《结构模型扫频试验》实施细则.doc

结构模型扫频试验实施细则 2011年3月一、题目 高层建筑结构模型扫频及荷载试验二、材料要求模型制作材料定为230g规格白卡纸，粘接剂为白乳胶。（1）主要材料和胶接材料由实验室提供，不允许使用任何其他材料。（2）主要制作工具：铅笔、美工刀、砂纸、直尺、图板等自备。（3）白卡纸不得将其进行分层刨开使用，但可以进行加工、组合。对于材料的力学性质，同学们可以通过查阅资料等办法获取，鼓励学生自行测定材料的力学性质。三、作品（1）作品力求有创造性，贴近实际、结构合理、制作精巧。（2）每个小组只能提交一份作品，且应保证作品完整。（3）完整的作品包括以下部分： a. 设计方案：包括结构选型，结构图，主要构件、结点详图及材料表。 b. 结构设计计算书：包括计算简图、荷载分析、内力分析、承载能力估算。c. 高层建筑结构模型(实物)：要求模型制作符合设计要求并与计算书一致。如修改模型，要求同时修改计算书。d. 试验结束后，进行试验总结。应包含对此次模型试验体会、荷载试验的结论、对自己完成的模型及荷载作用下的表现进行评价、创新点、不足点等。高层建筑结构模型名称必须健康向上，突出特点。模型的主要受力构件应合理布置，整体结构应体现“创新、轻巧、实用”的原则，并满足功能要求。四、设计制作要求高层建筑结构模型的结构体系自行选择和设计，结构模型的长、宽、高由各个小组自行设计，但底座不能超出振动台台面尺寸，房屋总高度不低于1.2m，层数不低于5层，房屋高宽比不大于5。结构模型各层应能分别放置一重物，承受一定的铅垂载荷，重物为一块体，其底面尺寸为100mm40mm的圆形砝码。楼房的每一层均要有一定的净空间，至少可以从一个侧面放入一个长、宽、高均为120mm的正方体。模型与振动台连接构造处理自行设计，要求使得模型与台座可靠连接，在施加水平荷载时不得水平移位或者脱离台座。台座上留有螺栓连接模型用的孔位见图1。仪器和设备不可避免的有一定的制作误差，请个小组在制作中考虑。楼房要求简单封顶，但封顶形式不限，但应在屋顶设计两个对称竖向变形测量接触点，有一定的表面硬度以防止位移计穿破屋顶。在建筑模型顶部应沿水平两个方向设置加载点和位移测点，及可以将绳索固定在顶点便于施加顶点水平荷载，并测试顶点水平位移，以确定结构的整体刚度。五、加载要求（1）高层建筑结构模型扫频试验 图1 振动台台面图高层建筑结构模型将被固定在振动台台座上，台座应与模型结构可靠连接，模型与台座连接构造计入模型总重量中，该连接结点以螺栓或其它方式安置在振动台台面上，在水平面内以不同频率（约025Hz）的周期荷载进行扫频。该振动台台面的平面图详见图1。（2）高层建筑结构模型荷载试验A竖向荷载试验每层施加其底面尺寸为100mm 约1kg的圆形砝码。加载时共计5各砝码，5层结构加5个砝码，超过5层结构在顶层开始依次向下布置砝码，在竖向荷载作用下结构不破坏，加载结束后，稳定10秒钟后读取加载点的竖向位移值。B水平荷载试验先将位移计（5cm）安装在测试仪器上，与模型顶点接触，再给模型顶点施加水平荷载，水平荷载为4 kg，稳定10秒钟后读取加载点的水平位移值。六、试验步骤1 试验步骤(1) 记录模型名称，电子秤称定模型自重，测量房屋高度、宽度，层数；(2) 选手根据施加地震载荷平板的运动方向，将模型固定在振动台上。(3) 用事先准备好的长、宽、高均为120mm的正方形测试模型各层净空。(4) 在模型放置准备好的砝码，测定竖向位移。(5) 在模型屋顶加水平荷载，测定水平位移。(6) 对模型施加水平振动变频载荷一个循环。2失效条件凡出现下列情况之一者，即属高层建筑结构(模型)失效：(1) 模型无法固定在振动台座上； (2) 扫频试验无法进行；或模型扫频时振型畸形、折断破裂；(3) 放置在模型上的重物坠落；(4) 施加水平荷载时变形过大、破坏、损伤；(5) 评审老师认为模型损坏或变形过大，或者认为其失效。七、评委构成与评分规则评委由指导老师与学生共同构成。根据结构造型、结构方案、理论分析、模型制作和加载试验5个方面进行评分，总分为100分。（1）结构造型和体系10分按模型结构的构思、造型和结构体系的合理性、实用性和创新性评分。（2）理论分析10分按设计方案图和计算书内容的完整性、准确性和一致性评分。（3）模型制作与叙述答辩10分按模型制作工艺情况评分，依据模型外观及造型，以及是否符合模型制作要求。（4）荷载试验70分扫频试验评分10分：变频振动荷载一周，结构完好无损，振型光滑，各质点水平位移在审阅老师可接受范围内，模型结构在与台座连接点无移位脱离台座，可评为10分，余酌情扣分。水平荷载试验20分：在水平荷载作用下，顶点水平位移（两个方向x、y）的平均值来考查结构的整体水平刚度和竖向结构分体系的稳定性，最小者获得20分，依照排名次序递减，每名次递减0.5分。竖向荷载试验20分：在竖向荷载作用下，顶点对称两点竖向位移的平均值来考查竖向结构体系的稳定性和刚度，最小者获得20分，依照排名次序递减，每名次递减0.5分。结构重力20分：结构最轻模型获得20分，依照排名次序递减，每名次递减0.5分。八、成绩认定（1）按照总分排名，前10的小组成员