第三届结构设计大赛辅导

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1、安阳工学院第三届大学生结构设计竞赛竞赛辅导2007年，教育部、财政部为了进一步加强大学生实践能力、创新能力和合作精神的培养，为优秀人才脱颖而出创造良好的竞赛平台，推动高等教育人才培养模式和实践教学的改革，不断提高人才培养质量。批准资助全国大学生结构模型设计大赛、全国大学生数学建模竞赛、全国大学生机械创新设计大赛等全国9大赛事。具体为：全国大学生电子设计竞赛全国大学生智能汽车竞赛全国高等医学院校临床基本技能竞赛全国大学生结构设计竞赛全国大学生机械创新设计大赛全国大学生数学建模竞赛全国大学生桥牌锦标赛全国大学生物流设计大赛全国大学生广告艺术大赛大学生结构模型设计竞赛始于二十世纪九十

2、年代末，最早在清华大学开始，之后在同济大学、浙江大学、东南大学、哈尔滨工业大学等高校相继开展，近些年来在高校中开展类似的竞赛活动更加的普遍和广泛。目前，大学生结构模型设计竞赛有四个级别：校级(院级)、省级、地区级和国家级。如浙江省、北京市、湖南省、辽宁省等的结构模型设计竞赛已经举行过多次；中南地区土木工程类的大学生结构模型设计大赛已经举办了3次。全国大学生结构模型设计大赛由教育部、建设部、全国土木工程学会联合主办，已经成功举办了3次：2005年6月在浙江大学成功举办第一次，竞赛题目是一个小高层的模型设计、制作与加载，承受竖向静荷载和水平冲击荷载。2008年10月在大连理工大学成功

3、举办，竞赛题目是一个两车道桥梁模型的设计、制作与加载，承受两个移动荷载作用。2009年12月在同济大学成功举办，竞赛题目是木结构风力发电机的塔架和叶片的设计、制作。竞赛的宗旨在于：丰富校园学术氛围，培养大学生的创新意识和科研意识，锻炼同学的动手能力、协作能力和创新能力，提高当代大学生的综合素质和工程师的基本素质。一、竞赛题目承受竖向静力荷载的简支结构模型设计、制作和加载试验。二、竞赛内容竞赛内容包括：理论方案设计结构模型制作作品介绍与答辩模型加载试验三、材料和材料性能1、模型制作材料：白板纸白乳胶2021/7/24◆模型制作的主要工具直尺，三角板，圆规，量角器，剪刀，木模板，内模

4、板等。三、材料和材料性能2、材料性能白卡纸质量300g/m2，尺寸109cm×79cm×0.4mm卡纸的抗拉强度可通过拉力机试验而得。选定试件（具有一定长度和宽带的纸带），在拉力试验机上测定出其拉断时的拉力N和变形△L的值，即可计算出极限拉应力、极限拉应变和弹性模量。四、方案构思泉州洛阳桥五、影响结构承载力主要因素●造型●工艺水平●节点承载力●桥梁结构种类按受力情况分梁式桥拱桥刚架桥悬索桥斜拉桥组合桥◆梁式桥简支梁桥P弯矩图PL/4◆梁式桥连续梁桥连续梁桥弯矩峰值比简支梁小◆拱桥◆拱桥◆拱桥无推力拱桥固结拱受压系杆受拉◆拱桥◆拱桥◆拱桥◆悬索桥◆斜拉桥●设计经验与策略◆结构造型是

5、关键•结构造型有：梁、拱、桁架、拉索结构、组合结构等；•结构造型可向上布置，也可向下布置；•结构造型必须考虑材质特点：纸的受拉性能要好于受压；•力的传递路径要短；•造型要简洁、美观、新颖。√◆提高压杆承载力方法•减少计算长度；•采用实体截面；•采用局部加强的环形截面；•多种策略综合应用。◆受弯构件截面•采用实体截面；•采用箱形截面；•采用工字形截面◆研究结点处理方式要求结点承载力≥构件承载力◆受压杆件适当采用多一些材料∵要求结构S=承载力N构件重量G尽量大抗压构件S=构件截面积AX抗压强度f纸容重rX构件截面积AX构件长L=Cf∴在一定范围内纸越多，f越大适当多采用材料◆针对卡纸

6、较软的特点，应采取多层、局部加强等措施；◆支座处要有足够的加强措施；◆一般要拟定几个方案，并做适当的内力分析，选取受力最合理的方案；◆注意细节（往往决定成败）、工艺水平要高。◆加载注意事项：对称加载慢速加载第一次加载不能过大第二次加载应适当大些最后加载值应有所估计（破坏试验）◆模型破坏形态常见主要有：节点破坏——因节点过于复杂、相交的杆件端部外形及截面处理不当、连接强度不够引起；剪切破坏——因对此破坏形态估计不足，构造处理不当而导致；失稳破坏——因模型加工缺陷或压杆处理不当引起面内或面外失稳。◆模型的结构形式因比赛规则规定，支座不能承受模型的水平推力，因此，比较合适的结构形式有：

7、连续梁斜拉桥悬索桥（自锚式）梁拱组合体系等此外，应考虑材质特点、工艺水平、结构创新等因素，通过方案比选，选出最佳方案。六、评分规则1、结构造型与体系（10分）2、理论分析（10分）3、模型制作（10分）4、陈述与答辩（10分）5、加载试验（60分）六、评分规则如果出现下列任一情况，将视为结构失效或试验终止，且本级加载质量无效，不计入有效成绩：(1)该级加载过程未完成，或荷载已施加但在工作人员确认前结构明显变形甚至断裂的；(2)模型跨中测点处的最大竖向位移越过规定的限值（20 mm