第一届大学生结构设计竞赛
1 背景:
我国东南沿海地区人口稠密,经济发达,但也是遭受台风影
响最频繁,破坏最严重的地区之一。随着科技不断发展和技术逐
步成熟,城市建筑物主体受风灾破坏已呈大幅度降低趋势,但以
广告牌为代表的围护结构的破坏比例却呈一定上升趋势。
单立柱三面广告牌(如图 1)由于其自重轻,刚度小,且具
有大面积的偏心围护构造,使得该结构在风灾中极易发生弯扭破
坏;同时存在由于施工荷载和临时挂载的可能性,因此单面偏心
负重而对结构产生的潜在威胁也不容小觑。
2 总体模型
总体模型由鼓风机、加载台(含测距仪)和单立柱三面广告
图 1 单立柱三面广告牌
牌模型组成,如图 2 所示。
(a)正视图 (b)侧视图
图 2 总体模型(仪器未油漆,待修改)
2.1鼓风机与加载台布置
鼓风机型号为 CZR90,功率 750W,转速 2800r/min,风量 20m3/min,风压 1900pa。
鼓风机位于展牌右侧,出风口距离展牌 550mm,限位装置位于模型左侧和左后侧,示意图如图 3
所示。加载台由承载板,限位装置及相关支架组成,参考图 3。
图 3 鼓风机吹风处及限位示意图
2.2 单立柱三面广告牌模型
模型由底板和上部广告牌结构组成。
底板采用竹集成板材,标准尺寸 200mm×200mm,厚度约 10mm。
上部广告牌模型分为两个部分,即展牌部分与单柱部分,如图 4 所示。
图 4 展牌示意图
展牌部分:
1、平面为边长 800mm 的等边三角形,立面高 200mm。三立面全覆竹皮,展牌内部结构形式不
限。
2、模型检测及称重后,由抽签结果,将展牌面对限位装置面粘贴锡箔纸(共两面),粘贴方式如
图 4 主立面图。
单柱部分:单柱截面形式不限,满足以下要求:
1、柱投影面积不超过 50×50mm²。
3、柱底至展牌底面 600mm 高度的区域为净空区。
展牌顶面(高 800mm)设置加载区,加载区设置位置为边长向内部延伸 50mm,如图 4 俯视图。
3 模型制作要求
3.1 模型的加载台和底板由竞赛主办方统一提供,并在显著位置标注底板的自重(精确到 1g)。各参赛队不得对底板进行任何致重量改变的操作,如挖空、削皮、洒水等,否则视为违规。
3.2 模型的其余部分由参赛队制作。模型结构的所有构件、节点及连接部件均采用给定材料与粘结胶水手工制作完成。若模型中出现除指定材料外的任何材料视为违规。
3.3 由参赛队选择合适的竖向荷载(质量块)放置在加载区,加载过程中质量块脱落,结构或构件的破损或脱落,则视为失败。
3.4 模型应组装为整体,不允许存在机构性部件,且在净空区和模型限定范围外不得出现任何辅助构件(例如压杆、拉索等),否则视为违规。
3.5 结构模型采取现场制作的方式进行,制作时间约为 16 小时(具体时间见竞赛日程表)。
4 模型材料和制作工具
此处提到的模型材料和制作工具均由竞赛主办方统一提供。各参赛队伍不得使用非组委会指定的
其它任何材料,否则直接取消其参赛资格或比赛成绩。每队统一配发以下材料:
4.1 竹材
竹材规格及数量如表 1 所示,竹材参考力学指标如表 2 所示。
表 1 竹材规格及用量
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竹材规格 |
竹材名称 |
数量 |
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1250mm×430mm×0.50mm |
本色侧压双层复压竹皮 |
3 |
张 |
竹皮 |
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1250mm×430mm×0.35mm |
本色侧压双层复压竹皮 |
3 |
张 |
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1250mm×430mm×0.20mm |
本色侧压双层复压竹皮 |
3 |
张 |
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900mm×6mm×1mm |
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25 根 |
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竹条 |
900mm×2mm×2mm |
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25 根 |
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900mm×3mm×3mm |
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25 根 |
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900mm×6mm×3mm |
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25 根 |
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表 2 竹材参考力学指标
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密度 |
顺纹抗拉强度 |
抗压强度 |
弹性模量 |
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0.789g/cm3 |
150MPa |
65MPa |
10GPa |
20ml 的 502 胶水 4 瓶(用于模型制作),热熔胶,胶枪(仅用于模型柱底与竹板粘接)。
4.3 质量块(竖向荷载)
质量块有三种质量,分别是 5kg、7.5kg 和 10kg。,质量块长 580mm,宽 50mm,卡扣长 40mm,
示意图如图 5 所示。
图 5 质量块示意图
4.4 制作工具
美工刀(2 把),3m 卷尺(1 把),1m 钢尺(1 把),三角板(1 套),砂纸(4 张,粗砂、细砂各
2 张),锉刀(1 把)、剪刀(1 把)、手套(3 副)、签字笔(1 支)、铅笔(2 支)、橡皮(1 块)、圆规
(1 个)、钳子(2 把)。
红色油漆笔(1 支),用于标明迎风面。
5 模型检测及称重
5.1 模型尺寸不合格判定
符合以下情况之一者,判定该模型为不合格,不予加载,参赛模型加载项成绩为零:
(1) 结构总高度(计算至最高边缘)超出指定高度(800mm)±5mm;
(2) 柱净空高度(计算至展牌底部边缘)超出指定高度(600mm)±5mm;
(3) 结构单柱在净空区投影尺寸超过规定范围+3mm;
(4) 展牌部分边长超出指定长度(800mm)±5mm,上缘和下缘边长差超出±5mm;
(5) 展牌边(含竹皮)未保持平面直线,在自然状态下凹陷或凸起误差超出±3mm;
(6) 展牌立面部分封闭不严,出现漏封、孔洞、撕裂、破损。
(7) 柱投影截面未覆盖等边三角形的形心位置。
5.2 模型称重
模型整体称重后,减去底板重量,即为参赛模型的重量。
模型加载分两个阶段:
第一阶段:水平向偏心风荷载作用。
第二阶段:竖向偏心荷载作用。
6.1 加载方法
该阶段分二级工作:
第一级:抽签决定迎风面(展牌三立面,顺时针编号为 A、B、C 面),使用调节杆将模型迎风面
调节至正对鼓风机放置于加载台上,并固定。
第二级:将鼓风机开启,施加风荷载。
该阶段加载时间 30s(自鼓风机开启之时起算),模型不发生失效,则进入下一级加载。
该阶段分二级工作:
第一级:抽签决定加载面;
第二级:由参赛队指定加载一组质量块(5kg、7.5kg、10kg),并将质量块放置在加载面上,开始
加载。
该阶段加载时间为 20s(自参赛队员身体脱离质量块和模型起算)。
6. 2 评判标准
第一阶段加载时间 30s,第二阶段加载时间 20s,若不出现结构失效,则判定阶段加载成功,成绩
有效。
加载过程中,出现以下情况,则判定结构失效,终止加载,本级加载及以后级别加载成绩为零:
(1)结构发生整体倾覆、垮塌;
(2)梁、柱、板、支撑等构件弯折、断裂或脱落;
(3)第一阶段模型触发限位装置报警;
(4)模型在第一阶段加载过程中展牌未保持三角形的基本形态,局部存在较大变形;
(5)展牌蒙皮部分(含锡箔纸)出现撕裂、破损及孔洞。
7 评分项及评分标准
7.1 模型评分项及分值
模型评分项共五项,总分 100 分,其中包括:
(1)计算书以及设计说明——10 分
(2)结构选型与制作质量——10 分
(3)现场表现——5分
(4)风荷作用——45分
(5)竖向荷载作用——30分
7.2 评分标准
(1) 计算内容的完整性、准确性6分(2) 图文表达的清晰性、规范性4分
(1) 结构合理性与创新性 5分(2) 模型制作质量与美观性 5分
(1) 赛前陈述 3分(2) 现场答辩 2分
参赛模型第一阶段中始终未触发限位报警装置,M最小值(Mmia )者得分45 分,其余参赛模型
得分=45x (参赛模型Mmm值/被评模型M值)。其中,M值为参赛模型自重(g)。
参赛模型中K,最小值者得分30分,其余参赛模型得分=30x( 参赛模型最小K;值/被评模型K;值)。
其中,K;值按下列公式计算:
K;=M /1M; (1)
式中 -模型自重(g),
M,一质量块质量(kg)。
以上
根据各参赛模型的综合总评分从高分到低分确定获奖名次,并当场宣布竞赛结果。
8 计算书要求
计算书应包括以下内容:
(1) 赛题解读
(2) 结构选型分析及结构方案
(3) 构件尺寸
(4) 计算分析
(5) 必要的图纸
附件2:泉州信息工程学院科技竞赛经费预算审批表
项目名称 |
第一届大学生结构设计竞赛
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主办单位 |
泉州信息工程学院土木工程学院 |
级别 |
校级 |
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组织部门 |
结构社团 |
项目类型 |
新增项目 □ 延续项目 □ |
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参赛队数 |
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人数 |
200 |
竞赛形式 |
团 体 □ 个 人 □ |
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责任老师 |
蔡金宽 |
联系电话 |
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竞赛物品采购 |
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名称 |
数量 |
型号/规格 |
单价 |
总价 |
用途/说明 |
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横幅 |
2 |
1 |
100 |
200 |
比赛场地布置 |
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水 |
3 |
24*560ml |
36 |
108 |
比赛后勤 |
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奖品 |
6 |
1 |
50 |
300 |
奖状、奖杯 |
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其他 |
1 |
1 |
300 |
300 |
比赛其它需要 |
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总 计: |
1058 |
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其他费用 |
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(评审费、培训费等) |
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预计经费金额 |
申请金额 |
预借金额 |
结算日期 |
说 明 |
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908 |
908 |
908 |
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所在二级学院意见:
签 章: 日 期: |
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注:1、本表一式二份,二级学院(中心)存底一份,教务处统一汇总。
2、附科技竞赛项目文件、科技竞赛实施方案或科技竞赛指南。
3、本表按项目填写,明细栏不够填写可以另附后。
说明:预算要符合实际,不得铺张浪费。因赛项较多,在保障竞赛有序开展的前提下,要节俭。
物品仅限比赛使用物品,不包含竞赛奖品。