第三届结构设计大赛辅导.ppt

1、安阳工学院第三届大学生结构设计竞赛,竞 赛 辅导,2007年，教育部、财政部为了进一步加强大学生实践能力、创新能力和合作精神的培养，为优秀人才脱颖而出创造良好的竞赛平台，推动高等教育人才培养模式和实践教学的改革，不断提高人才培养质量。批准资助全国大学生结构模型设计大赛、全国大学生数学建模竞赛、全国大学生机械创新设计大赛等全国9大赛事。具体为： 全国大学生电子设计竞赛 全国大学生智能汽车竞赛 全国高等医学院校临床基本技能竞赛 全国大学生结构设计竞赛 全国大学生机械创新设计大赛 全国大学生数学建模竞赛 全国大学生桥牌锦标赛 全国大学生物流设计大赛 全国大学生广告艺术大赛,大学生结构模型设计竞赛始于

2、二十世纪九十年代末，最早在清华大学开始，之后在同济大学、浙江大学、东南大学、哈尔滨工业大学等高校相继开展，近些年来在高校中开展类似的竞赛活动更加的普遍和广泛。目前，大学生结构模型设计竞赛有四个级别：校级(院级)、省级、地区级和国家级。如浙江省、北京市、湖南省、辽宁省等的结构模型设计竞赛已经举行过多次；中南地区土木工程类的大学生结构模型设计大赛已经举办了3次。,全国大学生结构模型设计大赛由教育部、建设部、全国土木工程学会联合主办，已经成功举办了3次：2005年6月在浙江大学成功举办第一次，竞赛题目是一个小高层的模型设计、制作与加载，承受竖向静荷载和水平冲击荷载。2008年10月在大连理工大学成功

3、举办，竞赛题目是一个两车道桥梁模型的设计、制作与加载，承受两个移动荷载作用。2009年12月在同济大学成功举办，竞赛题目是木结构风力发电机的塔架和叶片的设计、制作。 竞赛的宗旨在于：丰富校园学术氛围，培养大学生的创新意识和科研意识，锻炼同学的动手能力、协作能力和创新能力，提高当代大学生的综合素质和工程师的基本素质。,一、竞赛题目,承受竖向静力荷载的简支结构模型设计、制作和加载试验。,二、竞赛内容,竞赛内容包括： 理论方案设计 结构模型制作 作品介绍与答辩 模型加载试验,三、材料和材料性能,1、模型制作材料： 白板纸 白乳胶,2020/10/14,模型制作的主要工具 直尺，三角板，圆规，量角器，

4、剪刀，木模板，内模板等。,三、材料和材料性能,2、材料性能 白卡纸质量300g/m2，尺寸109cm79cm0.4mm 卡纸的抗拉强度可通过拉力机试验而得。 选定试件（具有一定长度和宽带的纸带），在拉力试验机上测定出其拉断时的拉力N和变形L的值，即可计算出极限拉应力、极限拉应变和弹性模量。,四、方案构思,泉州洛阳桥,五、影响结构承载力主要因素,造型,工艺水平,节点承载力,桥梁结构种类,按受力情况分,梁式桥 拱桥 刚架桥 悬索桥 斜拉桥 组合桥,梁式桥,简支梁桥,P,弯矩图,PL/4,梁式桥,连续梁桥,连续梁桥弯矩峰值比简支梁小,拱桥,拱桥,拱桥,无推力拱桥,固结,拱受压,系杆受拉,拱桥,拱桥,

5、拱桥,悬索桥,斜拉桥,设计经验与策略,结构造型是关键,结构造型有：梁、拱、桁架、拉索结构、组合结构等； 结构造型可向上布置，也可向下布置； 结构造型必须考虑材质特点：纸的受拉性能要好于受压； 力的传递路径要短； 造型要简洁、美观、新颖。,提高压杆承载力方法,减少计算长度； 采用实体截面； 采用局部加强的环形截面； 多种策略综合应用。,受弯构件截面,采用实体截面； 采用箱形截面； 采用工字形截面,研究结点处理方式 要求结点承载力构件承载力,受压杆件适当采用多一些材料, 要求结构S=,承载力N,构件重量G,尽量大,抗压构件S=,构件截面积AX抗压强度f,纸容重rX构件截面积AX构件长L,=Cf,

6、在一定范围内纸越多，f越大 适当多采用材料,针对卡纸较软的特点，应采取多层、局部加强等措施；,支座处要有足够的加强措施；,一般要拟定几个方案，并做适当的内力分析，选取受力最合理的方案；,注意细节（往往决定成败）、工艺水平要高。,加载注意事项： 对称加载 慢速加载 第一次加载不能过大 第二次加载应适当大些 最后加载值应有所估计（破坏试验）,模型破坏形态 常见主要有： 节点破坏因节点过于复杂、相交的杆件端部外形 及截面处理不当、连接强度不够引起； 剪切破坏因对此破坏形态估计不足，构造处理不 当而导致； 失稳破坏因模型加工缺陷或压杆处理不当引起面 内或面外失稳。,模型的结构形式 因比赛规则规定，支座

7、不能承受模型的水平推力，因此，比较合适的结构形式有： 连续梁 斜拉桥 悬索桥（自锚式） 梁拱组合体系等 此外，应考虑材质特点、工艺水平、结构创新等因素，通过方案比选，选出最佳方案。,六、评分规则,1、结构造型与体系（10分） 2、理论分析（10分） 3、模型制作（10分） 4、陈述与答辩（10分） 5、加载试验（60分）,六、评分规则,如果出现下列任一情况，将视为结构失效或试验终止，且本级加载质量无效，不计入有效成绩： (1)该级加载过程未完成，或荷载已施加但在工作人员确认前结构明显变形甚至断裂的； (2)模型跨中测点处的最大竖向位移越过规定的限值（20mm），或经评委确认其它部位位移明显超过跨中位移限值的；,六、评分规则,(3