1、内蒙古科技大学第 二 届大学生结构设计竞赛 细则 1、 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 通过螺栓连接， 由承办方提供 ； 挑篷结构由参赛选手设计制作，并 通过螺栓 与 过渡钢板 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 2、 模型要求 2.1 下部看台及过渡钢板 看台 底面 尺寸 600mm800mm（ 800mm 为悬挑方向），高 340mm， 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 150m
2、m600mm。板上设有 如 图 2 所示 的 M4 螺栓孔，用于固定挑篷结构。 2.2 挑 篷 结构 挑 篷 结构包括支承 骨架 和 围护材料 两部分。支承 骨架 由木条制成，形式不限。围护 材料 采用 120g布纹 纸，由承办方 统一 提供，各队自行裁剪粘贴。要求围护 材料 在外观上必须全部覆盖 挑篷 上部及背部区域 ；即从挑篷上方和后方看，围护材料不得出现空隙 （见图 3）。围护 材料 可探出支承 骨架 边缘，但其最大探出长度不得大于 20mm。 60013x50=6502020151528x20=5606x20=120150340800150102550过渡钢板图 2 看台平面图及剖面图
3、 后 前螺栓支承结构覆面材料覆面材料图 3 悬挑结构示意 2.3 为保证竞赛的公平 性、合理性 和 可操作性，对 挑篷 几何尺寸做如下限定： 1） 在距挑 篷 前缘 60mm区域内（图 4 中的 A 点 附近 ），必须保证屋面平坦，不得有明显的 倾斜和弯曲，以便竞赛过程中的加载与测量； 2） 挑 篷 结构上弦前缘（即图 4 中的 A 点） 高度 不得低于 650mm，在挑 篷 结构的下 方 （即图 4 中 B 点以下以右区域）不得出现任何构件 ； 3） 屋 面 前缘最低点不 得 低于后 缘 的最高点 ，相当于 图 4 中的 A 点 高度不低于 C 点。 此区域内不得设任何构件A(800,6 5
4、0 )B(200,5 50 )60屋面平坦区OC图 4 尺寸限值 （ 图中括号内数字为相对于 O 点的坐标 ） 3、 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 核 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 缓慢 施加一重物加载条，测量屋盖前端 在重物荷载作用下 的竖向位移（见图 5），记为 d1。 重物加载条为 钢质，截面 20mm20mm，长 600mm，重约 1.88kg，在屋面上 沿 垂直悬挑方向放置，测量完毕后取下。 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
5、速下屋盖前端的位移时程（见图 6）， 根据 3.2 节的数据处理方法得到得到 结构的风振极值响应，记为 d2。 3）进行 12m/s 风速加载，考 察 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 志 为模型任何构件（包括 覆面材料 ） 或连接 发生明显破损。 50重物加载条200 20015位移测量点图 5 屋盖前缘加载位置和测量位置俯视图 1000鼓风机防护罩激光位移计500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。 在进行动态数据处理时 ， 首先剔除加载初期（前 5s）的非平稳段，然后对
6、每个 测点 时程记录中的前3 个 最大动 位移 （绝 对值最大）取 平均 ， 作为 该测点 的风振极值响应 ，再 取两 个测 点 风振极值中的最大值 作为 结构风振响应的 考核指标 ， 记为 d2。综合静载和风荷载两种情况，确定模型的综合位移 D=0.5(d1+d2)。该值将作为考量结构刚度的依据。 注：以上计算中的位移均取绝对值； 12m/s 风速下仅考察结构极限承载力，不记录结构位移。 4. 模型制作材料及 鼓风机 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： 桐木， 长度 1250mm，截面 规格 有 2mm2mm、 2mm4mm、 2mm6
7、mm， 4mm6mm；1mm55mm； 木材力学性能参考值：顺纹弹性模量 1.0104MPa，顺纹抗拉强度 30MPa。 120g/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。 4.2 鼓风机 本届大赛所用鼓风机与第三届全国结构大赛相同，相关参数如下表： 名称 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
8、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 入 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 加载 。 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
9、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 连续施加 两档风 载 ，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 （ 1）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 50% （共 50 分） E. 结构刚度 25% （共 25 分） （ 2）评分细则： A. 计算书及设计图（共 10 分） a计算 内容 的完整性 共 6 分 b 图 文表达 的 清晰性 、
10、规范性 共 4 分 注：计算书要求包含：结构选型、结构建模及主要计算参数、受荷分析、节点构造、模型加工图（含材料表）。 B结构选型与制作质量 （共 10 分） a结构合理性与创新性 共 6 分 b模型制作美观 性 共 4 分 C现场表现 （共 5 分） a赛前陈述 共 3 分 b赛中答辩 共 2 分 D结构重量 （共 50 分） 在所有成功完成竞赛的 模型中， 质 量最轻者 得 50 分， 最重者得 10 分， 其余队模型 的重量分数 S1 按下式计算： m a x 11m a x m inS 4 0 1 0MM 式中： Mmin 为重量最轻者的质量，单位 g； Mmax 为重量最 重 者的质量 ； M1 为 所考察 模型的质量。本项所得分数保留小数点后两位。 E结构刚度 （ 共 25 分） 在所有成功完成竞赛的 模型中， 综合 位移最小 者 得 25 分， 最大者得 5 分，其余 各队模型的刚度分数 S2 按下式计算： m a x 12m a x m inS 2 0 5DD 式中： D1 为 所考察 模型的 综合位移 绝对值， Dmax 为 所有模型中的最大综合位移， Dmin为 所有模型中的最小综合位移 ，单位 mm；本项所得分数保留小数点后两位。 以上 A-E 各项得分相加，分数最高者优胜。
