全國(guó)大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽賽題

1、第十屆全國(guó)大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽賽題大跨度屋蓋結(jié)構(gòu)1賽題背景隨著國(guó)民經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展和綜合國(guó)力的提高， 我國(guó)大跨度結(jié)構(gòu)的技術(shù)水平也 得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，正在趕超國(guó)際先進(jìn)水平。改革開(kāi)放以來(lái)，大跨度結(jié)構(gòu)的社會(huì)需求和工程應(yīng)用逐年增加，在各種大型體育場(chǎng)館、劇院、會(huì)議展覽中心、機(jī)場(chǎng)候 機(jī)樓、鐵路旅客站及各類(lèi)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(yùn)會(huì)、申辦2022冬奧會(huì)等國(guó)家重大活動(dòng)的契機(jī)，我國(guó)已經(jīng)或即將建成一大 批高標(biāo)準(zhǔn)、高規(guī)格的體育場(chǎng)館、會(huì)議展覽館、機(jī)場(chǎng)航站樓等社會(huì)公共建筑，這給 我國(guó)大跨度結(jié)構(gòu)的進(jìn)一步發(fā)展帶來(lái)了良好的契機(jī)，同時(shí)也對(duì)我國(guó)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(tái)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(jiǎn)圖2.1承臺(tái)板承臺(tái)板采用優(yōu)質(zhì)竹集成板材，標(biāo)準(zhǔn)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(xiàn)：平面凈尺寸界限，850mrK 550mm；（2） 中框線(xiàn)：柱底平面軸網(wǎng)（屋蓋最小邊界投影）尺寸，900mm600mm；（3） 外框線(xiàn)：屋蓋最大邊界投影尺寸，1050mm X750mmo 承臺(tái)板板面標(biāo)高定義為土 0.00。圖-2承臺(tái)板平面尺寸圖2.2支承結(jié)構(gòu)僅允許在4個(gè)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(mǎn)足 空間檢測(cè)要求。（即要求柱設(shè)置于四角175mm 125mm范圍內(nèi)。）柱頂標(biāo)高不超過(guò)+0.425 （允許誤差+5mm），柱軸線(xiàn)間范圍內(nèi)+0.300標(biāo)高以 下不能設(shè)置支撐，柱腳與承臺(tái)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(biāo)高不得低于0.300m，最高處標(biāo)高不超過(guò)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(jiàn)

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(xiàn)。屋蓋結(jié)構(gòu)中心點(diǎn)（軸網(wǎng)900X300mm的中心）為撓度測(cè)量點(diǎn)。2.4剖面尺寸要求模型高度方向的尺寸以承臺(tái)板面標(biāo)高為基準(zhǔn)，尺寸詳見(jiàn)圖-4、5450丄450崔度開(kāi)點(diǎn)屋蓋結(jié)枸的最天尺+o冥圖-4結(jié)構(gòu)剖面圖ASys72440mm，臺(tái)面高度720750mm。5模型凈空檢測(cè)及稱(chēng)重5.1模型凈空間檢測(cè)用標(biāo)準(zhǔn)凈空模塊（850mm長(zhǎng)550mm寬X300mm高）沿縱向及橫向穿越模型 內(nèi)部，如不能通過(guò)，貝U視為模型不合格。5.2屋蓋平面尺寸及高度檢測(cè)用激

5、光水平儀和卷尺檢測(cè)屋蓋平面尺寸及高度，滿(mǎn)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(guò)允許值（1050、750） +10mm （每側(cè)+5mm）;（2） 屋蓋平面尺寸最小處超過(guò)允許值（900、600） -10mm （每側(cè)-5mm）;（3）屋蓋厚度超過(guò)允許值（125mm） +5mm。5.3模型稱(chēng)重模型整體稱(chēng)重后，減去承臺(tái)板及測(cè)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(píng)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(yùn)動(dòng)地板模擬。6.2加載準(zhǔn)備（1）模型置于加載臺(tái)上，調(diào)試位置。使位移計(jì)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(jì)高度。使激光位移計(jì)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(cè)受力過(guò)程中結(jié)構(gòu)的變形。6.2 加載過(guò)程先鋪屋面材料， 作為預(yù)加載，然后位移計(jì)讀數(shù)清零。 模型加載分為兩個(gè)階段：6.2.1第一階段：標(biāo)準(zhǔn)加載14kg （七張膠墊）（1先加第一級(jí)，6kg （三張膠墊逐張加載），完成后持荷 20秒，測(cè)試并記 錄測(cè)試點(diǎn)撓度值。（2）再加第二級(jí)，8kg （四張膠墊逐張加載），完成后持荷 20秒，測(cè)試并記 錄測(cè)試點(diǎn)撓度值。第一階段加載時(shí)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(duì)根據(jù)自身模型情況自行確定， 可報(bào)兩個(gè)級(jí) 別（定義為第三級(jí)和第四級(jí)），并應(yīng)在加載前上報(bào)。荷載級(jí)別為膠墊的數(shù)量（即 2 kg的倍數(shù)）。（ 1）先加第三級(jí)，按上報(bào)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(jí)加載量不計(jì)入成績(jī)；如結(jié)構(gòu)不破壞，繼續(xù)加載。（2）再加第四級(jí)，按上報(bào)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(jí)加載量不計(jì)入成績(jī)； 如結(jié)構(gòu)不破壞， 本級(jí)加載量計(jì)入成績(jī)； 第二階段加載時(shí)不進(jìn)行撓度測(cè)試。6.2.3 加載過(guò)程由參賽隊(duì)隊(duì)員完成。6.2.4 自預(yù)加載開(kāi)始，至加載結(jié)束，時(shí)間控制在 6分鐘以?xún)?nèi)。 （第四級(jí)加載后的持荷時(shí)間不計(jì)入 6分鐘內(nèi)）6.3 評(píng)

8、判標(biāo)準(zhǔn)6.3.1 第一階段加載過(guò)程中， 出現(xiàn)以下情況，則終止加載。本級(jí)加載及以后級(jí)別加載成績(jī)?yōu)榱悖吹诙?jí)加載出現(xiàn)此情況，加載項(xiàng)成績(jī)算第一級(jí)加載成功的成績(jī)）；（ 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(guò)允許撓度限值w的1.10倍。6.3.2第二階段（1）加載過(guò)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(jí)加載 及以后級(jí)別加載成績(jī)?yōu)榱悖吹谌?jí)加載出現(xiàn)此情況，加載項(xiàng)成績(jī)算第 二級(jí)加載成功的成績(jī)）；（2）加載過(guò)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(guò)大變形，則可繼續(xù)加載。6.3.3每隊(duì)加載成績(jī)由各級(jí)加載成功時(shí)，計(jì)算所得荷重比分?jǐn)?shù)和剛度分

9、數(shù)組成。7評(píng)分項(xiàng)及評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)7.1模型評(píng)分項(xiàng)及分值模型評(píng)分項(xiàng)共五項(xiàng)，總分100分，其中包括：（1）計(jì)算書(shū)以及設(shè)計(jì)說(shuō)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(chǎng)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(píng)分標(biāo)準(zhǔn)7.2.1計(jì)算書(shū)以及設(shè)計(jì)說(shuō)明一一10分（1） 計(jì)算內(nèi)容的完整性、準(zhǔn)確性6分（2） 圖文表達(dá)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(chǎng)表現(xiàn)一一5分（1）賽前陳述3分（2）現(xiàn)場(chǎng)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(jì)算各參賽隊(duì)模

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