1、安阳工学院第三届大学生安阳工学院第三届大学生结构设计竞赛结构设计竞赛 竞竞 赛赛 辅导辅导n2007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：n全国大学生电子设计竞赛n全国大学生智能汽车竞赛n全国高等医学院校临床基本技能竞赛n全国大学生结构设计竞赛n全国大学生机械创新设计大赛n全国大学生数学建模竞赛n全国大学生桥牌锦标赛n全国大学生物流设计大赛n全国大学
2、生广告艺术大赛n大学生结构模型设计竞赛始于二十世纪九十年代末，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。n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
3、击荷载。2008年10月在大连理工大学成功举办，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。n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 n 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：n 理论方案设计n 结构模型制作n 作品介绍与答辩n 模型加载试验 三、材料和材料性能 n1、模型制作材料：白板纸 白乳胶 2022-11-14
4、模型制作的主要工具 直尺，三角板，圆规，量角器，剪刀，木模板，内模板等。三、材料和材料性能2、材料性能 白卡纸质量300g/m2，尺寸109cm79cm0.4mm 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。NALLE四、方案构思泉州洛阳桥泉州洛阳桥五、影响结构承载力主要因素影响结构承载力主要因素造型造型工艺水平工艺水平节点承载力节点承载力桥梁结构种类桥梁结构种类按受力情况分按受力情况分 梁式桥梁式桥拱桥拱桥刚架桥刚架桥悬索桥悬索桥斜拉桥斜拉桥组合桥组合桥 梁式桥梁式桥简
5、支梁桥简支梁桥P弯矩图弯矩图PL/4梁式桥梁式桥连续梁桥连续梁桥公路路面标高铁路轨顶标高（d）8l1glxll2q l1llxgla)c)b)ll1xl11lllx1ll1l1ld)e)ll11q l281q l281q l281q l28连续梁桥弯矩峰值比简支梁小连续梁桥弯矩峰值比简支梁小拱桥拱桥拱桥拱桥K 撑K 撑横撑横撑拱桥拱桥（e）无推力拱桥无推力拱桥固结固结拱受压拱受压系杆受拉系杆受拉拱桥拱桥拱桥拱桥拱桥拱桥悬索桥悬索桥锚 碇桥 塔缆 索加 劲 梁吊 杆斜拉桥斜拉桥斜 拉 索主 梁塔 柱设计经验与策略设计经验与策略结构造型是关键结构造型是关键结构造型有：梁、拱、桁架、拉索结构、组合结
6、构等；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；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；力的传递路径要短；造型要简洁、美观、新颖。造型要简洁、美观、新颖。提高压杆承载力方法提高压杆承载力方法减少计算长度；减少计算长度；采用实体截面；采用实体截面；采用局部加强的环形截面；采用局部加强的环形截面；多种策略综合应用。多种策略综合应用。受弯构件截面受弯构件截面采用实体截面；采用实体截面；采用箱形截面；采用箱形截面；采用工字形截面采用工字形截面研究结点处
7、理方式研究结点处理方式 要求结点承载力要求结点承载力构件承载力构件承载力受压杆件适当采用多一些材料受压杆件适当采用多一些材料 要求结构要求结构S=承载力承载力N构件重量构件重量G尽量大尽量大抗压构件抗压构件S=构件截面积构件截面积AX抗压强度抗压强度f纸容重纸容重rX构件截面积构件截面积AX构件长构件长L=Cf 在一定范围内纸越多，在一定范围内纸越多，f越大越大 适当多采用材料适当多采用材料针对卡纸较软的特点，应采取多层、局部加强针对卡纸较软的特点，应采取多层、局部加强等措施；等措施；支座处要有足够的加强措施；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，一般要拟定几个方案
8、，并做适当的内力分析，选取受力最合理的方案；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。注意细节（往往决定成败）、工艺水平要高。加载注意事项：加载注意事项：对称加载对称加载慢速加载慢速加载第一次加载不能过大第一次加载不能过大第二次加载应适当大些第二次加载应适当大些最后加载值应有所估计（破坏试验）最后加载值应有所估计（破坏试验）模型破坏形态模型破坏形态 常见主要有：常见主要有：节点破坏节点破坏因节点过于复杂、相交的杆件端部外形因节点过于复杂、相交的杆件端部外形 及截面处理不当、连接强度不够引起；及截面处理不当、连接强度不够引起；剪切破坏剪切破坏因对此破坏形态估计不足，构造处理不
9、因对此破坏形态估计不足，构造处理不 当而导致；当而导致；失稳破坏失稳破坏因模型加工缺陷或压杆处理不当引起面因模型加工缺陷或压杆处理不当引起面 内或面外失稳。内或面外失稳。模型的结构形式模型的结构形式 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：因此，比较合适的结构形式有：连续梁连续梁 斜拉桥斜拉桥 悬索桥（自锚式）悬索桥（自锚式）梁拱组合体系等梁拱组合体系等 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。素，通过方案比选，选出最佳方案。六、评分规则n
10、1 1、结构造型与体系（、结构造型与体系（1010分）分）n2 2、理论分析（、理论分析（1010分）分）n3 3、模型制作（、模型制作（1010分）分）n4 4、陈述与答辩（、陈述与答辩（1010分）分）n5 5、加载试验（、加载试验（6060分）分）六、评分规则n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：n(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；n(2)模型跨中测点处的最大竖向位移越过规定的限值（20 mm），或经评委确认其它部位位移明显超过跨中位移限值的；六、评分规则n(3)因模型的部件障碍或变形过大或模型发生破坏等原因，使得申请的荷载不能顺利完成施加；n(4)模型主要构件脱落、出现失稳、结构变形过大和破坏等，经评委确认的；n(5)评审委员会认为超出正常允许情形的其他失效情况。谢谢大家！
