【2017年整理】试题结构设计大赛.doc

第四届全国大学生结构设计竞赛 赛题 第四届全国大学生结构设计竞赛委员会 2010. 6. 30 赛题名称：体育场悬挑屋盖结构 竞赛模型 竞赛模型为体育场看台上部悬挑屋盖结构，采用木质材料制作，具体结构形式不限。模型包括下部看台、过渡钢板和上部挑篷结构三部分。其中前两部分由承办方提供挑篷结构由参赛选手设计制作，并与连接。图1给出一示意性结构形式。 图1示意性悬挑屋盖结构 模型要求 2.1 下部看台及过渡钢板 看台尺寸600mm×800mm（800mm为悬挑方向），高0mm，剖面呈梯形，顶部宽150mm（如图2所示）。看台顶部设有过渡钢板厚10mm，平面尺寸150mm×600mm。板上设有图2的螺栓孔，用于固定挑篷结构。 2.2挑结构 挑结构包括支承和两部分。支承由木条制成，形式不限。围护采用0g布纹纸，由承办方提供，各队自行裁剪粘贴。要求围护在外观上必须全部覆盖上部及背部区域（见图3）。围护可探出支承边缘，但其最大探出长度不得大于20mm。 图2 看台平面图及剖面图 图3 悬挑结构示意 为保证竞赛的公平性、合理性可操作性，对几何尺寸做如下限定： 在距挑前缘60mm区域内（图4中的A点），必须保证屋面平坦，不得有明显倾斜和弯曲，以便竞赛过程中的加载与测量； 挑结构上弦前缘（即图4中的A点）不得低于0mm，在挑结构的下（即图4中B点以下以右区域）不得出现任何构件 3）屋前缘最低点不低于后的最高点图4中的A点点。 图4 尺寸限值图中括号内数字为相对于O点的坐标加荷方式 采用在悬挑屋盖上加竖向静载和风荷载的方式考各队模型的刚度和承载力。 3.1 荷载施加 1）在距悬挑屋盖前缘50mm处施加一重物加载条，测量屋盖前端的竖向位移（见图5），记为d1。钢质，截面20mm×20mm，长600mm，重约1.88kg沿2）在悬挑屋盖前1m处设置一鼓风机，进行两档风速加载，第一档为9m/s，第二档为12m/s。测量并记录9m/s风速下屋盖前端的位移时程（见图6），结构的风振极值响应，记为d2。 3）进行12m/s风速加载，考模型的极限承载能力，模型出现损坏即视为比赛失败。 注：模型损坏的标为模型任何构件（包括）发生明显破损。 图5 屋盖前缘加载位置和测量位置俯视图 图6 模型及鼓风机位置示意图3.2 位移测量 采用非接触式测量方式，共两个位移测量点，同时记录，位置如图5所示。，每个时程记录中的前3个位移平均作为的风振极值响应取两点作为考核指标记为d24. 模型制作材料及 4.1 模型制作材料及工具 竞赛期间，承办方为各队提供如下材料及工具用于模型制作。 木材：长度1250mm，截面有2mm×2mm、2mm×4mm、2mm×6mm，4mm×6mm；1mm×5mm；木材力学性能参考值：顺纹弹性模量1.0×104MPa，顺纹抗拉强度30MPa。 g/m2布纹纸、M4螺栓（无垫片） 胶水：502胶水 制作工具：美工刀、钢尺、砂纸、锉刀、改锥、小型锯子等。 另，承办方还提供公用的砂轮机、打孔机等。 新型节能低噪声轴流风机 型号 SF7-4 厂家 上海金蓝机电设备成套有限公司 功率 3kW 转速 1400n/min 风量 2500m3/h 风速 23m/s 全压力 340Pa 5. 模型安装、加载及测试步骤 5.1赛前准备 A. 模型称重：将制作好的模型（不含支座螺栓）在未连接过渡钢板前称重（精度0.1g），螺栓按每个2g另计，最后将称重结果与螺栓重量累加，作为考核模型重量的依据。 B. 将模型安装在过渡钢板上，等待场。 C. 得到入场指令后，迅速将模型及过渡钢板抬进场内，固定在看台上，准备进行。 D. 以上过程由各队自行完成，赛会人员负责监督、标定测量仪器和记录。如在此过程中出现模型损坏，则视为丧失比赛资格。 5.2 加载及测试步骤 A. 参赛队代表进行1分钟陈述，之后评委提问1分钟。 B．将重物加载条缓慢放在屋盖上指定位置处，等待15秒结构变形稳定后，根据位移计上的示数记录位移值（精度0.1mm）。 C. 取下重物加载条，重新标定位移计，然后启动风机两档风，并通过位移计进行实时记录。 D. 如在以上过程中出现模型损坏，则视为比赛失败。 6. 评分标准 （一）结构评分按总分100分计算，其中包括： A. 计算书及设计图 10% （共10分） B. 结构选型与制作质量 10% （共10分） C. 现场表现 5% （共5分） D. 结构重量