广西第五届大学生结构设计竞赛赛题.docx

1、广西第五届大学生结构设计竞赛赛题附件广西第五届大学生结构设计竞赛赛 题 主办单位： 广西建设教育协会 承办单位： 南宁职业技术学院 竞赛日期：2014年 月 日 日 目 录1 竞赛题目和内容 21.1 竞赛题目“龙门吊机”模型设计制作与加载 21.2 竞赛内容 22 理论方案要求 22.1 理论方案 22.2 理论方案格式和要求 23 模型制作要求 33.1 模型制作材料和工具 33.2 模型制作内容 34 加载步骤及要求 44.1 加载前准备 44.2 加载步骤 5（1）采用逐级加载方式进行静载加载 5（2）采用移动方式进行动载加载 64.3 关于加载失效的认定标准 65 评分标准 75.1

2、 评分构成 75.2 评分细则 7（1）理论方案和加载结束模型状态预测（共10分） 7（2）结构造型与制作质量（共10分） 7（3）静载加载试验（70分） 8（4）动载加载试验（10分） 86 结构设计竞赛模型和加载装置示意图 97、附件：广西第五届大学生结构设计竞赛封面 101 竞赛题目和内容1.1 竞赛题目“龙门吊机”模型设计制作与加载 “龙门吊机”它是一种吊装工程中常用的机械设备，也叫门式起重机。主要用于室外的货场、料场、散货的装卸作业。它的金属结构像门形框架，承载主梁下安装两条支脚，可以直接在地面的轨道上行走，主梁两端可以具有外伸悬臂梁。门式起重机具有场地利用率高、作业范围大、适应面广

3、、通用性强等特点，在港口货场、桥梁、隧道的预制和吊装工程中得到广泛使用。如右图所示。1.2 竞赛内容竞赛内容包括：理论方案、模型制作、作品介绍、加载试验。2 理论方案要求2.1 理论方案理论方案内容包括方案图和计算书。（1）方案图：应包括结构作品效果图、结构布置图、主要构件和节点详图。（2）计算书：应包括结构计算简图的选取、荷载分析、内力分析、承载能力估算等。2.2 理论方案格式和要求（1）封面（见附件一），第一页为300字左右的摘要，其后为方案图和计算书。除封面外，其余各页面上均不得出现参赛学校和个人的姓名等信息，否则理论方案按零分计。（2）理论方案要求用A4纸双面打印，一式三份于规定时间内

4、交到竞赛组委会，逾期作为自动弃权处理。3 模型制作要求3.1 模型制作材料和工具竞赛期间，承办方为各队提供如下材料及工具用于模型制作：（1）白卡纸：3张（A0号，约250g/张，平均厚度约0.3mm/张）白卡纸力学性能参考值：弹性模量1500MPa，顺纹抗拉强度22.2MPa，抗压强度7.0MPa。（2）白乳胶：2瓶（225ml/瓶）（3）砂纸：2块（200mm200mm）（4）棕线：一扎（补鞋用的牛筋线）。制作工具：2把美工刀，1把丁字尺，1把剪刀，1支2B铅笔、干燥剂1瓶。大塑料袋一只。注：材料不足可现场领取。 各队不允许自带白卡纸、白乳胶、502胶水等模型材料（若发现立即取消参赛资格），

5、可携带尺子、三角板、圆规、电吹风、干燥设施、以及其他辅助制作工具。3.2 模型制作内容模型的尺寸范围要求见图.1 图.1 龙门吊模型的尺寸要求注意：1、系绳区在模型正中央部位，所有结绳必须在系绳区阴影范围以内(除绳头外)； 2、绳头与砝码挂钩交接处，绳头预留不超过30mm； 3、加载区的阴影部分除砝码，挂钩，绳头外，不得出现其他任何构件和异物。 4、图1中的板条作为模型受静载作用时，测量竖向挠度变形的参考面，由承办方提供一块，板条规格400mm40mm15mm。盖板搁置于模型的顶面中央，测点为盖板的中心。 所有参赛作品必须满足板条的搁置。否则作品无效。4 加载步骤及要求4.1 加载前准备（1）

6、模型称重：将制作好的龙门吊模型进行称重（含胶水、结绳重量），重量数值精确到0.1g，作为考核模型自重的依据。（2）参赛队员进入比赛现场，由2名同学负责把龙门吊模型安放在加载试验平台指定的加载位置上（模型与平台不粘结），然后，由工作人员在模型的中轴线处顶部安装板条和数显百分表（各参赛队伍的作品中必须预留板条的搁置位置，否则视为无效作品），并固定百分表使之稳定，再将读数置零（如图.2）。同时由另1名同学对模型作品名称、构思、特点及加载结束模型状态预测等进行陈述，作品介绍不超过2分钟。图.2 静载加载前的准备示意图比赛前填写加载表确定3次荷载重量及选用砝码的规格和数量，比赛过程中不得临时更改荷载重量

7、。4.2 加载步骤（1）采用逐级加载方式进行静载加载加载物为铸铁砝码，在跨中下部加载，如图.3所示。比赛提供的挂钩和砝码规格见右图表。每个参赛队必须按三级加载。首次一级加载，荷载重量为11.475kg（即挂钩+两个5.1kg砝码重量），第一级加载完毕，10秒过后，加载有效（有效是指模型在重物作用下，在规定的作用时间内，其结构的变形和承载力仍能满足要求）方可进入下一级别的加载。二级加载重量不得大于15.3kg（此时累计加载不超过26.775kg）。第二级加载完毕，10秒过后，加载有效方可进入下一级别的加载。第三级加载的重量最大不超过10.2kg（此时累计加载不超过36.975kg）。三级加载过程

8、中，任何一级加载完毕，百分表读数不得超过2cm，若超过，则本级加载无效，最终静载承载能力以上一级有效加载数量为准。若第一级加载失败，则本项成绩为零，并且不得参加下一项目的加载。 图.3 静载加载示意（2）采用移动方式进行动载加载 通过静载第三级加载后，被视为有效的参赛作品方可进入移动方式加载项目。动载加载前，由工作人员移除百分表和板条盖板，操作左控制台牵引设备，将加载平台（连同负载的模型）以约0.4米/秒的均匀速度从左至右，移动约4.45米（如图.4）。从静止到开始匀速，历经0.7秒，起步加速度为0.57m/s2 。当加载平台两前轮即将撞击右控制台侧面橡胶垫（橡胶垫厚5.5mm）时，牵引设备断

9、电，加载平台与右控制台发生碰撞并立即静止。加载平台移动过程中和静止后5秒内，模型不发生破坏和垮塌，无砝码掉落，该项加载即为有效。 图.4 动载加载示意注意：以上准备工作和砝码加载由各队队员自行完成（除安装、拆卸盖板、百分表和操作控制台），如在此过程中出现模型损坏，则视为丧失比赛资格。赛务人员负责监督、标定测量仪器和记录4.3 关于加载失效的认定标准参赛模型在加载过程中，凡出现下列情况之一即视为被破坏或失效：（1）模型垮塌；（2）静载加载时，百分表测得的竖向位移超过20mm；（3）砝码滑出掉地；（4）竞赛评委会现场认定失效的其他情形。5 评分标准5.1 评分构成结构评分按总分100分计算，其中包

10、括：（1）理论方案和加载结束模型状态预测 10% （共10分）（2）结构造型与制作质量 10% （共10分）（3）静载加载试验 70% （共70分）（4）动载加载试验 10% （共10分）5.2 评分细则（1）理论方案和加载结束模型状态预测（共10分） 理论方案 （共5分）根据计算书内容的完整性，图文表达的清晰性、规范性评分。 加载结束模型状态预测 （共5分）加载结束时模型可能会出现下面三种状态之一：状态一：龙门吊承重体系静载作用发生垮塌；状态二：龙门吊承重体系静载作用不发生垮塌，但是百分表竖向位移超过20mm；状态三：龙门吊承重体系静载作用不发生垮塌，百分表竖向位移也不会超过20mm。 动载

11、作用过程中发生垮塌，。状态四：龙门吊承重体系静载不发生垮塌，百分表竖向位移也不会超过20mm。 动载作用过程中不发生垮塌。参赛队须对模型加载结束时的状态进行预测，并在比赛前填写预测表。如果模型加载结束时的实际状态与参赛队预测的状态一致，则该项得5分，否则该项得0分。（2）结构造型与制作质量（共10分） 结构合理性及创新性 （共6分） 模型制作质量及美观性 （共4分）理论方案、结构造型与制作质量均在加载试验前评毕。若模型尺寸、自重及材料不符合竞赛要求的，或参赛作品与提交的设计方案不一致的，或参赛过程中有其他违规现象的将不能进入加载试验阶段。（3）静载加载试验（70分）在有效模型（至少能承受10k

12、g荷载重量的模型）中，某一结构荷重比值Si按式（1）计算，最大者得70分；某一模型荷重比值得分K按式（2）计算。 某一模型荷重比： （1） 某一模型荷重比值得分： （2）注：模型自重是指纸结构（含胶水、结绳）的重量。最终有效加载重量指有效砝码和挂钩的总重。本项所得分数保留小数点后两位。（4）动载加载试验（10分）加载平台移动开始至撞击停止后5秒内，模型不发生破坏和垮塌，无砝码掉落该项即可得满分，否则零分。以上各项得分相加，分数最高者优胜6 结构设计竞赛模型和加载装置示意图 加载设备侧立面示意 加载设备正立面示意 移动中的负荷模型动载示意牵引断电时加载平台碰撞前的瞬间7、附件：广西第五届大学生结构设计竞赛封面“龙门吊机”模型设计与制作理论方案作品名称 参赛学校 学生姓名 、 、 指导教师 联系电话 广西大学生结构设计竞赛组委会2014年9月