第九届大连民族学院结构设计大赛题目说明最终.docx
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第九届大连民族学院结构设计大赛题目说明最终
第九届大连民族学院结构设计大赛题目说明
一.竞赛题目
“附着式”塔吊结构模型设计与制作
二．竞赛内容
竞赛内容，也即竞赛评分范围如下：
模型设计说明书
结构选型与制作
现场答辩表现
现场加载试验
三．竞赛要求
1.理论方案要求
（1）理论方案应包括：
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置图、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、内力分析、承载能力估算等。
（2）理论方案封面必须注明作品名称、参赛队员姓名、指导老师；正文按设计说明书、方案图和计算书的顺序编排。
（3）理论方案要求用A4纸打印，于规定时间内交到竞赛组委会，逾期作自动放弃处理。
2.设计制作要求
（1）模型制作材料
模型制作材料为组委会统一提供的230克巴西白卡纸、铅发丝线和白胶。
任一参赛队不得使用组委会指定以外的其它任何材料，否则将直接取消参赛资格，并通报。
（2）模型尺寸要求
塔吊塔身与悬臂部分结构形式不限，塔身和悬臂部分的主要尺寸要求如图1所示。
要求塔身底座与悬臂部分底面间的净高为1000±5mm，塔身为等截面，不得在塔身任何部位采用细线与上部悬臂部分相连，悬臂部分宽度≤100mm，截面形式不限，但要求下表面水平，上表面悬索与横梁固定点位置不限。
由于塔身侧面需要布置附着点，因此，要求在塔身侧面标出支撑点位置，支撑点高度须在支座底面至塔身高度500±5mm，比赛时用可调节尺寸刚性卡扣连接，如图3所示。
图1塔身及吊臂示意图
（3）下部底座及侧向钢支撑尺寸
塔身底部近似铰支，为防止模型底部滑动，设置固定钢板槽作为塔吊下部底座，槽内净截面尺寸为153mm×153mm，深20mm，详图如图2所示。
为了降低塔身的长细比、增加结构稳定性，在侧向设置刚性支撑附着在侧墙上，支撑距塔身底面垂直距离为375±5mm，其距离底板高度可调节，以便适应不同侧向支撑点高度。
图2底座示意图图3侧向支撑连接板示意图
（4）加载作用点布置
参赛队在模型悬臂上分别设置3个作用点A、B、C，其中配重作用点A距模型塔身中心线X—X轴水平距离为250±5mm，距模型塔身底面垂直高度为1000±5mm，并要求设置竖向力的拉线环1个；加载作用点B、C分别距模型塔身中心线X—X轴水平距离为500±5mm、900±5mm，距模型塔身底面垂直高度为1000±5mm，要求在B、C点设置可以施加竖向力的拉线环各1个。
另需注意，模型各作用点的拉线环须满足承载要求，且拉线环受力拉直后距加载点的垂直距离为50±5mm。
A、B、C点均需要用黑色粗线标出，赛前需要检验，误差不超过5mm。
（5）位移测点布置
在悬臂作用点C处布置两个位移测点，测量C点加载后的水平和竖向位移。
竖向位移测点和水平位移测点分别位于悬臂底面和侧面中心位置，故每个参赛队提交作品时，需用彩笔在悬臂C点底面及侧面绘制标线，同时注意，位移测点处需设刚性平面。
四．成果提交与抽签
1、模型设计说明书的提交
要求用A4纸打印，每个参赛队一式六份，同时向竞赛组委会提交电子文档与纸质文件，逾期该项分数按照0分处理。
2、参赛模型的提交
为确保比赛顺利进行，提交参赛模型时，需要开展下面两项工作：
模型验收：
赛会将用专用模具对模型尺寸进行验收，顺利通过方可参加比赛；否则取消参赛资格。
模型试安装：
为了保证次日加载比赛的顺利进行，参赛学生可在模型尺寸验收通过后，有一次机会在加载装置上试安装的机会，以保证模型加载顺利进行。
五．模型安装、加载及测试步骤
1.赛前准备
A.模型称重：
固定模型前将制作好的模型称重（精度1g），作为计算模型荷重比的依据。
B.得到入场指令后，迅速将模型抬进场内，固定在底座和支撑上，准备进行加载。
C.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，则视为丧失比赛资格。
注：
从开始安装到加载，时间控制在5分钟以内。
2.加载及测试方案
比赛的模型加载方案分为两组加载。
第一次额定加载，着重考察各队模型的刚度；第二次为极限加载，着重考察各队模型的极限承载力。
参赛作品须按表1所示的加载顺序进行试验，每通过一个工况的测定和校验后方可进行下一工况的加载试验。
各加载步骤和荷载工况的内容及成绩评定方法详见附表1说明。
3.加载试验失败判定
在决赛整个加载过程中，发生以下情形之一者，将视为加载失败，退出加载试验：
（1）模型主要构件出现明显失稳或连接破坏；
（2）模型局部构造发生破坏（包含施加荷载的拉线环断开）且影响加载过程顺利进行；
（3）模型结构发生破坏而不能继续承担荷载；
（4）位移测点在进行位移测定的工况下的各位移分量超过规定限值；
（5）其他详细内容见附表1说明。
六．评分规则
1.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.结构刚度25%（共25分）
E.结构荷重比50%（共50分）
2.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．图文表达的清晰性、规范性共4分
注：
计算书要求包含：
结构选型、结构建模及主要计算参数、受荷分析、节点构造、模型加工图（含材料表）。
B．结构选型与制作质量（共10分）
a．结构合理性与创新性共6分
b．模型制作美观性共4分
C．现场表现（共5分）
a．赛前陈述共3分
b．赛前答辩共2分
D．结构刚度（共25分）
在所有成功完成竞赛的模型中，第一次额定加载试验中，C点竖向绝对位移最小者得25分，最大者得5分，其余各队模型的刚度分数S1按下式计算：
式中：
Di为所考察模型的C竖向绝对位移（取作用点A、B加载10秒后、稳定的C点竖向位移为零点，具体测试和计算方法见附表1），Dmax为所有模型中的C点竖向绝对位移最大值，Dmin为所有模型中的C点的竖向绝对位移最小值，单位mm；本项所得分数保留小数点后两位。
E．结构荷重比（共50分）
在所有成功完成竞赛的模型中，第二次极限加载试验中，荷重比最大者得50分，荷重比最小者得10分，其余队模型的荷重比分数S2按下式计算：
式中：
βi为所考察模型的荷重比（即该模型C点最大加载值与模型自重之比），βmin和βmax分别为所有成功完成竞赛的模型的最小和最大荷重比。
本项所得分数保留小数点后两位。
注：
（1）以上A-E各项得分相加，分数最高者优胜。
（2）前3项均在加载前评毕：
模型尺寸、构造及材料等不符合竞赛要求的，或参赛过程中有其他违规行为的将不进入加载试验阶段；各分项得分取实际到场评委评分去掉一个最高分和一个最低分后的平均分。
附表1决赛模型加载及评定系数
加载
加载说明
测定和校验内容
成绩评定系数
步骤
工况
加载失败
加载通过
第
一
次
额
定
加
载
三
个
作
用
点
施
加
额
定
荷
载
（1）先在模型的作用点A施加竖向配重FAV＝29.4N（质量3kg的砝码）；
（2）在作用点B施加FBV＝9.8N的竖向荷载（质量1kg的砝码），稳定10秒后，测量C点的竖向位移fv1（mm）；
（3）在作用点C施加FCV＝9.8N的施加竖向荷载（质量1kg的砝码）；稳定10秒后，测量C点的竖向位移fv2（mm）；
（4）选取整个加载过程中C测点水平位移的最大绝对值作为模型横向位移fh1（单位mm）。
1.校验结构是否出现整体、构件、局部破坏或结构失稳，出现上述情况者视为该工况加载失败。
2.校验整个加载过程中模型的各控制位移值是否超限，超过限值视为该工况加载失败。
位移
>100mm
>100mm
>100mm
位移
≤100mm
≤100mm
≤100mm
刚度得分
S1=0
计算Di
第
二
次
极
限
加
载
作
用
点
C
逐
级
施
加
自
定
荷
载
（5）增加作用点C竖向荷载，增加量由参赛队在0.98N ≤FCVI≤ 49.0N范围内自行选择；
（6）每次增加荷载后，稳定10秒，测量作用点C的竖向位移fv3（mm）和水平位移fh2（mm）。
（7）作用点C的竖向荷载升级次数不超过3次。
3.校验结构是否出现整体、构件、局部破坏或结构失稳，出现上述情况者视为该工况加载失败。
4.校验整个加载过程中模型的各控制位移值是否超限，超过限值视为该工况加载失败。
位移
>100mm
>100mm
位移
≤100mm
≤100mm
荷重比得分
S2=0
计算βi
作用点C加载砝码最大重量除以模型自重
备注
（1）第一次加载全部成功后方可进入第二次加载流程。
（2）成绩评定系数的计算参见第八条。
注：
组委会提供质量为0.1kg、0.2kg、0.5kg、1.0kg、1.5kg、2.0kg、2.5kg、3.0kg、3.5kg、4.0kg、4.5kg、5.0kg砝码若干，供参赛者选择。
“附着式”塔吊结构模型设计说明书
参赛学校
参赛队员 、、、、
专业名称、、、、
指导教师
二○一四年
第九届大连民族学院结构设计大赛报名表
团队名称
队长姓名
所在班级
联系电话
团队成员
姓名
所在班级
1
2
3
4
5
备注：
注：
1.请同学们认真填写报名表，填好之后请将报名表纸质版和电子版，及50元报名费（材料包括白卡纸2.5元×10张，乳白胶10元×2桶，线1.5元×2捆，运费2元）于4月13日晚8:
00前，交给队长所在班班长处。
2.参赛团队每队四到六人
3.比赛需上交参赛结构、塔吊PPT以及设计说明书（一式六份）
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