理工大学,第十一届大学生,结构设计竞赛,赛题

理工大学,第十一届大学生结构设计竞赛,赛题

长沙理工大学第十一届“鸿宇杯”

大学生结构设计竞赛规程

一、 竞赛内容

1.1竞赛题目

自立式木质塔吊结构及其基础的设计与制作

1.2竞赛内容

设计承受静荷载的自立式木质塔吊结构模型。竞赛内容包括：

（1）理论方案设计；（2）结构模型制作；（3）模型加载测试。

二、 竞赛要求

2.1 参赛要求

(1)参赛者为全日制在校本、专科生（含城南学院学生和留学生）。每个参赛队由3名及3名以下学生组成，提倡参赛学生跨专业、跨年级组队，提倡学生单独组队或两人组队，每位参赛者只允许参加一个参赛队，各参赛队应独立设计与制作，避免雷同模型的出现。

(2)每个参赛队只能提交一份作品，并给作品命名。

(3)各参赛队必须在规定时间和地点参加竞赛活动，迟到或缺席者作为自动弃权处理。竞赛期间不得任意换人，若有参赛队员因特殊原因退出，则缺人竞赛。

2.2 书面材料要求

(1)理论方案的内容应包括：设计说明书、方案图和计算书。设计说明书应包括对方案的构思、造型和结构体系及其他有特色方面的说明；方案图应包括结构整体布臵图、主要构件详图和方案效果图；计算书应包括结构选型、计算简图、荷载分析、倾覆计算、内力分析与承载能力计算等。

(2)理论方案封面必须注明作品名称、参赛队员姓名和专业；正文按设计说明书、方案图和计算书的顺序编排。除封面外，其余页面均不得出现任何有关参赛学院名称和个人姓名的信息，否则该部分计零分。

(3)结构模型设计说明书要求用A4纸打印，一式二份于规定时间内交到

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竞赛组委会，逾期作自动放弃参赛处理。

三、 设计制作要求

3.1 模型制作材料及工具

（1）木材：

（2）胶水： 502日月星火速胶（注:淘宝上搜“大学结构竞赛专用胶”可买到，此胶水为去年全国结构设计竞赛用胶，对木材粘结效果较好）

（3）制作工具：美工刀，钢尺，砂纸，锉刀，小型锯子等自备。 注：不得使用组委会指定以外的其它任何材料，否则将直接取消其参赛资格。

3.2 模型尺寸要求与制作内容

（1）结构形式：不限；模型的主要受力构件应合理布臵，整体结构应体现“新颖、轻巧、美观、实用”的原则，并保证塔吊结构与其基础结构部分连接牢固可靠，不发生倾覆。

（2）塔吊结构尺寸：塔吊模型总高度宜小于1300mm，模型的净空高度为800mm（上下偏差限5mm），塔吊立柱截面边长不大于150mm（上偏误差限5mm），横梁从立柱中心线到加载点中心处的距离不小于600mm（下偏误差限5mm），横梁高度小于300mm，模型立柱和横梁的宽度均不大于150mm，模型全部结构物应在图1所示的阴影部分之内。

（3）塔吊基础尺寸：塔吊基础宜做成条形基础（或十字交叉基础），基础结构总长度小于1000mm，其中从立柱中心线到吊篮加载侧边缘距离小于400mm（上偏误差限5mm），另一侧长度小于600mm（上偏差限5mm），基础结构宽度小于300mm（上偏误差限5mm），同时不宜小于150mm，以保证加载时不会侧翻。基础结构高度小于200mm（上偏误差限5mm）。

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（a）模型正立面允许区域尺寸 （b）模型侧立面允许区域尺寸

图1 模型上部结构与基础允许区域立面图

（3）模型应根据加载装臵的尺寸，预留足够的空间，加载点处下边缘留有横梁加载，通过挂钩钩在横梁的中点，没有预留加载点的模型视为不合格模型，不予以加载测试。

（4）模型结构（包括基础部分）的总重量不超过2.0公斤（上偏误差限10克），加载时放臵在模型基础结构上的配重砝码不计入模型重量。

（5）模型对称性要求：模型应具有一个竖向对称面。

3.3、 静力试验加载

（1）模型静力加载采用吊钩悬挂加载，在塔吊横梁端部设臵一个加载点，下挂钢结构吊篮（吊篮重约4公斤，吊篮重量不计入荷载值），用10公斤砝码加载。为保证塔吊不至于发生倾覆，允许在塔吊基础上施加配重荷载，允许施加的最大配重荷载为30公斤，所加配重荷载砝码离塔吊立柱的净距离不小于100mm，配重荷载不计入模型重量，参赛学生在工作人员的配合下自行设计施加配重荷载位臵并给塔吊加载。塔吊模型横梁要在加载

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点位臵做好横向连接小梁，以满足挂钩的安装空间。

（2）静力加载砝码总重为30公斤（不包含吊篮自重约4公斤），每件参赛模型分三级加载（加载只能单调增加荷载，不允许先卸载后加载），每级加载10公斤，静止10秒钟后进行下一级加载，每个模型在规定时间5分钟内完成全部加载，最后一级加载需要静止15秒钟，模型才算加载成功。

（3）关于加载的注意事项：

a)加载过程由参赛队伍自己完成；

b)加载不可以撤销，一旦砝码完全接触到加载吊篮，就必须加载下去，不可返回操作，由工作人员监督。

3.4、模型测试项目

1、模型质量由电子天平称量，模型的质量精确到1g；质量超过

(2000+10)g的模型不能参与加载。

2、承载能力与变形测量：

模型承载能力为横梁加载点处不考虑吊篮重量（约4公斤）的情况下能另外承受30公斤砝码重量。

模型变形控制为加载点处竖向位移小于100mm，如果是第一级荷载下位移超过限值，则该模型无成绩。如果是在第二级加载下超过位移量程，则第一级为有效加载，以此类推，先一级荷载加载成绩作为评奖候补，排名全部低于满载30公斤且竖向位移小于100mm的模型。

四、评分规则

总分为100分，包括人员组成、结构造型与体系、理论分析、模型制作和加载试验5个方面。

4.1、人员组成（2分）

按1人组队得2分，2人组队得1分，3人组队得0分。

4.2、结构造型与体系（8分）

按模型结构的构思、造型和结构体系的合理性（主要指受力合理性）、实用性和创新性评分，凡出现相似模型较多的视为创新性不够。

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4.3、理论分析（5分）

按设计说明书、方案图和计算书内容的完整性、正确性评分。

4.4、模型制作（5分）

按模型制作质量与工艺情况评分。

注：以上4项均在加载前评毕。模型尺寸及材料使用不符合设计制作要求的，或参赛过程中有其他违规现象的将直接淘汰，不进入加载试验阶段。

4.5、静载试验（80分）

静载试验分总分为80分，计算得分时保证满载30公斤的模型静载试验分均大于只能加载20公斤的（30公斤级最差的试验得分大于20公斤级最好的试验得分1分），加载到20公斤的模型的静载试验分均大于只能加载10公斤的（20公斤级最差的试验得分大于10公斤级最好的试验得分1分），依次类推。

五、加载试验及评分标准

5.1 赛场纪律

（1）各竞赛小组参赛作品提交后，通过抽签确定作品的加载次序。

（2）比赛期间严格按抽签顺序进行，请参赛人员提前到场，未能按时参加比赛需提前向组委会申请并经批准，否则视为自动弃权。

（3）各队自己安装作品，也可请人协助安装，并在安装完成完毕后对模型加载。

（4）所有加荷过程由参赛选手亲自完成，如有需要，可请求工作人员协助完成，但工作人员不为加载过程中的任何结果(包括失误)负责。

（5）加载过程中不得使用任何未经竞赛评委会允许的辅助工具。

5.2 加载过程中，如果出现下列任一情况，将视为加载失败，退出加载试验：

（1）模型出现了题目中明确给出的违规设计，如尺寸要求不合格；

（2）模型基础设计不合理或基础上配重砝码放臵不合理，加载过程中模型左右或前后发生倾倒；

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（3）模型横梁设计不合理，导致加载装臵无法安装在模型上，或是挂钩处小梁断裂；

（4）模型主要构件出现失稳、结构变形过大和杆件破坏等本身原因，使加载模型或加载设备滑落；

（5）加载后静止时间不够10秒，最后一级加载静止时间不够15秒垮塌的模型，本级加载失败，但前一级加载荷载值有效，任何一级加载后在加载点处竖向位移超过或达到100mm的视为加载失败；

（6）竞赛评比委员会认为失效的其他情形。

5.3 完成同级加载试验的模型，按以下方法计算静载试验分S：

同级加载模型静载试验分S：静载试验分最高总分为80分，最低可能为负分，计算得分时保证满载30公斤的模型静载试验分S均大于只能加载20公斤的（30公斤级最差的试验得分大于20公斤级最好的试验得分1分），加载到20公斤的模型的静载试验分S均大于只能加载10公斤的（20公斤级最差的试验得分大于10公斤级最好的试验得分1分），依次类推，得分计算公式中S1max为参赛结构模型中同级荷载加载下的最大荷重比，静载试验得分在该级模型中记为满分80

分，其他参赛模型的静载试验得分

，其中S1值按下列公式计算：

（1） 注：模型的最大竖向承载力为破坏之前一级荷载，或为限额内最后一次加载的荷载，以上计算值均精确至小数点后2位，最大竖向承载力不包括吊篮的重量（吊篮重约4公斤）

六、竞赛报名方式及组队要求

（2） 学生以参赛小组方式自由报名；队伍自由组合，提倡跨院（系），跨年级、跨专业组队，每支队伍3人及3人以下，各队独立设计及制作。

（3） 每人只允许参加一个参赛队，对于参加多个参赛队的选手将取消

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其参赛资格。

（4） 每组组长在规定时间内向大赛组委会报名（《报名表》见附件三），通过审查、备案，方可参赛。

七、奖项设臵

7.1竞赛评审工作要求

评审工作保证公平、公正和公开进行。各参赛队总分为4.1-4.5中各项得分总和（注：考虑到加载级差的影响，会对未能加载到30公斤的模型静载试验分进行折减计算），按得分从高到低确定名次及获奖名单（未参加静载加载测试或是荷载不到10公斤就加载失败的模型不进行排名）。

7.2 奖项设臵

本次竞赛由竞赛组委会制定统一的竞赛规程（见附件一），并对竞赛结果进行现场评判，确保竞赛工作公平、公正、公开，静力加载试验测试结束当场公布比赛结果。

本次竞赛设以下奖项：综合一等奖（5%）、二等奖（10%）、三等奖（20%），单项奖（4%），优胜奖若干。获奖名次按参赛模型综合得分从高分到低分的顺序确定。学校教务处对获奖的参赛队每名成员颁发证书。

八、其它未尽事宜，由竞赛组委会研究决定。

九、本竞赛规程由竞赛评比执行委员会负责解释。

长沙理工大学第十一届大学生结构设计竞赛组委会 二０一四年三月二十四日

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