附件2湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院第七屆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽賽題

1、附件2：湖南科技大學(xué)瀟湘學(xué)院第七屆結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽賽題一、總體模型總體模型由模型試驗(yàn)裝置、下部支承構(gòu)件與上部屋蓋結(jié)構(gòu)三部分組成，賽題總體示意見圖1。加載盤上部屋蓋結(jié)構(gòu)負(fù)y向水平加載穿心砝碼擋板豎向砝碼承臺(tái)板光幕傳感器下部支承結(jié)構(gòu)圖1 賽題總體示意圖1.1 模型試驗(yàn)裝置模型試驗(yàn)裝置由加載臺(tái)、力加載裝置、屋蓋下部凈空監(jiān)控裝置、模型固定裝置組成。1、加載臺(tái)加載臺(tái)共兩層，主要由鋼架與承臺(tái)板組成。鋼架一、二層高度分別為700mm、300mm。承臺(tái)板采用17mm厚生態(tài)木板，標(biāo)準(zhǔn)尺寸為800mm600mm，中間設(shè)500mm300mm矩形孔洞。承臺(tái)板平面尺寸、屋蓋水平投影區(qū)域、下部支承構(gòu)件水平投影區(qū)域要求如下：（

2、1）承臺(tái)板平面尺寸：見圖2陰影面積，中間設(shè)有500mm300mm孔洞。承臺(tái)板上表面標(biāo)高定義為0.000。（2）屋蓋水平投影區(qū)域：見圖3陰影面積，屋蓋水平投影區(qū)域位于矩形ABCD面積以內(nèi)、矩形IJKL面積以外。屋蓋平面中心要求設(shè)250mm150mm矩形孔洞。（3）下部支承構(gòu)件水平投影區(qū)域：見圖4陰影面積，各下部支承構(gòu)件水平投影區(qū)域不得超出矩形AA1EA2、BB1FB2、CC1GC2、DD1HD2面積，尺寸均為150mm150mm。圖2 承臺(tái)板平面尺寸圖3 屋蓋水平投影區(qū)域圖4 下部支承構(gòu)件水平投影區(qū)域2、力加載裝置力加載裝置主要包括加載盤、滑輪、鋼絲繩以及砝碼。豎向荷載施加方法：在屋蓋頂部中心孔

3、洞內(nèi)放入加載盤，加載盤尺寸見圖5，設(shè)計(jì)制作紙質(zhì)模型時(shí)必須考慮能夠嵌固加載盤，加載盤上表面不允許設(shè)置任何構(gòu)件。首先在加載盤底面兩個(gè)加載點(diǎn)（圖5 a中的V1、V2）同時(shí)吊掛砝碼施加豎向荷載，然后在加載盤底面另兩個(gè)加載點(diǎn)（圖5 a中的V3、V4）同時(shí)吊掛砝碼施加豎向荷載。具體加荷方法為：采用掛鉤從加載點(diǎn)上引豎直鋼絲繩，通過一層鋼架上的兩個(gè)滑輪，將鋼絲繩水平牽引至加載臺(tái)的側(cè)面，最終再吊掛砝碼實(shí)現(xiàn)豎向加載。水平荷載施加方法：在加載盤頂面加載點(diǎn)（圖5 a中的H1）施加橫向（負(fù)y方向）水平荷載。具體加荷方法為：插上插銷，將穿心砝碼靜置在擋板上，牽引鋼絲繩繞過架子頂端的兩個(gè)滑輪，采用掛鉤將水平鋼絲繩與加載盤頂

4、面的加載點(diǎn)連起來。撥開插銷，讓擋板放下，通過穿心砝碼自由落體施加水平荷載，施加水平荷載的鋼絲繩長1700mm。（a）加載盤平面及加載點(diǎn)布置圖（b）加載盤2-2剖面圖（c）加載盤1-1剖面圖圖5 加載盤尺寸3、屋蓋下部凈空監(jiān)控裝置在橫向（y方向）設(shè)置安全光幕報(bào)警裝置監(jiān)控屋蓋下部凈空，安全光幕共發(fā)射4束水平紅外線光，每束光間距均為20mm，紅外線光水平控制長度為60mm（x方向從-30mm到30mm范圍），水平紅外線光離承臺(tái)板上表面距離為195mm。當(dāng)施加荷載時(shí)，由水平紅外線光來控制屋蓋下部凈空，若模型遮擋光幕光線，則會(huì)引起警燈報(bào)警。4、模型固定裝置由競賽組委會(huì)統(tǒng)一提供17mm厚承臺(tái)板用于紙質(zhì)模型

5、的固定，承臺(tái)板尺寸為800mm600mm。試驗(yàn)前，首先用帶墊自攻螺絲將紙質(zhì)模型固定在承臺(tái)板的上表面，然后用4個(gè)木工夾將承臺(tái)板固定在鋼架二層鋼方通上面。帶墊自攻螺絲示意見圖6，規(guī)格見表1。圖6 帶墊自攻螺絲示意圖表1 帶墊自攻螺絲規(guī)格（單位：mm）名稱墊圈直徑dc螺紋直徑d長度L304不銹鋼帶墊自攻螺絲M4*208.514201.2 下部支承構(gòu)件下部支承構(gòu)件具體形式不限，但僅允許在四個(gè)柱位處設(shè)置豎向支承構(gòu)件，四個(gè)角部的下部支承構(gòu)件水平投影區(qū)域見圖4。下部支承構(gòu)件的任何部分投影必須在圖4中的四個(gè)陰影面積之內(nèi)。柱頂標(biāo)高不超過+0.325m。柱腳與承臺(tái)板只能采用帶墊自攻螺絲連接，不能采用膠水粘結(jié)。1.

6、3 上部屋蓋結(jié)構(gòu)屋蓋具體結(jié)構(gòu)形式不限，上部屋蓋結(jié)構(gòu)的總厚度不大于125mm，即其最低處標(biāo)高不得低于0.200m，最高處標(biāo)高不超過0.325m。屋蓋凈空不低于200mm。上部屋蓋結(jié)構(gòu)水平投影面積，必須位于矩形ABCD面積以內(nèi)、矩形IJKL面積以外，見圖3陰影面積。屋蓋平面中心250mm150mm矩形孔洞內(nèi)，不得設(shè)置任何構(gòu)件。不需制作屋面。1.4 立面尺寸要求模型高度方向的尺寸以承臺(tái)板上表面標(biāo)高為基準(zhǔn)，上部屋蓋結(jié)構(gòu)正立面投影區(qū)域、上部屋蓋結(jié)構(gòu)左立面投影區(qū)域不得超出圖7、圖8中陰影面積范圍。圖7 結(jié)構(gòu)正立面圖圖8 結(jié)構(gòu)左立面圖二、模型制作材料、制作工具及制作要求2.1 模型制作材料由競賽組委會(huì)統(tǒng)一提

7、供相同規(guī)格的競賽模型制作材料：白卡紙和白乳膠，白卡紙和白乳膠規(guī)格及數(shù)量見表2。表2 模型制作材料材料名稱規(guī)格重量數(shù)量備注白卡紙787mm1092mm約216g/張5張俗稱A0正度250白乳膠（配刷子）230ML/瓶1瓶執(zhí)行標(biāo)準(zhǔn)：HG/T2727-2010、 GB18583-20082.2 模型制作工具模型制作工具主要有鋼直尺、三角板、美工刀、剪刀、卷?xiàng)U等，各組自備。2.3 模型制作要求（1）制作的結(jié)構(gòu)模型必須與提交的設(shè)計(jì)文件一致，且符合賽題背景。（2）紙質(zhì)模型必須且只能采用帶墊自攻螺絲固定在承臺(tái)板的上表面。通過帶墊自攻螺絲固定后的模型要求為結(jié)構(gòu)（幾何不變體系），不允許將模型設(shè)計(jì)為機(jī)構(gòu)（幾何可變

8、體系）。紙質(zhì)模型與承臺(tái)板上表面之間不能用白乳膠粘結(jié)（一旦發(fā)現(xiàn)，取消加載成績）。承臺(tái)板上除了正常攻螺絲與用鉛筆畫線以外，不能在承臺(tái)板上打洞或開槽等用來固定結(jié)構(gòu)，不能采用打磨、刻痕等措施增大承臺(tái)板的水平摩擦系數(shù)。（3）模型制作時(shí)間累計(jì)不得超過14h。模型應(yīng)在規(guī)定的制作時(shí)間內(nèi)組裝為整體，此后不能再有任何實(shí)質(zhì)性的操作。（4）加載成功的模型需拆卸開檢查是否使用其他材料，一旦發(fā)現(xiàn)將取消比賽成績并通報(bào)批評。三、模型稱重及尺寸偏差檢測首先用帶墊自攻螺絲將紙質(zhì)模型固定在承臺(tái)板上，再依次按以下步驟進(jìn)行模型尺寸偏差檢測及稱重。3.1 模型凈空間檢測用標(biāo)準(zhǔn)凈空模塊（495mm長295mm寬195mm高）沿縱向（x方向

9、）及橫向（y方向）穿越模型內(nèi)部，如不能通過，則模型視為不合格。3.2 屋蓋平面尺寸及高度檢測牽引模型水平依次穿越兩個(gè)標(biāo)準(zhǔn)箱形管道（標(biāo)準(zhǔn)箱形管道一，橫截面凈空： 805mm寬347mm高，長600；標(biāo)準(zhǔn)箱形管道二，橫截面凈空：605mm寬347mm高，長800），如不能通過，則模型視為不合格。3.3 屋蓋中心孔洞尺寸檢測用標(biāo)準(zhǔn)孔洞模塊（245mm長145mm寬125mm高）沿豎直方向穿越屋蓋中心孔洞內(nèi)部，如不能通過，則模型視為不合格。3.4 模型稱重模型尺寸偏差檢測完后，對于尺寸偏差檢測不合格的模型，直接淘汰，不再進(jìn)入加載環(huán)節(jié)。加載完后，拆卸帶墊自攻螺絲撤掉承臺(tái)板，采用普通電子臺(tái)秤對模型（包括帶

10、墊自攻螺絲、紙質(zhì)模型）進(jìn)行稱重M，模型總質(zhì)量不得超過1200.0g。四、模型加載及評判4.1 模型加載1、加載準(zhǔn)備加載前首先檢查加載模型試驗(yàn)裝置，然后由參賽隊(duì)員將模型與承臺(tái)板置于加載臺(tái)的二層鋼架上。參賽隊(duì)員自己依次完成模型固定及加載。2、豎向荷載加載前，打開橫向（y方向）的安全光幕報(bào)警裝置。嵌固加載盤，采用吊掛方法在加載盤底面四個(gè)加載點(diǎn)（V1、V2、V3、V4四點(diǎn)）按以下步驟依次施加一個(gè)5kg砝碼荷載。加載分二級：（1）同時(shí)在加載盤底面第1、2個(gè)加載點(diǎn)（圖5 a中的V1、V2）分別吊掛1個(gè)5kg砝碼，持荷時(shí)間不少于20s。（2）同時(shí)在加載盤底面第3、4個(gè)加載點(diǎn)（圖5 a中的V3、V4）分別吊掛

11、1個(gè)5kg砝碼，持荷時(shí)間不少于20s。3、水平荷載采用吊掛方法，在加載盤頂面加載點(diǎn)（圖5 a中的H1）施加橫向（負(fù)y方向）水平方向的一個(gè)5kg穿心砝碼荷載。5kg穿心砝碼尺寸為100mm（直徑）80.48mm（高），開孔直徑為5mm。加載共一級：（1）加載盤頂面加載點(diǎn)（圖5 a中的H1）加1個(gè)5kg穿心砝碼的水平橫向（負(fù)y方向）荷載，持荷時(shí)間不少于20s。4、加載注意事項(xiàng)（1）加載與卸載不可以撤消，一旦砝碼完全接觸到（脫離）結(jié)構(gòu)，就必須加載（卸載）下去，不可返回操作。（2）模型固定及加載由參賽者完成，志愿者監(jiān)督。安全光幕報(bào)警裝置開關(guān)及加載情況描述由志愿者完成。4.2 評判標(biāo)準(zhǔn)1、第一階段：豎向

12、荷載施加階段加載共分二級。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ㄈ绲诙壖虞d出現(xiàn)此情況，加載項(xiàng)成績算第一級加載成功的成績）：（1）荷載加上去后在20s內(nèi)（不含20s）模型結(jié)構(gòu)發(fā)生整體傾覆、垮塌。（2）加載過程中，屋面桿件脫落并接觸地面。（3）加載過程中，砝碼跌落接觸地面。（4）加載過程中，引發(fā)安全光幕報(bào)警裝置報(bào)警。2、第二階段：水平荷載施加階段加載共一級。加載過程中，出現(xiàn)以下情況，則終止加載，本級加載成績?yōu)榱悖海?）荷載加上去后在20s內(nèi)（不含20s）模型結(jié)構(gòu)發(fā)生整體傾覆、垮塌。（2）加載過程中，屋面桿件脫落并接觸地面。（3）加載過程中，砝碼跌落接觸地面。（4）

13、加載過程中，引發(fā)安全光幕報(bào)警裝置報(bào)警。3、每隊(duì)加載成績由各階段加載成功時(shí)，計(jì)算相對荷重比得分組成。五、評分項(xiàng)及評分標(biāo)準(zhǔn)模型加載表現(xiàn)得分100分（第一階段加載55分；第二階段加載45分）1、第一階段豎向承載力得分C1i（1）計(jì)算各參賽隊(duì)模型（i）的單位自重豎向承載力m1i按式（1）計(jì)算： （1）N1第一階段加載成功時(shí)的豎向加載荷重，包括砝碼重量、加載盤及模型自重。若二級加載均成功，承載力為二級加載砝碼重量、加載盤及模型自重之和；若僅第一級加載成功，承載力為第一級加載砝碼重量、加載盤及模型自重之和。Mi本隊(duì)模型的自重。單位：g。（2）第一階段模型承載力得分C1i按式（2）計(jì)算：（2）m1,max第

14、一階段加載時(shí)，所有參賽隊(duì)模型中單位自重豎向承載力的最大值。2、第二階段水平承載力得分C2i（1）計(jì)算各參賽隊(duì)模型（i）的單位自重水平承載力m2i按式（3）計(jì)算： （3）N2第二階段加載成功時(shí)的水平加載荷重，取穿心砝碼重量。（2）第二階段模型承載力得分C2i按式（4）計(jì)算：（4）m2,max第二階段加載時(shí)，所有參賽隊(duì)模型中單位自重水平承載力的最大值。六、模型合格性評審與雷同性評審1、合格性評審合格性評審分為模型制作階段監(jiān)察，加載前評審和加載后評審，由競賽評委組負(fù)責(zé)，競賽監(jiān)察組現(xiàn)場監(jiān)督，競賽志愿者具體協(xié)助執(zhí)行。模型制作階段監(jiān)察主要是檢查學(xué)生是否攜帶違禁物品、工具或材料到制作場地。加載前評審主要是檢查制作完成的模型設(shè)計(jì)是否符合賽題背景，結(jié)構(gòu)體系、尺寸、加載區(qū)域劃線、模型重量和編號等是否符合賽題要求。加載后評審主要是檢查模型是否采用了比賽規(guī)定以外的材料。評定為不合格的模型不給予加載