高層水塔動載細則

1、西南交通大學第十二屆結構設計競賽（A組高層水塔動載）細則1. 競賽題目競賽題目為水塔支架結構，采用有機玻璃制作，具體結構形式不限。整個系統(tǒng)由小型振動臺、水塔支架結構模型和塔頂水箱三個部分組成，小型振動臺和塔頂水箱由承辦方提供，水箱通過熱熔膠固定于塔頂，水塔支架結構模型由參賽選手制作，并通過螺釘固定于振動臺臺面的底座鋼板上。支架結構模型以受力合理、造型優(yōu)美、自重輕、水箱振動小為優(yōu)。2. 競賽內容競賽內容包括：理論方案、結構模型制作、作品介紹與答辯和模型振動臺加載試驗。3. 競賽要求3.1 參賽要3.1.1 參賽者為全日制在校本科生。每個參賽隊由3名學生組成，最好能有一名女生，提倡參賽學生跨專業(yè)組

2、隊。每位參賽者只允許參加一個參賽隊，每個參賽隊只允許參加一項結構設計競賽。各參賽隊應獨立設計、制作。3.1.2 每個參賽隊只能提交一份作品，并給作品命名。各參賽隊必須在規(guī)定的時間和地點參加競賽活動，遲到或缺席者按自動棄權處理。競賽期間不得隨意換人，若有個別參賽隊員因特殊原因中途退出，可缺人繼續(xù)參加競賽或整隊退出競賽。3.2 理論方案要求3.2.1 理論方案指模型的設計說明書和計算書。設計說明書一般包括對方案的構思、造型和結構體系及其他有特色方面的說明，并附上模型的三維建筑圖；計算書一般包括結構體系、計算簡圖、內力分析及承載能力估算等內容（注：對一、二年級和非土木、力學專業(yè)類參賽隊的計算書不作要

3、求，可直接按一般概念進行設計）。3.2.2 理論方案力求簡明扼要，要求用A4紙雙面打印，不超過3張紙計6頁，一式五份于規(guī)定時間內交到競賽組委會，逾期作自動放棄處理。3.2.3 理論方案不單獨設置封面，開頭部分必須注明作品名稱、參賽隊員姓名、學號和專業(yè)；正文按設計說明書和計算書的順序編排。3.3 設計制作要求（閱讀下文時需參見附圖）3.3.1 模型基本材料為有機玻璃板，其額定厚度為1mm，彈性模量為2.6103MPa，強度為40MPa，比重為1.2。粘結材料采用AB膠。制作工具為美工刀、剪子、鋼尺、砂紙、銼刀、手動電鉆等。上述材料和工具統(tǒng)一發(fā)放。要求設計并制作一支架模型，能固定在指定的水平底座上

4、，其頂部在承受一水箱定的條件下能經受給定的水平地震波的作用。3.3.2 結構模型應與理論方案中的說明書和計算書保持一致。3.3.3 提供固定模型的底座是一邊長為340mm300mm厚為8mm的矩形水平鋼板，其上有均勻分布的直徑4mm的螺栓孔（內有螺紋），另有8個直徑12mm的螺栓孔，供此底座與振動臺臺面固定用。模型的底部尺寸限制在不超過120mm120mm的正方形內，其底部構件可通過直徑4mm的M4螺釘?shù)裙潭ㄔ诘鬃?。每用一個M4螺釘，模型自重按增加2g計算。3.3.4 模型的總高度為800mm3mm。模型除頂部應能水平放置并固定給定的水箱外，對其結構體系和外形（包括底部平面形狀）等均無其他限

5、制。水箱為一近似的長方體，底部和頂部分別為邊長124mm和155mm的正方形，高為257mm，容量為4L。在水箱內放置了4個配重鐵塊，其尺寸為120mm60mm32mm，充水約2L，最終水箱的質量為9500g（水位高約190mm）。水箱頂部安裝有加速度傳感器。4. 答辯要求每一參賽隊需制作能自動演示的有關參賽作品的PPT文件，在模型加載前進行不超過2分鐘的演示，加載結束后接受評審專家的提問。5. 競賽評審5.1 理論方案及答辯競賽組委會辦公室將參賽隊的理論設計方案處理后，分發(fā)至競賽評審專家，評審專家再根據(jù)要求獨立評閱，并打分。答辯分根據(jù)PPT演示（超時要扣分）和回答問題的正確與否由評審專家獨立

6、給出。5.2 模型加載（閱讀下文時需參見附圖）5.2.1 模型在通過審查、秤重和確定底座固定螺釘數(shù)量后方能進入加載程序。5.2.2 首先經允許后模型由參賽者自行將模型固定到底座上。5.2.3 然后經允許后由參賽者自行將水箱放置到模型頂部，由工作人員用熱熔膠固定。使用熱熔膠的數(shù)量和位置由參賽者確定，其粘結質量也由參賽者自行負責。為安全起見，水箱上設有保險繩，并松弛懸掛在一支架上。5.2.4 最后由工作人員控制振動臺加載。振動臺輸入的地震波為在汶川地震中實測的八角波，持續(xù)時間為60秒。加載分2級，各持續(xù)60秒，空載時臺面最大加速度分別為0.4g和1.0g（限于設備性能，加上模型和水箱后實際加速度會

7、有一定的波動）。5.2.5 第一級加載時，若模型在振動過程中一直能承受水箱的重量（即保險繩一直處于松弛狀態(tài)）而不發(fā)生整體失穩(wěn)或倒塌（即允許部分構件和節(jié)點破壞）、并且基礎與底座鋼板之間保持完整連接（不出現(xiàn)脫離或拉斷現(xiàn)象），則視為第一級加載成功，抗震性能得分按評分規(guī)則執(zhí)行，并進行第二級加載；否則視為加載失敗，抗震性能得分為0分，并停止加載。5.2.6 第二級加載時，若模型在振動過程中一直能承受水箱的重量（即保險繩一直處于松弛狀態(tài)）而不發(fā)生整體失穩(wěn)或倒塌，則視為第二級加載成功，抗震性能得分按評分規(guī)則執(zhí)行；否則視為加載失敗，抗震性能得分以第一級加載為準。6. 評分規(guī)則（1） 理論方案及答辯分 20分（

8、由專家獨立評判）（2） 參賽隊員分 5分（參賽隊員有女生時得5分，否則得0分）（3） 第一級加載抗震性能分 30分（4）第二級加載抗震性能分 45分本次競賽第i組模型在第一級加載環(huán)節(jié)的表現(xiàn)將根據(jù)其性能的計算結果進行評分。性能的計算按式（1）： (1)式中： 水箱的質量，9500g； 第i個水塔支架模型（含螺釘)的質量； 第i組模型在第一級加載時臺面輸入的最大加速度實測值； 第i組模型在第一級加載時水箱頂部的最大加速度實測值；第一級加載抗震性能分按式（2） (2)式中： 各組中的最大值，即第一級加載抗震性能最優(yōu)值。本次競賽第i組模型在第二級加載環(huán)節(jié)的表現(xiàn)將根據(jù)其性能的計算結果進行評分。性能的計算按式（3）： (3)式中： 、同式（1）； 第i組模型在第二級加載時臺面輸入的最大加速度實測值； 第i組模型在第二級加載時水箱頂部的最大加速度實測值；第一級加載抗震性能分按式（4） (4)式中： 各組中的最大值，即第二級加載抗震性能最優(yōu)值。 最后得分為（1）、（2）、（3）和（4）項分數(shù)之和，即，高者優(yōu)勝。7. 獎項設置根據(jù)得分順序，主要獎項設置為特等獎、一等獎、二等獎和三等獎若干名。根據(jù)模型特點設置特別獎：最佳造型獎、最佳制作獎和最佳創(chuàng)意獎各1名。獲得特等獎、一等獎、二等獎和特別獎的參賽隊可直接進入2012年第六屆全國大學生