全國大學生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽賽題

1、第十屆全國大學生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽賽題大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)1賽題背景隨著國民經(jīng)濟的高速發(fā)展和綜合國力的提高， 我國大跨度結(jié)構(gòu)的技術(shù)水平也 得到了長足的進步，正在趕超國際先進水平。改革開放以來，大跨度結(jié)構(gòu)的社會需求和工程應(yīng)用逐年增加，在各種大型體育場館、劇院、會議展覽中心、機場候 機樓、鐵路旅客站及各類工業(yè)廠房等建筑中得到了廣泛的應(yīng)用。借北京成功舉辦2008奧運會、申辦2022冬奧會等國家重大活動的契機，我國已經(jīng)或即將建成一大 批高標準、高規(guī)格的體育場館、會議展覽館、機場航站樓等社會公共建筑，這給 我國大跨度結(jié)構(gòu)的進一步發(fā)展帶來了良好的契機，同時也對我國大跨度結(jié)構(gòu)技術(shù)水平提出了更高的要求。2總體模型總體模型

2、由承臺板、支承結(jié)構(gòu)、屋蓋三部分組成（圖 -1）。加載區(qū)域圖-1模型三維透視示意簡圖2.1承臺板承臺板采用優(yōu)質(zhì)竹集成板材，標準尺寸1200mm800mm，厚度16mm，柱底平面軸網(wǎng)尺寸為900mm600mm，板面刻設(shè)各限定尺寸的界限：（1）內(nèi)框線：平面凈尺寸界限，850mrK 550mm；（2） 中框線：柱底平面軸網(wǎng)（屋蓋最小邊界投影）尺寸，900mm600mm；（3） 外框線：屋蓋最大邊界投影尺寸，1050mm X750mmo 承臺板板面標高定義為土 0.00。圖-2承臺板平面尺寸圖2.2支承結(jié)構(gòu)僅允許在4個柱位處設(shè)柱（圖-2中陰影區(qū)域），其余位置不得設(shè)柱。柱的任 何部分（包括柱腳、肋等）必須

3、在平面凈尺寸（850mmx 550mm）之外，且滿足 空間檢測要求。（即要求柱設(shè)置于四角175mm 125mm范圍內(nèi)。）柱頂標高不超過+0.425 （允許誤差+5mm），柱軸線間范圍內(nèi)+0.300標高以 下不能設(shè)置支撐，柱腳與承臺板的連接采用膠水粘結(jié)。2.3屋蓋結(jié)構(gòu)屋蓋結(jié)構(gòu)的具體形式不限，屋蓋結(jié)構(gòu)的總高度不大于125mm （允許誤差+5mm），即其最低處標高不得低于0.300m，最高處標高不超過0.425m （允許誤 差 +5mm）o平面凈尺寸范圍（850mmx 550mm）內(nèi)屋蓋凈空不低于300mm，屋蓋結(jié)構(gòu) 覆蓋面積（水平投影面積）不小于900X300mm,也不大于1050X750mm,見

4、圖-3。 不需制作屋面。屋蓋結(jié) 構(gòu)覆蓋面積（水平投 影面積）不小于900600mm，也不大于 1050X750m m。但不限定屋蓋平面尺寸是矩形，也不限定邊界是直線。屋蓋結(jié)構(gòu)中心點（軸網(wǎng)900X300mm的中心）為撓度測量點。2.4剖面尺寸要求模型高度方向的尺寸以承臺板面標高為基準，尺寸詳見圖-4、5450丄450崔度開點屋蓋結(jié)枸的最天尺+o冥圖-4結(jié)構(gòu)剖面圖ASys72440mm，臺面高度720750mm。5模型凈空檢測及稱重5.1模型凈空間檢測用標準凈空模塊（850mm長550mm寬X300mm高）沿縱向及橫向穿越模型 內(nèi)部，如不能通過，貝U視為模型不合格。5.2屋蓋平面尺寸及高度檢測用激

5、光水平儀和卷尺檢測屋蓋平面尺寸及高度，滿足下列要求之一者視為不 合格。（1） 屋蓋平面尺寸最大處超過允許值（1050、750） +10mm （每側(cè)+5mm）;（2） 屋蓋平面尺寸最小處超過允許值（900、600） -10mm （每側(cè)-5mm）;（3）屋蓋厚度超過允許值（125mm） +5mm。5.3模型稱重模型整體稱重后，減去承臺板及測試附件（鋁片）的重量，即為參賽模型的 重量Mi。6模型加載及評判6.1加載方式模型加載米用靜加載的形式完成，所加荷載為屋面全跨均布荷載，荷重用軟 質(zhì)塑膠運動地板模擬。6.2加載準備（1）模型置于加載臺上，調(diào)試位置。使位移計激光投射于鋁片中心直徑為 10mm 的圓

6、痕區(qū)域內(nèi)，完成定位。（2）調(diào)整激光位移計高度。使激光位移計底面至鋁片中心的垂直距離為 10025mm 范圍內(nèi)。（3）布置攝像頭。模型凈空范圍內(nèi)設(shè)置攝像頭，觀測受力過程中結(jié)構(gòu)的變形。6.2 加載過程先鋪屋面材料， 作為預加載，然后位移計讀數(shù)清零。 模型加載分為兩個階段：6.2.1第一階段：標準加載14kg （七張膠墊）（1先加第一級，6kg （三張膠墊逐張加載），完成后持荷 20秒，測試并記 錄測試點撓度值。（2）再加第二級，8kg （四張膠墊逐張加載），完成后持荷 20秒，測試并記 錄測試點撓度值。第一階段加載時的允許撓度為 w =4.0mm。6.2.2 第二階段：最大加載第二階段的最大加載量

7、由各參賽隊根據(jù)自身模型情況自行確定， 可報兩個級 別（定義為第三級和第四級），并應(yīng)在加載前上報。荷載級別為膠墊的數(shù)量（即 2 kg的倍數(shù)）。（ 1）先加第三級，按上報加載量一次完成加載，持荷 20秒，如結(jié)構(gòu)破壞，終 止加載，且本級加載量不計入成績；如結(jié)構(gòu)不破壞，繼續(xù)加載。（2）再加第四級，按上報加載量一次完成加載，持荷 20秒，加載結(jié)束。如結(jié) 構(gòu)破壞，本級加載量不計入成績； 如結(jié)構(gòu)不破壞， 本級加載量計入成績； 第二階段加載時不進行撓度測試。6.2.3 加載過程由參賽隊隊員完成。6.2.4 自預加載開始，至加載結(jié)束，時間控制在 6分鐘以內(nèi)。 （第四級加載后的持荷時間不計入 6分鐘內(nèi)）6.3 評

8、判標準6.3.1 第一階段加載過程中， 出現(xiàn)以下情況，則終止加載。本級加載及以后級別加載成績?yōu)榱悖吹诙壖虞d出現(xiàn)此情況，加載項成績算第一級加載成功的成績）；（ 1）模型結(jié)構(gòu)發(fā)生整體傾覆、垮塌；（ 2）屋面桿件脫落；（3）撓度超過允許撓度限值w的1.10倍。6.3.2第二階段（1）加載過程中，若模型結(jié)構(gòu)發(fā)生整體傾覆、垮塌，則終止加載，本級加載 及以后級別加載成績?yōu)榱悖吹谌壖虞d出現(xiàn)此情況，加載項成績算第 二級加載成功的成績）；（2）加載過程中，若模型結(jié)構(gòu)未發(fā)生整體傾覆、垮塌，但有局部桿件的破壞、 脫落或過大變形，則可繼續(xù)加載。6.3.3每隊加載成績由各級加載成功時，計算所得荷重比分數(shù)和剛度分

9、數(shù)組成。7評分項及評分標準7.1模型評分項及分值模型評分項共五項，總分100分，其中包括：（1）計算書以及設(shè)計說明一一10分（2）結(jié)構(gòu)選型與制作質(zhì)量一一10分（3） 現(xiàn)場表現(xiàn)一一5分（4）模型承載力 60分（5） 模型剛度一一15分7.2評分標準7.2.1計算書以及設(shè)計說明一一10分（1） 計算內(nèi)容的完整性、準確性6分（2） 圖文表達的清晰性、規(guī)范性4分7.2.2結(jié)構(gòu)選型與制作質(zhì)量一一10分（1）結(jié)構(gòu)合理性與創(chuàng)新性5分（2）模型制作質(zhì)量與美觀性5分7.2.3現(xiàn)場表現(xiàn)一一5分（1）賽前陳述3分（2）現(xiàn)場答辯724模型承載力一一60分（第一階段加載，35分；第二階段加載，25分）（1計算各參賽隊模

10、型（i）的單位自重承載力mii、m2i按式（a）計算:mii =m2Mi(a)Ni第一階段加載成功時的加載荷重（包括屋面重量）；若兩級加載均成功，承載力為兩級加載塊重量和屋面材料重量之和，即Ni=15kg ;若僅第一級加載成功，承載力為第一級加載塊重量和屋面材料重量之 和，即 Ni=7kg。N2i第二階段加載時，本隊模型的加載荷重，單位：kg；Mi本隊模型的自重；單位：g。（2）模型承載力得分Ci按式（b）計算：G 也 3525（ b）m1,maxm2,maxmi,max第一階段加載時，所有參賽隊模型中單位自重承載力的最大值；m2,max第二階段加載時，所有參賽隊模型中單位自重承載力的最大值。7.2.5模型剛度一一15分（僅第一階段加載）按以下方式計算模型剛度得分Ki(a) 當 wi w時(Ci)WiKn 15(b) 當w v wi i.i0 w或wi v 0 時Ki =0wi第