西南大学第一届结构设计竞赛 (修改版)

1、西南大学第一届结构设计竞赛策划书主办方：西南大学工程技术学院承办方：土建类创新中心2012年9月一、比赛背景全国大学生结构设计竞赛由国家教育部、住房和城乡建设部、中国土木工程学会联合主办，由高校轮流承办。为教育部确定的全国九大大学生学科竞赛之一。竞赛的宗旨是：培养大学生的创新意识、合作精神，提高大学生的创新设计能力、动手实践能力和综合素质，加强高校间的交流与合作。第一届全国大学生结构设计大赛于2005年在浙江大学举行，第二届第三届第四届分别于2008年、2009、2010年、2011年在大连理工大学、同济大学、哈尔滨工业大学、东南大学举行。第六届全国大学生结构设计竞赛即将在重庆大学举行。我们还

2、没有参加过这种国家级的结构设计竞赛，这一次同学们可以抓住机会，争取能够参与到这种级别的比赛中，收获更多的经验。故我们学院按照第六届全国大学生结构设计竞赛题目先办一次学校内部比赛，既锻炼本校土建类专业学生的专业素养，提升大家的创新精神、合作意识，又能为今后更多专业竞赛的开展做一个良好的开端，为我们学校土木工程学科的更好发展贡献力量。二、命题背景吊脚楼是我国传统山地民居中的典型形式。这种建筑依山就势，因地制宜，在今天仍然具有极强的适应性和顽强的生命力。这些建筑既是我中华民族久远历史文化传承的象征，也是我们的先辈们巧夺天工的聪明智慧和经验技能的充分体现。重庆地区位于三峡库区，旧式民居中吊脚楼建筑比比

3、皆是。近年来的工程实践和科学研究表明，这类建筑易于遭受到地震、大雨诱发泥石流、滑坡等地质灾害而发生破坏。自然灾害是这种建筑的天敌。相对于地震、火灾等灾害而言，重庆地区由于地形地貌特征的影响，出现泥石流、滑坡等地质灾害的频率更大。因此，如何提高吊脚楼建筑抵抗这些地质灾害的能力，是工程师们应该想方设法去解决的问题。本次结构设计竞赛以吊脚楼建筑抵抗泥石流、滑坡等地质灾害为题目，具有重要的现实意义和工程针对性。三、比赛主题推陈出新、追求卓越四、比赛宗旨培养我校大学生的创新意识、合作精神，提高创新设计能力、动手实践能力和综合素质，加强高校间的交流与合作。五、参赛对象 参赛对象为西南大学全校本科生。每个参

4、赛队由3至4名学生组成，可自由组队，每人只允许参加一个参赛队，每支参赛队只能提交一份作品，鼓励跨年级、跨专业组队(仍以土建专业为主)。参赛队需按照命题要求独立设计制作结构模型，并命名参赛作品名称（名称必须健康向上、突出特点）。 六、赛题概述本次竞赛的题目考虑到可操作性，以质量球模拟泥石流或山体滑坡，撞击一个四层的吊脚楼框架结构模型的一层楼面，如图2.1所示。四层吊脚楼框架结构模型由参赛各队在规定的时间内现场完成。模型各层楼面系统承受的竖向荷载由附加配重钢板实现。主办方提供器材将模型与加载装置连接固定（加载台座倾角均为），并提供统一的测量工具对模型的性能进行测试。硬橡胶加速度传感器图2.1.第六

5、届全国大学生结构设计竞赛赛题简图螺杆钢架B后固定板加载台座不锈钢半圆滑槽钢架A配重配重配重模型部分（含部分加载装置）前撞击板螺杆钢底座要求平整，且与后固定板端头有效接触面积不小于底板硬橡胶后固定板配重配重配重允许固定区域底板示意图前撞击板模型平面尺寸要求示意图要求平整，且与前撞击板端头有效接触面积不小于七、模型要求图3.1.模型要求示意图图3.1模型设计参数取值表注：配重为规定尺寸的钢板，用来模拟楼面均布荷载，配重钢板具体规格与安装详见4.3模型一层加载装置质量一层楼面不再附加配重，加载装置质量以现场量测值为准 。1）模型的楼层数：模型为四层吊脚楼（一层吊脚层+三层建筑使用层），模型应具有4个

6、楼面（含顶层屋面），每一个楼面的范围须通过设置于边缘的梁予以明确定义。2）几何尺寸要求 (1)平面尺寸要求：建筑模型楼层净面积,建筑模型外包面积。与撞击方向垂直的模型立面柱子的轴心距为。 (2)竖向尺寸要求：楼面层层高,楼面层净高。吊脚层长柱高度，其净高不得小于，净高范围内不得设置任何侧向约束柱脚加劲肋不影响计算楼层高度。模型总高度。(3)其他尺寸要求：竖向承重构件允许变截面，但需保持竖向承重构件上下连续，所有受力构件截面长边（或者直径）均不得大于。3）建筑使用要求：楼面层需满足基本的建筑使用要求，应具有足够的承载刚度,楼面层配重放置于楼面几何中心处。在模型内部，楼层之间（底部吊脚层除外）不能

7、设置任何妨碍房屋使用功能（指建筑使用空间要求）的构件。4）模型固定及加载要求(1)模型固定要求:结构模型固定于的正方形底板上，结构底部固定点位置必须在底板上的限制区域内，不得越界。各队在主办方监督下统一安装底板，模型底部可以使用由主办方提供的热熔胶与底板连接，也可自行使用胶水（除此以外不得使用超出规定的其他材料或者工具）。连接时，不允许对底板做任何开洞，切割，打磨，刮擦。柱脚埋入热熔胶区域不得超过（注意：因模型底部固定而增加的质量，需计入模型自重）。(2)模型加载要求：模型一层楼面承受撞击，前撞击板和后固定板必须与结构竖向承重构件在一层楼面区有效接触。一层楼面与撞击方向垂直的两个立面需保持平整

8、，不得妨碍前撞击板和后固定板的安装。前撞击板和后固定板与一层楼面处的竖向承重构件的总有效接触面积不得小于。（详见图4.3.2）八、模型的加载与测量1）加载装置：加载台座，配重钢板（），撞击质量球()，前撞击板，后固定板，螺杆，螺栓。2）测量装置：卷尺，电子称，加速度传感器，记号笔。图4.1.加载台座示意图 不锈钢半圆滑槽；厚度，内半径为，与水平成30°角，要求槽内壁光滑，尽量减少质量球下落时摩擦损失。质量球；采用铅球，直径为。要求质量球滑至滑槽末端时，球心标高与一层楼面标高相差不超过。钢架；采用缀板连接两根槽钢（型号）形成格构式钢柱，用于支撑滑槽，并保证加载台座在平面内外的刚度以及稳

9、定性。钢架A钢架柱脚图4.2.钢架示意图水平段滑槽；为防止质量球回弹，二层撞击结构模型，故水平段滑槽需与水平线成3°夹角，滑槽末端应垫高。钢底座；与水平成30°角，斜面采用四根螺栓与结构模型的底板相连，右侧采用四根同规格螺栓与加载台座相连。斜滑槽与水平滑槽圆角；为减少质量球下滑能量损失，该圆角半径不小于，亦不大于。钢架底座；采用钢板，以保证加载台座的稳定。3）模型的安装螺杆前撞击板硬橡胶后固定板螺杆钢底座配重配重配重图4.3.模型安装示意图模型与钢底座的连接各队在主办方工作人员监督下统一将结构模型与底板连接。选手入场后，将底板用颗螺栓固定于底座上。模型与前撞击板和后固定板的

10、连接在一层楼面与撞击方向垂直的两个立面上分别安装前撞击板和后固定板，前后板采用根螺杆拉紧。硬橡胶螺杆后固定板前撞击板螺杆前撞击板螺纹区一层楼面端头图4.3.2 模型与前撞击板和后固定板的连接前撞击板采用厚钢板按上图所示制成，后固定板采用厚钢板与硬橡胶粘接制成，硬橡胶长度为，宽度为，厚度为。螺杆直径为，长度为，每个螺纹区长度不小于，前撞击板和后固定板的端头与一层楼面处的竖向承重构件的效接触面积分别不小于。模型与配重的连接 楼面层配重（恒定配重，即配重和配重）采用热熔胶与模型粘牢；在模型屋面层，放置一个上部开口，底面为的方形容器，容器与模型顶部用热熔胶粘牢。比赛时，可根据需要将规定数量的配重放入容

11、器即可。（注：配重为可变配重） 配重，配重和配重均由配重钢板（）按规定重量沿钢板厚度方向层层整齐累积实现。除顶层外，各楼层配重钢板之间均由热熔胶粘牢（热熔胶重量不计入结构承重）。4)加速度测量前撞击板加速度传感器图4.4.加速度测点示意图加速度由加速度计量测加速度传感器采用热熔胶以及螺丝与前撞击板中部可靠连接，如上图所示。5.模型撞击加载制度竞赛撞击加载共分三级，每级采用质量球不同的下落高度，分别为,。 九、模型材料竞赛期间，主办方为各参赛队提供如下材料及工具用于模型制作。1）竹材，用于制作结构构件。竹材规格        

12、       款式1250×430×0.50mm     本色侧压双层复压竹皮1250×430×0.35mm      本色侧压双层复压竹皮1250×430×0.20mm  本色侧压单层复压竹皮竹材力学性能参考值：弹性模量1.0×104MPa，抗拉强度60MPa。2）胶水，用于模型结构构件之间的连接。3）制作工具：美工刀，钢尺，砂纸，锉刀，改锥，小型锯子。十、竞赛规则1）各队模型制作完成

13、后，主办方提供已经称重完毕的模型底板（质量为）。2）各队将模型固定于底板上，注意需满足模型固定要求。3）称量模型加底板总质量,计算模型自重。4）得到入场指令后，各队队员需迅速将模型固定于加载台座上，并固定需装配到模型上的配重及加载装置，安装过程不得超过分钟。 5）参赛队代表进行分钟陈述，然后依次进行三级加载，加载完成之后评委提问分钟，回答评委提问不超过分钟。 十一、成绩评定1）模型破坏准则：出现以下任意情况视为模型失效，并以前一次加载参数计算模型得分。第一，二级加载时，模型中任一结构受力构件出现破坏。第三级加载时，模型发生整体倾覆，丧失竖向或者水平承载能力。各级加载过程中出现配重脱落或者撞击板

14、脱落。 2）成绩计算模型加载性能评分 计算书 结构选型与制作质量 现场表现 模型加载性能评分计算公式：1.计算模型承受的总质量（单位：g）2.计算模型性能得分十二、活动安排1、时间安排 日期内容地点具体安排2012年9月15至17日动员并宣传报名32教202通过各年级辅导员向各班发放比赛策划书及报名表。报名截止时间9月20日晚2012年9月22日开幕式暨宣讲会32教202（初定）宣传比赛规则和注意事项，讲解结构设计大赛具体内容，发放竞赛手册,对参赛队伍进行比赛指导9月22日下午至23日下午（视情况定截止至时间）领取介绍及模型材料，制作模型，并编号32教202（初定）在工作人员的组织安排下，各参

15、赛对派一名代表领取相关物品2012年10月13号初赛工程技术学院结构实验室各参赛队伍按编号依次展示自己的作品，注意展示自己的作品是要配有口头介绍，每支队伍比赛完由评委老师进行初评打分并点评。待所有参赛队作品展示完毕，由主办方宣布决赛晋级参赛队名单2012年10月20日决赛工程技术学院结构实验室同初赛，结束后进行颁奖仪式2、宣传阶段（1）宣传报名 时间：2012年9月15日 地点：工程技术学院 具体内容：通过各年级辅导员向各班发放比赛策划书。（2）召开动员大会 时间：2012年9月17日 地点：32教202 参加会议的人员：土建专业各年级班长和学习委员 主要内容： 1）对本次比赛及承办方进行全面

16、的解释，说明本次大赛的主要目的。 2）发放宣传单，通过学委和班长发放到各宿舍。宣传单主要内容，对结构大赛进行宣传，动员同学们积极参加此次比赛，并有专业指导老师进行指导。 3）发放报名表，分团队报名和个人报名两种。4）报名方式为：以班级为单位报名，通过班长或学习委员（班内自行协调）统一组织班上参赛同学填写报名表，报名表上包括参赛队伍名称，指导老师（参赛队自行联系），队员姓名，学号，队长，队长联系方式等。并将报名表于9月20号晚上9点半至10点半统一交至工学院学生会办公室工作人员手中。（工学院一楼114室）（3）报名表收集并整理 9月20号晚上9点半至10点安排工作人员收集报名表，并做好整理保管工

17、作。3、宣讲会并领取比赛模型所用材料 时间：2012年9月22日 地点：某教室（待定） 具体内容：会前准备： 前一天申请好教室，准备好物料，演讲稿，确定好主持人，并向老师发邀请。工作人员联络队长及队员参加开幕式。会前宣传部做好黑板宣传制作，布置会场，工作人员，维持会场秩序，引导队员就坐。 会议内容：1）由工作人员宣传讲解结构设计大赛具体内容。 2）老师宣布西南大学工程技术学院第一届结构设计大赛开幕 3）每队领取竞赛手册，并由承办方派专人对参赛队伍进行技术指导 4）在工作人员的组织安排下，各参赛对派代表领取相关比赛用材料4、初赛 时间：2012年10月13日 地点：工程技术学院土建类专用结构实验

18、室 具体内容：各参赛队伍按编号依次展示自己的作品，注意展示自己的作品是要配有口头介绍，每支参赛队伍比赛完由评委老师进行初评打分并点评。工作人员统计各队分数，待所有参赛队作品展示完毕，由主办方宣布决赛晋级参赛队名单5、决赛时间：2012年10月20日地点：工程技术学院土建专业专用结构实验室具体内容： 1）提前一天打扫干净比赛场地购买好比赛需要的相关物品，并且邀请嘉宾老师，写好证书，准备好礼仪，制作横幅。 2）布置会场，准备好加载装置，并确保能够正常运行。测试仪是否好用，地上做好次序标识，选手按次序就位，准备好评委牌，准备好证书，悬挂横幅。 3）进行模型决赛加载，且按签号顺序进行加载。4）比赛结束后进行颁奖仪式十三、奖项设置（奖励名额视参赛情况再议）一等奖1组（暂定），二等奖2组（暂定），三等奖3组（暂定），优秀奖4组（暂定），最佳外观奖1组 最佳做工奖1组 共3人组织奖（以组织班级参与积极性为判定标准） 共5人 荣誉证书一本奖品设置：一等奖：奖现金300员，荣誉证书一本及综合考评学分 二等奖：奖品100元，荣誉证书一本