第一届广东省大学生结构设计竞赛实施方案.docx
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第一届广东省大学生结构设计竞赛实施方案
第一届广东省大学生结构设计竞赛实施方案
一、竞赛组织
1．组织单位
主办单位：
广东省教育厅
承办单位：
华南理工大学
协办单位：
华南理工大学土木与交通学院
2．日程安排：
2013年5月24日（周五）：
下午报到、开幕式
2013年5月25日（周六）：
制作模型
2013年5月26日（周日）：
比赛、闭幕式
（1）开幕式暨赛前会
时间：
5月24日下午14:
30—16:
30报到
16:
50—17:
30赛前会暨开幕式
地点：
具体地点另行通知。
参加人员：
参赛学校学生和指导教师、领队。
内容：
布置竞赛任务、抽签、加载演示等。
（2）现场制作模型
时间：
5月25日：
8:
30-11:
30，13:
00-15:
00；
地点：
具体地点另行通知。
（3）模型送审
时间：
5月25日：
15:
30-17:
30；
地点：
具体地点另行通知。
（4）模型加载、闭幕式（颁奖）
时间：
5月26日：
8:
30-16:
00；
地点：
具体地点另行通知。
3．场地与设施：
（1）竞赛场地：
华南理工大学五山校区（具体地点另行通知）。
（2）竞赛设施：
（具体见附件竞赛赛题）
4.参赛对象与资格审查：
本届竞赛的参赛对象是全省高校在校全日制学生，无专业限制。
参赛者的资格确认由其所在学校学籍管理部门负责。
5.文件通知等可以到大赛官方网站下载：
华南理工大学本科生科技创新与实践网站：
.21:
8080/club/
华南理工大学土木与交通学院科创网站：
.180
6.报名方法：
（1）以组队的形式通过所在学校报名参赛；每支参赛队的领队和指导教师总数不超过2人，参赛学生不超过3人；领队可以由指导教师担任。
（2）各校可根据竞赛组委会发布的竞赛命题和规则自主组织本校的大学生结构设计竞赛，可根据校赛成绩排名向省级竞赛组委会推荐队伍。
每个学校推荐的参赛队伍不超过2支。
（3）参赛队伍需填写报名表（见附件1，学生需提供照片），报名表须加盖所在学校主管部门的公章。
（4）各参赛队需于2013年4月30日前向承办单位以如下两种方式同时提交报名表：
纸质版：
通过邮寄（快递）方式寄给承办单位联系人
电子版：
将报名表盖章后传真或扫描后通过Email发送到承办单位。
联系人：
王燕林
地址：
广州市天河区五山路381号华工南侧门交通大楼217办公室
电话：
传真：
邮箱：
邮编：
510640
二、竞赛规则
1.赛前所有参赛队于5月24日下午报到后统一参加参赛顺序的公开抽签；
2．赛场之上实时公布各队在竞赛各项中的得分数据；
3.设立由专家组成的竞赛仲裁组，负责及时处理参赛各方提出的诉求；
4.竞赛结束后，公布各队的每项得分及成绩计算的最终结果；
5.各队提交的方案报告进行统一的密封装订，实行盲评；
三、评审原则
1．本届竞赛设立评审工作组。
评审工作组由评委会成员和经评委会选聘的裁判员组成;
2.评审工作组在竞赛和评审规则范围内遵循“公平、公正、公开、科学、规范”原则独立进行评审工作；
3.评审工作组成员名单在在竞赛开始时公布，赛前保密。
评审工作组中来自同一学校的专家原则上不超过1名；
4.评审工作组对参赛作品的综合分析能力、创新设计能力、工艺综合设计能力、实际动手操作能力等方面进行综合评价，并依据比赛成绩评定标准对参赛作品进行评分。
每个作品的得分由各评审组给出的分数综合得出。
按照得分高低，确定作品的获奖等级；
5.评审工作实行回避制度和保密制度。
参赛队的署名指导教师一律不得参加竞赛的评审与裁判工作。
在评审结束之前任何评委不得以任何方式对外宣布、泄露评审情况和结果；
6.反对任何形式的竞赛舞弊行为。
对违反竞赛规则的单位或个人，一经发现即取消竞赛成绩，并视情节轻重对所在院校予以通报，警告、直至取消该校下一届参赛资格的处分。
四、竞赛命题（见附件2竞赛赛题）
五、奖项设置
本届大学生结构设计竞赛，由专家评审组委员会对参赛队伍表现和作品评选出一、二、三等奖若干名，同时对获奖队伍的指导老师授予“学生科创竞赛优秀指导老师”荣誉证书，所有获奖荣誉证书由广东省教育厅加盖公章。
六、其他事项
1.参赛队必须在2013年5月24日（周四）下午到华南理工大学（五山校区）报到。
报到地点另行通知。
2.为展示参赛各高校精神风貌，请各参赛高校报到时携带校旗一面（规格：
3号），届时将悬挂竞赛现场。
3．报到时每个参赛作品需缴纳评审费300元，指导教师每人交会务费300元，上述费用由承办单位收取。
比赛期间所有参赛队伍交通、食宿自理。
广东省大学生结构设计竞赛组委会
2013年3月12日
附件1：
编号（此栏由组委会填写）
第一届广东省大学生结构设计竞赛参赛人员报名表
参赛学校
邮编
联系人
姓名
电话
通讯地址
手机
传真
Email
参
赛
学
生
照片
照片
照片
姓名
姓名
姓名
性别
性别
性别
年龄
年龄
年龄
手机
手机
手机
学号
学号
学号
院系
班级
院系
班级
院系
班级
签名
签名
签名
指导教师/领队
姓名
性别
年龄
职称/专业
手机
签名
学校主管部门意见：
（公章）
年月日
注:
该表一经提交不得更换队员。
同时将加盖主管部门公章后的书面版邮寄至广州市天河区五山路381号华工南侧门交通大楼217办公室，王燕林（收）。
附件2：
2013年第一届广东省大学生结构设计竞赛赛题：
顶部集中质量模拟水塔结构抗震试验
一、竞赛模型
竞赛模型为顶部集中质量模拟水塔结构模型，采用竹质材料制作，具体结构形式不限，其尺寸限定如后。
模型包括小型振动台、水塔结构模型和塔顶集中质量三个部分，小型振动台和塔顶集中质量由承办方提供。
顶部集中质量采用铁块置于屋顶钢箱中实现，铁块数量可根据需要调整，钢箱通过热熔胶固定于塔顶。
水塔支架结构模型由参赛选手制作，并通过螺栓和竹质底板固定于振动台上。
支架结构模型以受力合理、造型优美、自重轻、屋顶振动小为优。
图1、2给出了一示意性结构图。
图1模型立面示意图（单位：
mm）图2模型底板示意图（单位：
mm）
二、模型要求
2.1理论方案要求
（1）理论方案指模型的设计说明书和计算书。
设计说明书一般包括对方案的构思、造型和结构体系及其他有特色方面的说明，并附上模型的三维建筑图；计算书一般包括结构体系、计算简图、内力分析及承载能力估算等内容。
文本封面要求注明作品名称、参赛学校、指导老师、参赛学生姓名、学号；正文按设计说明书、方案图和计算书的顺序编排。
除封面外，其余页面均不得出现任何有关参赛学校和个人的信息，否则取消参赛资格。
（2）理论方案力求简明扼要，要求用A4纸打印纸质版一式五份及电子版光盘于规定时间内交到竞赛组委会，逾期作自动放弃处理。
2.2几何尺寸要求：
结构模型应与理论方案中的说明书和计算书保持一致。
（1）平面尺寸要求：
支架结构模型的水平投影限制在200mmx200mm的正方形区域内，不得超出此范围。
结构形式和布置不限。
（2）竖向尺寸要求：
结构模型的总高度为800mm±5mm，总高度为模型底板顶面至屋顶（模型顶面）上表面的垂直距离。
模型除顶部应能水平放置并固定给定的钢箱外，对其结构体系和外形（包括底部平面形状）等均无其他限制。
（3）屋顶钢箱内供堆放铁块来模拟集中质量，其尺寸为190mm（长）×190mm（宽）×150mm（高）的铁盒子，铁块的数量由各参数队根据各自结构模型选定，但铁块及钢箱总重量最大不得超过30kg。
2.3模型固定及加载要求
（1）结构模型固定于330mm×330mm的正方形底板上（其图形如图2所示），结构底部固定点位置必须在底板上的限制区域内（图2底板的200mm×200mm阴影区域内），不得越界。
各队在主办方监督下统一安装底板，模型底部与底板使用
胶水连接（除此以外不得使用超出规定的其他材料或者工具）。
连接时，不允许对底板做任何开洞，切割，打磨，刮擦。
另有8个直径12mm的螺栓孔，供此底座与振动台台面固定用。
（2）为防止屋顶钢箱在结构破坏时砸坏仪器设备，钢箱通过保险绳系于上方的钢支架上，试验时保险绳处于松弛状态，不影响结构模型及钢箱的振动和变形。
（3）模型试验仅在单一水平向施加地震作用，模型的抗侧体系应在计算书中阐述清楚。
试验时模型放置方向按照安装底板标识（A或B，如图2中所示）通过抽签挑边确定。
三、加载设备介绍
结构模型采用WS-Z30小型精密振动台系统进行模拟水平地震作用的加载，考察模型承载力。
振动台系统的主要组成部分及相关参数信息如下（详情可参见竞赛材料及设备介绍附件2）：
图3水平振动台和激振器
图4功率放大器
水平振动台：
型号：
WS-Z30-50
指标：
水平台尺寸：
506×380×22mm，荷载：
30kg，重量：
11.5kg，材料：
铝合金
功能：
承载实验模型。
激振器：
型号：
JZ-50
指标：
工作频率：
0.5～3000Hz，最大位移：
±8mm，激振力：
500N，重量：
28kg
功能：
使水平台振动。
功率放大器：
型号：
GF-500W
指标：
失真度：
<1%，噪声：
<10mV，输出阻抗：
0.5Ω，工作频率：
DC～10000Hz，
输出电流：
25A，输出电压：
25V，功率：
500VA，供电电压：
220VAC，尺寸：
44x48x18cm，
功能：
为激振器提供输出功率
关于该振动台系统的其它组成部分的介绍详见附件2。
四、加载与测量
4.1输入地震波
本次竞赛采用振动台单方向加载，通过输入实测地震动数据模拟实际地震作用。
振动台输入的地震波取自2008汶川地震中什邡八角站记录的NS方向加速度时程数据，原始记录数据点时间间隔t为0.005s，全部波形时长为205s，峰值加速度581gal。
截取原始记录中第10s~42s区间内的数据，并通过等比例调整使峰值加速度放大为1000gal，作为本次竞赛加载所用的基准输入波，如图5所示。
图5竞赛加载所用的基准输入波（32s）
4.2荷载施加方式
竞赛加载共分2级进行。
在2级加载中，通过控制加载设备输入电压和地震波数据采样频率获得具有不同输出峰值加速度和不同卓越频率的地震波，以全面检验模型对于不同强度和频谱成分地震波作用下的承载能力。
此2级加载的的时间和台面加速度如下表所示：
加载等级
加载时间
台面最大加速度参考值
第一级
60秒
0.4g
第二级
60秒
1.0g
注：
上表中的台面最大加速度参考值通过连接于加载设备台面的加速度传感器测量得到，此时，振动台面上的竹模型附加了一定配重，台面位移未超限。
实际输出的台面加速度峰值会因模型结构型式、附加铁块重量及布置方式的不同而存在一定差异。
4.3台面和屋顶振动加速度峰值的测量
在对每个模型的每一级加载过程中，都通过传感器对台面和屋顶振动加速度进行实测。
本次竞赛采用的加载设备所允许的台面最大位移为±8mm，若一些模型在加载过程中，振动台台面位移超限，致使台面与限位装置撞击，产生高频加速度分量，将会对结果产生影响。
因此实测的台面振动加速度将经过滤波处理后输出。
加载过程中，将实测该级加载下台面振动加速度的峰值
和屋顶加速度
，用于最终模型效率比的计算（参见第七项：
评分标准）。
注：
如因台面位移超限而引起的结构不良反应符合4.4所列情况，均判加载失败。
4.4模型失效评判准则
（1）第一级加载：
若模型在振动过程中一直能承受屋顶钢箱的重量（即保险绳一直处于松弛状态）而不发生整体失稳或倒塌（即允许部分构件和节点破坏）、并且基础与底板之间保持完整连接（不出现脱离或拉断现象），则视为第一级加载成功，抗震性能得分按评分规则执行，并进行第二级加载；否则视为加载失败，抗震性能得分为0分，并停止加载。
（2）第二级加载：
若模型在振动过程中一直能承受屋顶钢箱的重量（即保险绳一直处于松弛状态）而不发生整体失稳或倒塌，则视为第二级加载成功，抗震性能得分按评分规则执行；否则视为加载失败，抗震性能得分以第一级加载为准。
五、模型材料
竞赛期间，主办方为各参赛队提供如下材料及工具用于模型制作。
（1）竹材，用于制作结构构件。
竹材规格 款式
1250×430×0.50mm 本色侧压双层复压竹皮
1250×430×0.35mm 本色侧压双层复压竹皮
1250×430×0.20mm 本色侧压单层复压竹皮
330x330x8mm复压竹制底板
竹材力学性能参考值：
弹性模量1.0×104MPa，抗拉强度60MPa。
（2）
胶水：
用于模型结构构件之间的连接。
（3）热熔胶：
用于屋顶钢箱和模型之间的连接和屋顶加速度传感器的粘贴。
（4）制作工具：
美工刀，钢尺，砂纸，锉刀，改锥。
六、竞赛规程及加载测试步骤
6.1模型制作
（1）各参赛队在报到时即提交理论方案文本（含设计说明书和计算书）一式五份及电子版光盘一份。
（2）各参赛队要求在12小时内完成模型制作（包括将模型固定于底板上）。
（3）各队模型制作完成后，主办方提供已经称重完毕的模型底板（质量为
）。
（4）各队将模型固定于底板上，注意需满足模型固定要求。
6.2赛前准备
（1）称量模型与底板的总质量
计算模型自重
（精度0.1g）。
（2）将模型安装在底板上，并将钢箱及配重固定在模型上。
（3）得到入场指令后，迅速将模型及底板运进场内，安装在振动台上，紧固螺栓，钢箱与支架用保险绳连接，并在屋顶安装加速度传感器，准备进行加载。
赛场内安装时间不得超过8分钟。
（4）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。
6.3加载及测试步骤
（1）参赛队代表进行2分钟陈述，之后评委提问、队员答辩2分钟。
（2）依次进行二级加载，并测量每级加载下的台面加速度和屋顶加速度。
每级加载完成后依据4.4的失效评判准则评价模型是否失效。
七、评分标准
7.1总分构成
结构评分按总分100分计算，其中包括：
（1）计算书及设计图10%（共10分）
（2）结构选型与制作质量5%（共5分）
（3）现场表现5%（共5分）
（4）加载表现评分80%（共80分）
7.2评分细则
A.计算书及设计图
（1）计算内容的完整性（共6分）
（2）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
（1）结构合理性与创新性（共3分）
（2）模型制作美观性（共2分）
C.现场表现
（1）现场陈述（共3分）
（2）现场答辩（共2分）
D.加载表现评分
本次比赛各参赛队模型在两级加载环节的表现将根据其效率比Ei的计算结果进行评分。
第i级加载的效率比Ei的计算如式
（1）所示：
（i=1，2，分别代表第1和第2级加载）
（1）
其中各项指标的意义与计算如下：
MG为屋顶钢箱及铁块配重的总重量
MM为模型（不含底板和螺栓）质量。
为第i级加载成功后通过传感器实测的台面振动加速度峰值。
为第i级加载成功后通过传感器实测的屋顶振动加速度峰值。
设Eimax为第i级加载时所有参赛模型中的最高效率比，则各模型在第i级加载时的抗震性能分按如下规则计算：
（i=1，2，分别代表第1和第2级加载）
（2）根据其效率比结果获得的加载阶段表现分K的计算公式如下：
K＝K1+K2（3）
以上A-D各项得分相加，分数最高者优胜。
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