同圆 万斯达杯 第四届结构大赛细则

“同圆万斯达杯” 第四届山东省高校结构设计竞赛 竞 赛 手 册 主 办 单 位山东省土木工程学会建筑结构专业委员会 山东高校 承 办 单 位山东高校土建与水利学院 赞 助 单 位山东同圆设计集团 山东万斯达集团 山东省高校结构设计竞赛题目 一、竞赛宗旨及目的 山东省第四届结构设计竞赛是一个极富创建性，挑战性的科技竞赛。它旨在通过对所学学问的综合运用和团队精神，提高学生的动手实力与思维实力，激发创新意识，培育科学思维，加强团队协作，提高动手实力，增进校际学术沟通。通过结构大赛可以很好的将课堂理论与实际工程紧密结合起来，培育高校生的设计与计算实力，提升高校生的综合创新实践素养，为培育21世纪高素养工程师打下良好基础。 二、竞赛内容 结构模型制作、方案设计与理论分析、作品介绍与答辩、模型加载试验 三、竞赛模型 竞赛模型为混凝土搅拌站的高耸筒仓结构，采纳230g的白卡纸制作，具体结构形式不限。模型包括加载钢架、柱脚连接钢板、下部支承和上部筒仓结构三部分，如图1示意。其中前两部分通过螺栓连接，由承办方供应；支承结构与筒仓结构由参赛选手设计制作，并通过螺栓与柱脚连接钢板连接。 图1 混凝土搅拌站示意图 四、模型要求 1、高耸筒仓模型应包括筒仓主体和下部支承结构；模型总高度为800mm，筒仓内径200mm，筒仓高450mm,支承结构高350mm；筒仓主体底部应设一出料口，出料口距地面距离为200mm，支承结构柱子的中心应落在直径100mm～250mm的圆环内；为便于模型与加载钢架之间牢靠连接，柱底应做基础（柱脚连接板也由白卡纸制作），利用螺栓将支承结构固定在加载钢架底座上；筒仓主体底部的出料口设有开关（此开关加料时关闭，出料时打开）。筒仓主体内部无任何支承结构，筒仓外部的尺寸不限；筒仓上部内径200mm内不设任何连接构件，顶部不封闭，便于加料。 2、模型必需具有肯定的结构刚度，保证受力后不因变形过大而导致模型垮塌。 3、设计制作所用材料仅限于组委会供应的材料，允许对所给材料进行加工、组合，但不得运用非组委会供应的材料，一经发觉取消其参赛资格。 五、竞赛要求 1、结构模型 要求模型制作符合设计制作要求，并与计算书中计算简图一样。如修改模型，要求同时修改计算书。 2、理论分析计算书。 要求包括封面、设计说明、基本的设计方案以及结构分析和设计。其中设计说明应包括对方案的构思、结构选型及其他有特色方面的说明；基本的设计方案应包括结构图若干，主要构件、节点详图及材料表；结构分析与设计应包括荷载分析、内力分析、结构选型、计算简图。 六、模型安装、加载及测试步骤 1、赛前打算 A. 模型称重将制作好的模型（不含支座螺栓）在未连接过渡钢板前称重（精度0.1g），螺栓按每个2g另计，最终将称重结果与螺栓重量累加，作为考核模型重量的依据。 B. 将模型安装在连接钢板上，等待入场。 C. 得到入场指令后，快速将模型及过渡钢板抬进场内，固定在看台上，打算进行加载。 D. 以上过程由各队自行完成，赛会人员负责监督、标定测量仪器和记录。如在此过程中出现模型损坏，则视为丢失竞赛资格。 2、加载及测试步骤 A. 参赛队代表进行1分钟陈述，之后评委提问1分钟。 B．将启动风机连续施加两档风载，并通过位移计进行实时记录，等待15秒结构变形稳定后，依据位移计上的示数记录位移值（精度0.1mm）。 C. 满筒仓细沙加载，并通过位移计进行实时记录。 D. 如在以上过程中出现模型损坏，则视为竞赛失败。 3、加载方式 采纳在筒仓上加风荷载和竖向静载的方式考核各队模型的刚度和承载力。 在筒仓前1m处设置一鼓风机，进行两档风速加载，第一档为9m/s，其次档为12m/s。测量并记录9m/s风速下筒仓顶端的位移时程，加载持续时间为15s。进行12m/s风速加载，加载持续时间为15s，此时不再量测筒仓顶部位移，考察模型的极限承载实力，模型出现损坏即视为竞赛失败。 4、位移测量 采纳接触式测量方式，设1个位移测量点，位置处于迎风面的筒仓顶部。在进行动态数据处理时，首先剔除加载初期（前5s）的非平稳段，然后对每个测点时程记录中的前3个最大动位移（肯定值最大）取平均，作为该测点的风振极值响应，记为d1，该值将作为考量结构抗侧刚度的依据。 注以上计算中的位移均取肯定值；12m/s风速下仅考察结构极限承载力，不记录结构位移。 风载试验胜利的模型进入下一步加载程序，即满筒仓细沙加载。选手采纳细砂，由选手从上部利用导沙管（内管径60mm，由白卡纸制作）自行倒入筒仓内，倒完砂子后保持15s，此时量测筒仓的竖向位移。若认定模型加载胜利，则从出料口放砂直至放空。 模型整个加载过程用时4分钟。 七、加载失败判定 出现以下状况之一则加载失败 1、筒仓主体开裂；2、模型结构物脱落；3、漏沙现象；4、结构整体坍塌；5、支撑结构出现过大变形，如柱出现明显弯曲、局部屈曲、变形不能复原等。 八、模型制作材料及工具 竞赛期间，承办方为各队供应如下材料及工具用于模型制作。 230g白卡纸，白乳胶，M4螺栓（无垫片） 主要制作工具美工刀、砂纸、剪刀、直尺、图板等 另，承办方还供应公用的砂轮机、打孔机等。 本届大赛所用鼓风机相关参数如下表，具体供货位置在济南天桥旁边。 名称 新型节能低噪声轴流风机 型号 SF7-4 价格约人民币1100元 厂家 上海金蓝机电设备成套 功率 3kW 转速 1400n/min 风量 2500m3/h 风速 23m/s 全压力 340Pa 因鼓风机的风速不行调，故由山东高校限制学院设计制作了小型限制器，电气成本为2000元，售出价格暂定2300元（考虑博士与硕士探讨生的劳务费）。 九、组队 1、要求3人组队参赛，每队设一名指导老师，每个学校最多派3个队参赛。 2、每人只允许参与一个参赛队，各队独立设计、制作。 3、激励跨年级、跨专业组队。 十、评分标准 （一）结构评分按总分100分计算，其中包括 A. 计算书及设计图 10 （共10分） B. 结构选型与制作质量 10 （共10分） C. 现场表现 5 （共5分） D. 结构重量 25 （共25分） E. 结构刚度 50 （共50分） （二）评分细则 A. 计算书及设计图（共10分） a．计算内容的完整性 共6分 b．图文表达的清楚性、规范性 共4分 注计算书要求