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2019年土木工程学院结构设计竞赛赛题一

时间:2021-01-14 07:16

  2019年土木工程学院结构设计竞赛赛题一_理学_高等教育_教育专区。2019 年土木工程学院结构设计竞赛 赛题一 一、竞赛题目 纸质多层建筑模型结构设计 二、赛题背景 三层房屋作为当今建筑的一大普遍形式,具有极大的结构改进 空间。本次院赛以三层房屋为模拟对象,建立纸质

  2019 年土木工程学院结构设计竞赛 赛题一 一、竞赛题目 纸质多层建筑模型结构设计 二、赛题背景 三层房屋作为当今建筑的一大普遍形式,具有极大的结构改进 空间。本次院赛以三层房屋为模拟对象,建立纸质三层模型,考察模 型在静荷载及竖向突加荷载下的承载能力,锻炼学生的动手能力,提 高学生的空间结构设计能力和模型制作技巧。 三、竞赛要求 1.参赛对象 中南大学土木安全类 2019 级新生(若大一同学与高年级同学组 队则不可参加赛题一)。6up。 2.参赛要求 (1)每个参赛队由 1 至 3 名在校全日制学生组成,每位参赛选 手只允许加入一个参赛队,参加多个参赛队的选手一经发现将取消其 比赛资格。各队独立设计、制作,每个参赛队提交一份作品。 (2)各参赛队必须在规定时间之内完成结构模型制作。模型制 作完成,风干之后进行现场加载实验。 四、模型设计制作要求 1.模型制作材料 表 1 模型制作材料及数量 材料种类 规格 数量 A3 打印纸 100g/m2 50 张 白乳胶 300mL/瓶 1瓶 美工刀、直尺、剪刀、三角板、铅笔等制作工具参赛者自行准备, 主办方不予提供。 2.模型设计要求 (1)模型为三层建筑,应有 3 个楼面(二、三层及顶层楼面), 各楼面均设置为水平加载面。每层楼面下方可自行设计结构,且必须 能将砝码顺利放置在楼层上部平面,10Kg 砝码尺寸为165mm(长 ) × 105mm(宽) × 130mm(高),实物如图 8。第二层楼层距地面 高度不小于 200mm,且下方净空 100mm(如图 1 红色区域),其余 楼层之间(以上一楼层最高水平点至下一楼层最高水平点计算)高度 差不小于 250mm,模型总高需不小于 700mm 且不大于 800mm。 图 1 正视图 (2)模型在水平投影为 500mm×500mm 的正方形区域内进行 设计制作且模型投影面积须大于 300mm×300mm。第二层楼层以下 支柱水平投影不允许超过图示四个边长为 100mm 的正方形,如图 2。 (3)第二层与第三层楼层须画出砝码放置区域,位于楼层中部 区域 170mm×110mm 处,两层楼层砝码放置方向相同,如图 4。 (4)加载过程所用到砝码及钩码尺寸如下表: 砝码类别 尺寸 实物图 10kg 砝 长 宽 高 图8 码 165 105 130 5kg 钩码 直径 100 柱高 挂钩高度 图9 82 52 注:以上表格尺寸以 mm 为单位。 图 2 俯视图 图 3 模型立体图 图 4 砝码放置区域 3.模型制作要求 (1)模型总质量不超过 1000g; (2)模型制作必须使用主办方所发放材料,加载完成的模型不 能带走,须拆卸检查使用材料是否符合赛题规范; (3)模型要求设计成结构(几何不变体系),不允许将模型设计 为机构(几何可变体系)。 五、加载流程 1.建筑模型尺寸检测 模型需按照给定尺寸进行设计制作,各处误差需控制在±5mm 之内,否则不予加载。 净空检测:用标准净空模块(495mm×295mm×95mm)沿纵向 (x 方向)及横向(y 方向)穿越模型第二层下部,如不能通过,则模 型视为不合格。 2.建筑模型称重 模型需在加载前称量并记录模型质量 . 3.模型加载 参赛组队员将模型放置于加载台上,调整模型使三级加载钩码水 平投影处于 A 区域中。加载共分为三级,该过程中工作人员监督并记 录,不参与砝码加载。砝码从加载计时开始到全部加载过程结束,不 得取下、更换,也不得调整砝码、模型位置,否则将直接取消其加载 成绩。 第一级加载:将 10kg 砝码放在建筑模型第二层的指定位置,在 一级加载中砝码放置过程参赛选手可用手固定住模型,砝码放置完毕 后开始计时,若模型在 15 秒内保持稳定则视为该级加载成功,即可 进行下一级加载; 第二级加载:将 10kg 砝码放在建筑模型第三层的指定位置,砝 码放置完毕后开始计时,若模型在 15 秒内保持稳定则视为该级加载 成功,即可进行下一级加载; 第三级加载:5kg 钩码处于竖直管道中(通过铁片承载),此时钩 码距离地面标高 1400mm。第一、二级加载完成后,选手拉出铁片, 钩码冲击最高层楼层 A 区域(如图 2),待钩码稳定后开始计时,若 模型在 15 秒内保持稳定则视为该级加载成功,至此全部加载完毕。 加载装置图解如下: 图 5 加载装置正视图 图 6 加载装置侧视图 图 7 加载装置俯视图 图 8 10kg 砝码 图 9 5kg 钩码 4.计时准则 从选手放置砝码后,所有参赛选手完全松手时刻开始计时。 5.模型失效判定准则 加载过程中,出现下列任一情形则判定为加载失败,该模型不能 继续加载,并将上一级加载级别视为该模型所通过的最高加载级别。 (1)模型尺寸及材料使用不符合规定要求; (2)模型在加载过程中出现明显的结构形变或损坏; (3)砝码掉落或接触到非本楼层的杆件; (4)参赛人员在加载过程中有意触碰加载台或模型; 若比赛过程出现争议,最终解释权归竞赛组委会所有。 六、成绩评定 1.计算书及设计说明(共 10 分) (1)计算内容的完整性、准确性——5 分; (2)图文表达的清晰性、规范性——5 分。 2.结构选型与制作质量(共 10 分) (1)结构合理性与创新性——5 分; (2)模型制作质量与美观分—5 分。 3.模型加载性能评分(共 80 分) 计算公式如下 (1)第一级加载成功,总分为 20 分,第 i 队参赛得分: (2)第二级加载成功,总分为 30 分,第 i 队参赛得分: (3)第三级加载成功,总分为 30 分,第 i 队参赛得分为 注: 为第 i 组参赛作品的质量; 为第一级加载成功的参赛作品的最小质量值; 为第二级加载成功的参赛作品的最小质量值; 为第三级加载成功的参赛作品的最小质量值。 七、附则 1.本次比赛最终解释权归竞赛组委会所有; 2.此细则如有修改或补充,将会及时通知。