和普通耐水l

b h 柱脚高 模型高

h 快干型乳胶，白卡纸和乳胶规格如表1所示，每组分发白卡纸2张，乳胶1瓶，如不够可适当增加。

表1 模型材料

材料名称 规格 重量 备注

A0白卡纸 787mm×1092mm 约216g/张 俗称A0正度250

普通耐水快干型乳胶 400g/瓶 执行标准 HG/T2727-95

GB18583-2001

2、模型制作要求

（1）制作的结构模型必须与提交的设计文件一致；

（2）模型设计时，应考虑模型直接放置在四根支撑杆上，不能使支撑杆在加载过程中承受水平力；

（3）加载成功的模型需拆卸开检查是否使用其他材料，一旦发现将取消比赛成绩并通报批评。

(六)、加载装置与加载要求

1、模型加载测试装置

本次竞赛加载颗粒额定总重量为40kg，加载用的颗粒为钢珠，钢珠直径为30mm，每颗重约为110g。加载测试装置效果图如图2所示，加载测试装置由四部分所组成。

第一部分为装载钢珠用的漏斗装置。漏斗侧壁由四块有机玻璃板制作，每一块侧壁与水平面的夹角均约为45°，漏斗下方的钢珠出口外包尺寸为170mm×170mm，内部净尺寸为150mm×150mm。钢珠出口内有一阀门，该阀门到模型支撑面的距离为720mm。

第二部分为支撑模型的支撑台装置。支撑台装置底面支撑在电子台秤的台面上，支撑台装置顶面有四个六角螺栓作为支撑杆，供模型放置。六角螺栓的内切直径为15mm，四个螺栓中心形成一个边长为300mm的正方形，螺栓顶面到漏斗出钢珠位置为720mm。

第三部分为称重装置。称重装置为为普通的电子台秤，精度为10g。

第四部分为位移超限测量装置。位移超限测量装置由安全光幕传感器和蜂鸣报警器（图中未示出）组成。安全光幕传感器共发射10条红外线，红外线水平间距为40mm。红外线到螺栓顶部的初始距离为30mm，当模型加载时挠度超过60mm时，达到阻碍红外线穿过时，蜂鸣报警器会持续报警（闪光并鸣叫）。

图2 加载测试装置效果图

2、模型加载方式

通过漏斗内钢珠一次性冲击加载，加载总重量为40kg。模型如果无法盛住所有钢珠，则多余钢珠流入加载装置下部的回收装置内。加载后保持20秒，称取模型及所盛钢珠的总重量Ga，则装载重量G=Ga-Gm(Gm为模型重量，单位均为g)。

3、加载及测试步骤

参赛队员先将模型安放在加载装置上，然后一次性加载完漏斗内的40kg钢珠。每个队的比赛时间控制在12分钟以内。加载全过程，位移报警装置均处于开启状态。因钢珠下落引起间歇性或短暂性报警，不属于加载失效。加载步骤如下：

(1)参赛队员戴上安全帽，按住钢珠出口处的阀门，保持漏斗开关为关闭状态直到开始加载；

(2)参赛队员其中两人倒入钢珠（可要求工作人员协助）；另外一队员同时撑住整个加载台，保证加载台的平衡，直到钢珠冲击完模型；

(3)钢珠倒入完成后，参赛者队员放置模型，调整模型位置，并将电子台秤数据清零；

(4)工作人员打开蜂鸣器开关，检查蜂鸣器是否能正常工作；

(5)示意工作人员准备工作完成，可以进行加载；

(6)参赛队员松开钢珠出口处阀门进行冲击加载；冲击完成后，工作人员立即进行20s计时。

(7)20s稳定计时后，工作人员记录荷载数据，记录蜂鸣器是否持续报警，记录模型是否坍塌，记录模型是否接触加载台四周；

(8)工作人员关闭蜂鸣器开关；

(9)参赛队队长对加载结果签字确认，并保留一联，另一联由工作人员送至成绩记录处。

(10)工作人员卸去钢珠，整个加载过程完成。

(11)每个队的比赛时间控制在12分钟以内。

4、关于加载的注意事项

（1）装载钢珠时由加载队员按住阀门开关，以避免钢珠在未准备好加载时意外漏出。

（2）加载过程由参赛队伍自己完成，一次性快速打开阀门加载，中间不得停顿。

(七)、模型合格性评审

1、模型质量由电子天平称量，精确到0.1g；质量超过规定的模型不得参与加载。

2、模型外观尺寸由钢尺测量，精确到1mm，模型尺寸超出限制的模型不得参与加载。

(八)、竞赛评分细则

总分按100分制计，包括结构体系与模型制作、理论分析和加载试验等三方面。

1、结构体系与模型制作（10分）

根据模型结构的构思、造型和结构体系的合理性、实用性和创新性，以及模型制作工艺情况评分。评分前每件结构模型的，只标注由竞赛组委会统一提供的分组序号。结构体系与模型制作最高为10分，最低为5分，由竞赛专家评委组在结构模型加载前进行评定。 评分方式：去掉一个最高分和一个最低分后，得分为余下评委评分的平均值，精确到0.01。

2、理论分析（10分）

按设计说明书、方案图和计算书内容的完整性、正确性评分。理论分析最高为10分，最低为5分，由竞赛专家评委组在结构模型加载前进行评定。

评分前每件结构模型的设计资料隐去任何有关参赛队的信息，只标注由竞赛组委会统一提供的分组序号。

评分方式：去掉一个最高分和一个最低分后，得分为余下评委评分的平均值，精确到0.01。

结构体系与模型制作、理论分析两项评分均在加载前评比。模型重量、模型尺寸不符合设计制作要求的，或参赛中有其他违规现象的将直接淘汰，不进入加载试验阶段。

3、加载试验（80分）

（1）加载过程中，如果出现下列任一情况，将视为加载失败，项目不得分：

1）模型出现了题目中明确给出的违规设计；

2）荷载加上去后20秒以内（含20秒）模型坍塌；

3）荷载加上去后20秒以内（含20秒）模型未坍塌，但位移报警器因模型竖向挠度过大处于连续报警状态，或模型接触到加载装置的围护部分；（此时应记录加载状态与数据，以便成绩取用）

4）竞赛专家评委组认为失效的其他情形。

（2）完成加载试验的模型，按以下方法计分：

1）模型重量分'1S：1maxS为参赛结构模型中最大荷重比，其他参赛模型得分

'111max100SSS，其中，1S值按下列公式计算值：）g（模型重量）g（装载重量1mGGs

2）参赛结构模型加载试验总得分

%80'1ss

4、综合计分

总分(≤100)=结构体系与模型制作(≤10)+理论分析(≤10)+荷载试验(≤80)，精确到0.01。

(九)、奖项评定

由竞赛评比委员会制定统一的竞赛规程，并对竞赛结果进行现场评判，确保竞赛工作公正、公平、公开。进入决赛的作品数量按比赛成绩取总参赛队伍的前50%

根据各参赛结构模型的总分从高分到低分确定获奖名次，当加载成功模型数少于奖项数时，则从位移超限但未坍塌模型中按加载荷重比从高到低取用，并当场宣布竞赛结果。当总分相同时以荷载试验得分高者排先。

(十)、其它

(1)本竞赛规程由竞赛组委会负责解释。

(2)竞赛过程出现的争议由竞赛专家评委组裁决。

南华大学第七届暨城市建设学院第九届大学生结构设计竞赛组委会

2015年4月

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第九届全国大学生结构设计大赛初步赛题

第九届全国大学生结构设计大赛初步赛题

1 第九届全国大学生结构设计大赛初步赛题

（征求稿2015.2）

一、赛题背景

七七事变以后，日军迅速占领了中国北方的京津地区、南方的广东、汉口、上海、南京等华中、华东和华南地区，包括了中国主要的大城市、95%的工业、50%的人口。更为重要的是，中国沿海几乎所有的港口都落入了日本人的手中。武汉会战以后，中日双方进入战争的相持阶段。战争变成了消耗战。对于中国来说，物资供应问题此时显得异常严峻起来。

滇缅公路于1938年开始修建，公路与缅甸的中央铁路连接，直接贯通缅甸原首都仰光港。滇缅公路原本是为了抢运中国在国外购买的和国际援助的战略物资而紧急修建的，随着日军进占越南，滇越铁路中断，滇缅公路竣工不久就成为了中国与外部世界联系的唯一地面运输通道。

滇缅公路修建之难，难在公路经过的80%的路段是崇山峻岭。由于抗战形势的日益紧迫，滇缅公路的很多路段只好边勘测边施工。有经验的工程技术人员在战前就十分缺乏，抗战开始后，这个问题就更加尖锐了。况且滇缅公路将要从云南边境地区流行“瘴气”的地区经过，更就成了招募工程技术人员的一个大问题。滇缅公路沿线近30个县的劳工约20万人被征集来到公路上。这些人中，有大部分是老人、妇女和孩子，因青壮年大部分都应征入伍了。这可能是世界上最奇特的一只筑路大军，这里有各种各样的民族，他们穿着用蓝色土布制作的衣服，其中只有很少的男人是壮劳力，其它都是妇女和老头以及很多很多的孩子，孩子们都带着自家的宠物：狗、鸡和长尾巴的小鹦鹉。在傣族地区，那些跟着大人来做工的孩子还带着猴子。1938年8月底，经过20万人的艰苦努力，全中国甚至全世界瞩目的滇缅公路终于通车了。9月2日，《云南日报》发表社论，题目是《滇缅公路修完了》。当时，国统区内的几乎所有报纸都报导了这个极其鼓舞人心的消息，它也震惊了全世界。美国驻华大使在途径滇缅公路赴重庆后曾说：此次中国政府能于短期内完成此艰巨工程，此种果敢毅力与精神，实令人钦佩。且修筑滇缅路，物资条件异常缺乏，第一缺机器，第二纯系人力开辟。全靠沿途人民的艰苦耐劳精神，这种精神是全世界任何民族所不及的。

第七届全国大学生结构设计竞赛赛题精简版

第七届全国大学生结构设计竞赛赛题精简版

百度文库

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）。

百度文库

2

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

百度文库

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

结构设计大赛赛题

结构设计大赛赛题

2014第二届湖北省大学生结构设计竞赛

第 1 页/共 4 页

2014年第二届湖北省大学生结构设计竞赛赛题

大跨结构的施工

1 命题背景

结构在施工过程中的受力状态与结构在施工完成后正常使用过程中的受力状态是不完全一样的，甚至差异会比较大。有些情况下，设计人员只针对后者进行相应的设计，前者被一定程度的忽视了，从而造成事故，或者事故隐患。因此结构在施工过程中的状态及其响应必须得到工程师的重视，要求施工过程安全可控，建成后的结构内力和线型分布满足设计，同时也提倡设计时尽量考虑可能的施工过程影响。

本届结构设计竞赛赛题以体现结构的施工过程为宗旨，希望通过结构模型的设计、制作与荷载试验，了解结构在施工过程的受力特点和破坏特点，探求提高结构施工安全性能的措施。

2 模型要求

图1 模型与加载装臵示意图（单位：mm）

如图1所示，竞赛模型为允许有中间临时支承的大跨结构模型，采用纸质材料制作，具体结构形式不限。图1中临时支撑两侧的模型加载区域内放臵铁块施加竖向荷载。 2014第二届湖北省大学生结构设计竞赛

第 2 页/共 4 页

2.1 几何尺寸要求

（1）在中间临时支承存在时，模型为双跨，净跨长均为550mm，模型总长度不小于1500mm。模型与左右支座的搭接长度不小于150mm。

（2）模型的宽度不大于300mm，高度不大于400mm。

（3）模型a、b处铁块的承台或挂篮（计入模型总质量）自行设计，铁块的尺寸为200mm×50mm×30mm（质量约为2.355kg）。

2.2 安装要求

模型可以通过钢压条固定在支座顶板上，选手须自行设计连接方案（仅限于提供的材料），使模型可靠地固定在左右两端支座顶板上。两端支座顶板尺寸均为400 mm × 300 mm ×

7 mm（长×宽×厚），共有7 × 5个带螺纹M5螺栓孔，孔距为50 mm，尺寸详见图2a；钢压条与支座采用M5螺栓（螺栓长度为2～5cm）连接，共提供8根钢压条，尺寸详见图2b。

第三届结构设计大赛赛题

第三届结构设计大赛赛题

西安工业大学第三届结构设计大赛

（比赛说明书）

结

构

制

作

建筑工程学院科协

2015年3月18号

第三届结构设计大赛比赛细则

（桥梁承重）

一、参赛说明

1. 参赛要求

各参赛队应独立设计、制作，桥梁承重组只允许每位参赛者参加一个队。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。

每个参赛队只能提交一份作品，作品必须命名，模型名称应健康向上、突出特点，名称经组委会验证批准后生效。

各参赛队必须在规定时间内完成模型制作，迟交作品者作为自动弃权处理。

组委会将对所有参赛作品进行初审，对不符合要求的作品直接予以淘汰。

2. 方案设计与理论分析要求

内容应包括：设计说明书

设计说明书应包括对方案的构思、布局、功能、结构选型及其他有特色方面的说明；文本封面要求注明作品名称、参赛学生姓名、学号、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队和个人的信息，否则取消参赛资格。 参赛队必须提交方案设计与理论分析文本的电子文档一份，并标明参赛队名和作品名称；同时用A4纸打印一式五份，在规定时间交到竞赛组委会，逾期作自动放弃处理。

二、模型设计要求

1.设计制作

模型结构设计符合赛题要求，各参赛队设计、制作模型仅限于使用所发材料（数量可根据模型进行自行增减），允许对所给材料进行适当加工、组合。

2.制作材料

组委会将统一提供美工刀、白卡纸、乳白胶等种材料以及工具：

3.模型重量

结构模型的总重量不超过500克，超过者不能参加比赛。

4.模型尺寸

模型的纵桥向长度要求在区间（800，810）mm范围内，纵桥向宽度要求在（90，100）mm 范围内，模型具体长度尺寸拟定请参考实验平台示意图。模型最高点与最低点之间垂直距离不得超过500mm，从桥面层上开始计算，面层以下结构高度不得超过200mm。并且桥梁主梁两端各留出27mm距离，此位置上不附加任何结构，供给桥梁固定使用。不符合要求的模型直接取消比赛资格。