第八届华东地区高校结构设计邀请赛竞赛手册1024191657

“东华测试杯”第八届华东地区高校结构设计邀请赛 (2011 年 10 月) 竞 赛 手 册 主办单位 上海交通大学 承办单位 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院 “东华测试杯”第八届华东地区高校结构设计邀请赛 组织委员会 2011 年 10 月 “东华测试杯”第八届华东地区高校 结构设计邀请赛 一、竞赛宗旨及目的 通过竞赛活动，激发大学生的创新意识，培养大学生的动手实践能力，提 高大学生的综合素质，并进一步加强华东地区高校学生间的交流与合作。 二、竞赛要求 （一）每个学校派出 1-2 个参赛小组，每组由三人（至少一名女生）组成。 （二）参赛小组成员须为未毕业的全日制在校本科学生。 （三）每个学校派一名领队负责组织本校参赛队员。 三、竞赛内容 结构选型；结构设计；结构模型制作；结构模型加载试验。 四、竞赛题目 A：材料和工具：材料和工具 模型材料和制作工具按竞赛组委会提供的规格选取，不得使用竞赛组 委会指定以外的其它任何材料和工具。模型材料和制作工具见附表。 B：加载装置：加载装置 B1：加载装置由加载台、底板、侧向加载滑轮、加载块等部分组成 （附图 1） 。 B2：底板为 44044020mm 的木板。底板可通过夹具水平固定在加载 台上。每组在申领模型材料时可以领取底板一块。底板表面中央 200200 的范围为模型固定区（见附图 7） 。 B3：侧向加载滑轮共 12 个，位置见附图 1。 B4：加载块分为竖向加载块和水平加载块两类。 竖向加载块为 255mm255mm20mm 的钢板 2 个，总重 20。水平加 载块为 2kg 砝码 8 个，1 kg 砝码 4 个。 C：模型的功能：模型的功能 C1：在加载状态 E1，模型应支承竖向加载块，使其底面距离底板顶面 的距离为 600mm3mm。 3 C2：在加载状态 E4、E5、E6，模型应保证不倒塌，并满足相应的位移 要求。 （关于加载状态的描述见 E 部分） D：模型的边界条件：模型的边界条件 D1：模型结构的支座应支承在 B2 条所叙述底板上，支座数量任意， 支座与底板的接触范围必须位于底板表面中央 200200 的范围内。模型支 座可通过 502 胶水和底板连接。 D2：在模型 2005mm、4005mm、5955mm 的三个高度上，均分别 设置 4 个水平加载点。各高度上的 4 个水平加载点分为 2 个 X 向加载点和 2 个 Y 向加载点。2 个 X 向加载点之间的 Y 向投影距离 Dy 应满足 Dy150mm。2 个 Y 向加载点之间的 X 向投影距离 Dx 应满足 Dx150mm。 水平加载点编号表示方法： D 高度-方向-左右 左右位置（见附图 5） 按照水平力加载的方向分别表示为 X、Y 按照所在高度分别表示为 200、400、600 编号举例：D400-X-左 表示 400 高度 X 方向左侧加载点。 在水平加载点处绑扎尼龙绳形成绳套，以方便与挂钩连接施加水平荷 载。每个绳套由长度为 160mm 的尼龙绳制作而成，由队员在加载测试前自 行安装。尼龙绳只用于在水平荷载加载点形成绳套，方便与水平挂钩连接， 尼龙绳不得成为结构构件。 D3: 规避区：如附图 6、附图 7 所示，规定在模型内部有一竖向不连续 柱体规避区，其水平截面为 100100mm，规避区的水平投影见附图 8。在 规避区内不得有构件存在。 E：模型加载及测试要求：模型加载及测试要求 E1：状态一竖向加载：将竖向加载块放置在模型上，保证竖向加 载块的两个边长为 255mm255mm 的面与底板顶面平行，模型只可与边长 为 255mm255mm 的两侧面之一接触。竖向荷载加载完毕后，计时 5 秒， 方可进行水平加载。 E2：竖向加载块放置到模型上后，应保证竖向加载块至底板顶面之间 的最小距离为 6003mm，以满足 C1 条要求。 E3：在竖向荷载施加完毕后，开始采用激光位移计测试并记录竖向加 载块的 X 和 Y 向侧向位移。激光位移计的标靶位于竖向加载块上方（附图 1） ，在位移测试过程中，应始终保证激光发射点至标靶之间无遮挡。 E4：状态二水平加载 1：按照加载点由低到高的顺序进行水平荷 载加载。水平荷载以悬挂的方式施加，并经由拉索及转向滑轮通过挂钩与 固定在模型上的尼龙绳套连接。200mm 高处的四个水平加载点各施加一个 1kg 的砝码，其余 8 个水平加载点各施加一个 2kg 的砝码， E5：状态三水平加载 2：现场抽签确定 X 向和 Y 向，按照加载点 由低到高的顺序按照下表所规定的规则逐一移除 6 个水平加载的砝码，并 将移除的砝码转移至对应的移至点位置。 表一 状态三水平荷载移动规则 抽签结果 X抽签结果 Y 移除点移至点移除点移至点 D-200-X-左D-200-X-右D-200-X-右D-200-X-左 D-400-X-右D-400-X-左D-400-X-左D-400-X-右 D-600-X-左D-600-X-右D-600-X-右D-600-X-左 D-200-Y-左D-200-Y-右D-200-Y-右D-200-Y-左 D-400-Y-右D-400-Y-左D-400-Y-左D-400-Y-右 D-600-Y-左D-600-Y-右D-600-Y-右D-600-Y-左 E6：状态四裁减构件：此阶段的总耗时时限为 450 秒。在状态三 的基础上，去除模型上的结构构件，可借助的工具为剪刀和手工刀。在去 除构件过程中，只允许参赛队员的手接触正在被裁剪的构件。为避免构件 突然破坏伤及队员，三名队员必须佩带现场提供的护目镜。每去除一个构 件，应静止 5 秒钟，如结构未倒塌或位移测试值未超过限值（限值要求见 G3 条） ，则刚刚去除的构件为有效去除构件。继续去除工作，直至达到 H 条要求的加载测试停止标准为止。收集所有有效去除构件。 5 F：模型违规标准：模型违规标准 出现以下四种情况之一，判定违规，取消比赛资格出现以下四种情况之一，判定违规，取消比赛资格 F1：不满足 A1 条关于模型材料和模型工具的要求，取消参赛资格。 F2：不满足 D1 条关于支座与底板的接触范围的要求。 F3：不满足 D2 条关于水平加载点位置和尼龙绳的相关要求。 F4：不满足 D3 条关于规避区的规定 F5：不满足 E1 条关于模型与竖向加载板接触范围的相关规定。 G：加载失效判定标准：加载失效判定标准 出现以下五种情况之一，判定加载失效。出现以下五种情况之一，判定加载失效。 G1：状态一（E1）的失效判定：不满足 E2 条关于竖向加载块底面至 底板顶面距离的相关规定或结构倒塌。 G2：状态二、三（E4，E5）的失效判定：X、Y 两个方向测得的水平 位移之一超过 10mm 或结构倒塌。 G3：状态四（E6）的失效判定：在裁减构件过程中，X、Y 两个方向 测得的水平位移之一超过 15mm 或结构倒塌；不满足 E6 条关于在去除构件 过程中，只允许参赛队员的手接触正在被裁剪的构件的规定。 G4：不满足 E3 条关于激光发射点至标靶之间始终无遮挡的规定。 G5：在整个加载过程中出现加载状态的砝码落地现象。 H：加载测试停止标准：加载测试停止标准 出现以下三种情况之一，即可判定加载结束。出现以下三种情况之一，即可判定加载结束。 H1：满足 G 条关于加载失败的标准。 H2：不满足 E6 条关于必须佩带现场提供的护目镜的要求。 H3：整个加载过程（从安装模型开始）超过 900 秒。 H4：裁减构件过程（从开始裁减构件开始）耗时超过 450 秒。 五、模型现场安装、加载及测试步骤 模型制作完毕后，由工作人员对模型称重：将制作好的模型（含底板、尼 龙绳）称重得到 G1（精度 0.1g） 。 评委对造型分及工艺分打分，进行模型尺寸违规检查。 得到入场指令后，迅速将模型及底板运进场内，安装在加载台上，紧固螺 栓，准备进行加载。赛场内安装时间不得超过 3 分钟。同时由一名队员进行模 型陈述（1 分钟）及回答评委问题（2 分钟） 。 以上模型安装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。 依次进行状态一至状态四加载，每级加载完成后依据 G 条的失效评判准则 评价模型是否失效。 将加载状态四中剪裁下的有效杆件收集到收集袋中。 加载结束后，对底板进行清理并称重（底板的清理工作由参赛队员在赛会 人员的监督下进行）得到 G2（精度 0.1g） 。称量所有有效去除构件得到 g（精度 0.1g） 。 六、评分规则 本次比赛总分 100 分，参赛模型得分高者取胜。 （一）造型分（10 分） （1） 宏观造型（5 分） 按构思新颖、外形美观、比例协调三原则打分。分优、良、差三等， 分别得 5、3、1 分。 （2） 微观造型（5 分） 构件和节点剪裁合理，制作美观，连接可靠。同样分优、良、差三等， 分别得 5、3、1 分。 本项分数在加载前评毕。 （二）计算书（10 分） 参赛者应在比赛前将模型设计的计算书提交给大赛组委会。计算书应 包括模型详图、承载力和位移计算结果，模型预计重量，主要材料预算等 内容。组委会根据计算书的质量打分，其中，编排清晰易读得 2 分，图纸 齐备得 2 分，提供预计重量得 2 分，提供材料预算得 2 分，提供承载力和 位移计算结果得 2 分。本项分数在加载前评毕。 （三）工艺分（5 分） 组委会根据参赛者的计算书中的材料预算，在比赛开始时提供其数量 7 2 倍的材料用于模型制作。模型制作期间，材料使用占 5 分，参赛者在制作 过程中向组委会申请追加材料的，每一次提供预算值的 0.5 倍数量，扣 2 分， 此项 5 分扣完为止。未提供材料预算的此项不得分。 （五）模型表现分（75 分） （1） 状态一表现 15 分 计算方法为： min MIN 1515 最轻模型重G ， 被测模型重G （2） 状态二、三表现 20 分 计算方法为： min MIN 2020 最轻模型重G ， 被测模型重G （3） 状态四表现 40 分 计算方法为： min MIN 4040 最轻模型重G ， 被测模型重G G =G-g G=G1-G2 G 为被测模型在裁减构件之前的重量 G1为含底板重量 G2为底板重量 G为被测模型在裁减构件之后的重量 g 为有效去除构件重量 其中，状态一至三的最轻模型重 Gmin 取在前三个加载状态均成功的模 型重量（不包含底板重）中的最小值。状态四的最轻模型重 Gmin 取考虑 有效去除构件重量之后的最小值（不包含底板重） 。 如前一状态加载失败，则后继状态的得分为零。 七、奖励办法 本次竞赛设一等奖一名（组） ，奖金 3000 元 二等奖二名（组） ，奖金 1500 元 三等奖三名（组） ，奖金 1000 元 鼓励奖若干名（组） ，奖金 500 元 八、组织机构 1.竞赛委员会 主 任： 同济大学 顾祥林教授 成 员： 上海大学 朱杰江教授 上海交通大学 宋晓冰副教授 中国矿业大学 刘志强教授 东南大学 邱洪兴教授 合肥工业大学 叶献国教授 青岛理工大学 王 燕教授 河海大学 吉伯海教授 南京工业大学 董 军教授 秘书处： 同济大学 熊海贝 严长征 2.组织委员会 主 席：黄 震 上海交通大学副校长 副主席：朱 健 上海交通大学学指委秘书长、学生处处长 江志斌 上海交通大学教务处处长 张卫刚 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院分党委书记 成 员：王伟明 上海交通大学学指委副秘书长、校团委书记 郑益惠 上海交通大学教务处副处长 杨 启 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院副院长 刘士兴 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院分党委副书记 杨建军 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院学工办主任 秘书组：滕念管 许 艳 龚震震 李云峰 段海娟 赵永峰 张大旭 程 斌 邱国志 吴雪萍 9 3.技术委员会 主 席：刘西拉 成 员：赵金城 宋晓冰 陈务军 付功义 滕念管 张雷明 龚景海 高圣彬 宋振森 史健勇 4.评审委员会 召集人：赵金城 主席、副主席：从评审委员中产生，由评审委员会讨论决定 委 员：参赛高校各推荐一名委员 九、备注 竞赛技术负责联络方法： 宋晓冰 电话Email: 东华测试公司为本届比赛提供赞助，并可为各高校参赛队提供免费测试服 务。 “东华测试杯“第八届华东地区高校结构设计邀请赛组织委员会 上海交通大学船舶海洋与建筑工程 2011 年 10 月 附表 模型材料 模型材料为桐木。规格及参考强度见下表。 木材：规格、强度表： 材料规格截面尺寸（mm）抗拉强度(MPa)f 弹性模量 E（GP