浙江大学第二十届大学生结构设计竞赛细则.docx

1、浙江大学第二十届大学生结构设计竞赛细则浙江大学第二十届大学生结构设计竞赛细则一、竞赛题目与内容竞赛题目：输电塔结构设计与模型制作竞赛内容：理论方案设计、模型制作、陈述与答辩、加载测试。二、参赛对象参赛对象为浙江大学在校本科学生，以自由组队形式参赛，每队参赛学生23人。三、竞赛要求1. 参赛要求(1)每个参赛队只能提交一份模型作品，并全部用汉字命名(作品名称不得多于6个汉字)。(2)每位学生只允许参加一个参赛队，各队应独立完成方案设计与模型制作。(3)参赛队必须在规定时间内报名，逾期按自动放弃处理。(4)各参赛队必须在规定时间和地点参加竞赛活动，缺席者作自动放弃处理。竞赛期间不得任意换人，若有参

2、赛队员因特殊原因退出，则缺人竞赛。(5)各参赛队必须参加竞赛全过程各个环节，不参加加载将无法获得第二课堂学分。2. 理论方案要求(1)内容和格式请按附件1：浙江大学第二十届大学生结构设计竞赛理论方案模版要求提交。(2)理论方案用A4纸双面打印、装订的理论方案文本一式2份；3. 模型制作及加载系统（1） 模型要求 (a)三维图(b)俯视图 (c)正立面图(d)侧立面图图1 输电塔模型示意图(单位：mm)竞赛模型为输电塔模型，图1为模型示意图，结构形式不限，具体要求如下：模型总高度不限，但必须提供A、B两点作为输电线与输电塔的连接点（即加载点），要求A、B两点处构件顶面距底板上表面高度为1000m

3、m（误差5mm），A、B两点水平距离为600mm（误差10mm），A、B两点连线在底板上的水平投影与模型底板中线(在板上已标注)重合（误差50mm）。模型在A、B加载点连线下方塔身部分，自选部位将模型制作为可完全分离的两个或两个以上部分，每部分的高度不超过800mm，在比赛现场进行限时装配，装配现场提供模型制作工具一套（详见附件工具列表，胶水除外）。模型底脚用502胶水固定于底板之上，模型底面尺寸限制在250mm250mm的正方形区域内，底板尺寸及模型区域见图2所示。不符合上述要求的模型直接取消比赛资格。图2 底板尺寸示意图(单位：mm)（2）模型制作材料竹材：用于制作结构构件竹材规格及数量如

4、表1所示，竹材参考力学指标如表2所示。表1 竹材规格及用量竹材规格竹材名称数量竹片1250mm430mm0.20mm本色侧压单层复压竹皮1张竹条900mm6mm1mm集成竹35根900mm3mm3mm集成竹35根900mm2mm2mm集成竹35根注：竹条实际长度为930mm。表2 竹材参考力学指标密度顺纹抗拉强度抗压强度弹性模量0.8g/cm360MPa30MPa6GPa502胶水（30g装）：用于模型制作期间结构构件之间的连接以及模型和底板的连接，限3瓶。棉蜡线：每队提供长度为20cm棉蜡线4段，固定在加载点上，用于模型和加载挂钩之间的连接。棉蜡线不得作为模型构件使用，否则取消比赛资格。模型

5、安装底板：底板材料为竹制，尺寸为400mm400mm20mm。不得对底板进行打磨挖孔等任何加工操作，否则取消比赛资格。（4） 加载装置（a）三维图（b）平面图（c）立面图图3 加载装置示意图(单位：mm)4.加载测试（1）加载前准备底板（已称质量）和棉蜡线在加载前一小时发放，各队使用502胶水将模型与底板粘结，将棉蜡线固定在模型A、B两加载点上，加载A点由专家组指定，每个加载点必须固定2根棉蜡线，分别用于连接一个铁链荷载和一个水平荷载挂钩。在加载全过程中，砝码挂绳不允许在模型上缠绕，铁链不允许与模型发生接触。入场后，现场完成模型装配，装配时间控制在8分钟以内，装配结束，对模型连同底板和绳套一并

6、称重，然后扣去底板质量，绳套质量计入模型质量中。核查模型底面尺寸是否满足制作要求，量测加载点高度和距离是否满足要求。比赛加载前，由参赛队员介绍作品构思，时间控制在1分钟内，然后回答专家提问。从开始介绍作品构思到加载结束，总时间不超过4分钟。模型A点朝向观众席侧，B点背离观众席侧，根据图1(a)确定1、2、3、4方向，迅速将模型底板安装在加载台面上，紧固板夹。1、2方向指向加载装置铁链侧，3、4方向指向加载装置滑轮侧。模型安装在加载装置上以后，选手不得触碰除绳套以外的模型部分。参赛队陈述和评委提问两个环节与模型安装同时进行，然后依次开展两次加载过程。加载过程模拟多种工况下的输电塔结构，不仅要承受

7、导线及吊具等自重荷载，还要承受导线水平张力。每级加载达到规定时间后，若结构模型未失效，则该级加载有效；否则，取前一级加载为有效加载。最后取总分计分。加载结束后，将底板归还到竞赛委员会指定的工作小组处。（2）一级加载一级加载为铁链自重加载，两根铁链长度为1.2米，每根质量为10.8kg，加载时铁链沿1、2方向水平投影距离为1米，铁链自由下垂。在1、2方向安装铁链自重配重。荷载施加完毕并离手后由选手自行启动计时器，需持荷10秒钟后再进入下一级加载。（3）二级加载二级加载是在一级加载基础上在3、4方向上均增加水平荷载，选手可以选择的配重质量分别为4kg、5kg、6kg砝码，完成配重后由选手剪断A点3

8、方向上的绳套后，并由该选手按下计时器，持荷10秒钟视为加载成功。（4）加载失败判别在全部加载过程中，当出现以下任一情况时，即视为加载失败：输电塔发生坍塌、倒塌；配重掉落、挂钩脱落、绑绳拉断或脱落；铁链与铁链、铁链与模型发生碰触； 其他评委认定模型加载失效。5. 评分规则根据理论方案、结构体系、模型制作、陈述与答辩、加载测试5个方面进行评分，总分100分。不符合竞赛要求，或者在参赛过程中有违规行为，不遵守竞赛秩序和纪律的参赛队，将取消参赛资格。理论方案（5分）：根据方案设计与理论分析的完整性、合理性、创新性评分。结构体系（5分）：根据结构体系和造型的合理性、创新性评分。模型制作（5分）：根据模型

9、制作的外观质量和制作精细等评分。陈述与答辩（5分）：根据现场陈述和回答情况评分。加载测试（80分）：加载测试总分F的计算公式为：，取值如下：当一级加载成功时：，否则取0当二级加载成功时：，否则取0上式中： ：第i个参赛队的模型质量，单位为g； Mmin：一级加载成功的所有参赛队模型质量的最小值；：二级自主加载成功的荷载与结构自重的比值；：二级自主加载成功的所有参赛队荷载与结构自重比值的最大值；L：二级自主荷载加载值。2019年2月25日附件1：浙江大学第二十届大学生结构设计竞赛理论方案浙江大学第二十届大学生结构设计竞赛理论方案模型名称输电塔结构模型设计与制作方案设计及理论分析浙江大学大学生结构

10、设计竞赛组委会2019年2月 1 结构选型（楷体三号）1.1 方案构思（楷体四号）本赛题*，因此，我们从*等方面对结构方案进行构思。（正文字体字号为小四，中文字体宋体，英文字体Time New Romans，1.5倍行距）1) *2) *。3) *4) * 1.2 不同选型对比*。1) 选型1*2) 选型2*表1-1中列出了*表1-1. *（所有图表须有编号，表名及表内字体为五号，字体中英文类型同正文，表格格式为三线表，参考 选型1选型2选型3优点*缺点*总结：综合对比:*，最终确定的方案效果图及模型实物图*所示：(a) 模型效果图(b) 模型实物图图1-1. *（图名字体为五号，字体中英文类

11、型同正文）2 结构建模及主要参数本结构采用*进行结构建模及分析。2.1 *软件名称*结构模型利用有限元分析软件*建立了结构的分析模型，如图2-1所示。（建议采用无边框的表格进行图形的排版）。(a)结构分析模型三维轴测图(b)结构分析模型平面图(c)结构分析模型立面图(d)结构分析模型?图图2-1. *2.2 结构分析中的主要参数在*分析软件中，进行了如下的定义。材料部分：竹皮的弹性模量设置为* N/mm2 ，抗拉强度设为*MPa。（需注意物理量及单位的撰写格式，物理量符号、物理常量、变量符号用斜体，计量单位等符号均用正体。）几何信息部分：各构件截面及尺寸按实际输入。其中杆件*采用了*截面尺寸，

12、*。荷载模式部分：根据本次结构大赛中的要求进行，第一级荷载为*，第二级荷载为*。在软件*中，采用了*设置。结构支座部分：在*施加了*约束。3 受荷分析3.1 内力分析1) 第一级荷载*经过分析，其内力情况如*所示：(a)轴力图(b)弯矩图图3-1. *由内力分析结果可以得知：*2) 第二级荷载*经过分析，其内力情况如*所示：(a)轴力图(b)弯矩图图3-2. *由内力分析结果可以得知：*3.2 变形分析1) 第一级荷载*经过分析，其变形情况如*所示：图3-4. *变形图由变形分析结果可以得知：*2) 第二级荷载*经过分析，其变形情况如*所示：图3-5. *变形图由变形分析结果可以得知：*3.3 承载力分析根据竹材强度*，经过计算，其主要杆件的应力如表*所示。表3-1. *构件编号杆件应力(MPa)3.4 小结综合*分析，可以得到*4 节点构造节点部位是模型制作的一个关键，表4-1中列出了本模型各种节点的说明及图例。表4-1. *节点位置说明图例*节点*节点*柱脚节点*5 模型尺寸图(a) 模型俯视图(b)模型左视图(c)模型前视图图5-1 *表5-1 主要构件详图编号L1L2L3L4截面形状尺寸*mm*mm*mm*mm数量113*