第七届全国大学生结构设计竞赛赛题

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1、第七届全国大学生结构设计竞赛赛题1．命题背景踩高跷是我国一项群众喜闻乐见、流行甚广的传统民间活动。早在春秋时高跷就已经出现，汉魏六朝百红中高跷称为“跷技”，宋代叫“踏桥”，清代以来称为“高跷”。高跷分高跷、中跷和跑跷三种，最高者一丈多。高跷表演者不但以长木缚于足行走，还能跳跃和舞剑，形式多样。高跷所承受的荷载与高跷的结构形式和运动方式密切相关，通过由学生自行设计和制作竹结构高跷，可以提高学生对结构的设计和分析计算能力，发展团队协作和竞争意识。2．赛题概述竞赛赛题要求参赛队设计并制作一双竹结构高跷模型，并进行加载测试。本次赛题的

2、荷载并非事先确定的固定值或指定的荷载形式，而是在模型制作完成后各参赛队推选一名选手穿着由本队制作的竹高跷进行加载测试，参赛选手必须穿戴护掌、护肘、护膝和头盔，护具由各参赛队自行准备。模型的加载分为静加载和动加载两部分，静加载的荷载值为参赛选手的总重量，以模型荷重比来体现模型结构的合理性和材料利用效率；动加载通过参赛选手进行绕标竞速来判断模型的承载能力，因此模型所受到的冲击荷载的大小、方向甚至荷载作用点都取决于参赛选手的质量、运动方式和模型的结构形式，对参赛队员的力学分析能力、结构设计和计算能力、现场制作能力等提出了更高的挑战。

3、通过竹结构高跷模型的设计和制作，使学生在结构知识运用能力、创新能力、动手能力、团队协作精神等方面得到全面提升。3．模型要求模型整体包括竹高跷模型和踏板两个部分，其结构如图1~3所示。踏板固定在竹高跷模型顶面上，将来自参赛选手的荷载通过踏板A、B、C三处实木条传递至模型。踏板由组委会提供。3.1竹高跷模型7图1，模型结构区域图竹高跷模型由参赛队使用组委会提供的材料及工具，在规定的时间、地点内制作完成，其具体要求如下：（1）模型采用竹材料制作，具体结构形式不限。（2）制作完成后的高跷结构模型外围长度为400mm±5mm，宽度为15

4、0mm±5mm，高度为265mm±5mm；模型结构物应在图1所示的阴影部分之内。（3）模型底面尺寸不得超过200mm´150mm的矩形平面。3.2踏板ABC图2，踏板结构图踏板由组委会提供，其结构及尺寸如图2所示。踏板结构的面板为中密度板，面板上固定有A、B、C三根实木条，通过热熔胶与竹高跷模型固定。参赛选手用热熔胶将参赛鞋固定于踏板上，踏板上设有4个直径为15mm通孔供穿绕系带（系带由组委会提供），以进一步固定参赛鞋（参赛鞋由各参赛队自备，建议选用类似轮滑鞋的可以保护踝关节的高帮鞋）。7踏板与竹高跷模型固定后的模型整体高度应

5、为300mm±5mm。如图3所示。在踏板与模型连接处的外侧（图3中的a、b处）允许增加构造物以进一步提高连结强度，构造物的高度不得超过10mm。图3，模型整体图4．模型材料及工具竞赛期间，组委会为各参赛队提供如下材料及工具用于模型制作。4.1竹材，用于制作结构构件。竹材规格及数量见表4.1.表4.1竹材规格及数量竹材规格竹材名称数量1250×430×0.50mm本色侧压双层复压竹皮5张1250×430×0.35mm本色侧压双层复压竹皮6张1250×430×0.20mm本色侧压单层复压竹皮5张注：竹材力学性能参考值：弹性模量1.

6、0×104MPa，抗拉强度60MPa。4.2.502胶水，10瓶（规格25克），用于模型结构构件之间的连接。4.3.制作工具：美工刀（3把），1米钢尺（1把），三角板（2块），砂纸（10张），锉刀（1把）、剪刀（1把）、手套（3付）、签字笔（1支）、铅笔（1支）、橡皮（1块）。注：竹材供应单位：杭州邦博（BAMBOO）科技有限公司，王军龙13082806354地址:杭州市文一路310号中竹大厦国家林业局竹子研究开发中心5．模型加载要求模型测试时，参赛选手必须穿戴护掌、护肘、护膝和头盔，未穿戴护具的选手不得进行模型静加载和绕标测

7、试。75.1静荷载1）参赛选手穿着本队制作的竹高跷双脚静止站立于地磅称重台上，测量选手的总重量，称重台平面尺寸为45cm´60cm，静加载的重量测量精度为0.1kg。2）若在静加载过程中出现下列任一情况，将视为静加载试验失败，退出静加载测试，则模型静加载测试得分为零：（1）测试过程中选手无法保持静止站立，导致重量测量无法进行，但选手仍可参加下一轮的绕标测试；（2）测试过程中结构垮塌，参赛队退出比赛。注：称重时重量显示的末位数允许有1个字的跳动，此时的读数将取其平均值。5.2绕标竞速1）要求参赛选手穿着本队制作的竹高跷进行图4所

8、示的绕标跑或走；2）在赛段的中点（离起点10米处）设有如图5所示的高度为35cm的木结构障碍板，要求选手在绕标往返过程中越过障碍板；3）选手必须在两标杆之间越过障碍板，标杆为横截面4cm´4cm，高1.2m的木杆；4）选手在越障过程中除模型以外，身体的任何部位都不得触碰标杆。