2011年大学生结构设计邀请赛赛题改

1、2011年长安大学建工学院结构设计邀请赛赛题为适应低碳经济需求，迎接土木工程专业复评估，同时激发我院学生的创新 意识，培养大学生的动手实践能力， 提高大学生的综合素质，并进一步提高加强 高校间学生科技活动的交流与合作，结合第五届全国大学生结构设计竞赛参赛队 员的选拔工作，拟组织承办2011年长安大学建工学院结构设计邀请赛，除本校 学生外，邀请西安市有土木类专业学校的学生组队参加。一. 竞赛模型竞赛模型为风能建筑结构模型，模型包括主体结构及风力发电装置两部分， 图1为结构示意图。主体结构通过螺栓固定在底座上，发电机通过螺栓固定在结 构构件上，叶片通过螺栓与发电机连接件相连。 主体结构与叶片由参赛

2、选手设计 制作，底座、发电装置及量测系统由承办方提供。小于80011000底板底板是乂螺栓模型小于800*于 小ICiX图1模型总体布置图(单位：mm)二. 竞赛内容及要求1. 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。2. 参赛要求每个参赛队由3-5名学生组成，每位参赛者只允许参加一个参赛队，各参赛 队应独立设计、制作。每个参赛队只能提交一份作品，并给作品命名。竞赛分为预赛和决赛，各参赛队加载顺序由抽签决定，根据预赛情况，按照 排名前后，取一定比例的参赛队进入决赛。3. 理论方案要求(1 )理论方案的内容应包括：设计说明书、方案图和计算书。设计说明书 应

3、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；方案图应包括结构整体布置图、主要构件详图和方案效果图；计算书应包括结构选型、计算简 图、荷载分析、内力分析、承载能力估算等。(2)正文按设计说明书、方案图和计算书的顺序编排。理论方案要求用A4纸打印，一式二份于规定时间内交到竞赛组委会。三、模型要求模型长、宽、高三向尺寸分别不应大于 800mm、800mm、1500mm，实际误差为3mm 。1. 主体结构主体结构采用白卡纸制作，层数由参赛队自定，除底层外，每层应设置楼板,层间应设置外墙，且必须满足由外墙及楼板封闭的至少1.5m2的封闭使用空间,每层净高不得低于150mm。底座为带螺栓孔的钢

4、板，平面尺寸1000mm X 1000mm，主体结构通过M4螺栓固定在底座上，螺栓重量计入模型总重，底座示意图见附图。2. 风力发电叶片风力发电叶片采用薄塑料板材，安装组数、位置及形状由参赛组自行设计, 但组数不得超过10个，叶片顺风向、横风向、竖直方向不得超过模型总体规定 范围(800mm XBOOmm X500mm )。发电机通过M3螺栓固定在结构构件上，发 电机连接件上有三个夹角为1200,直径为3mm的孔，见附图。风叶通过M3螺 栓安装在发电机连接件上，螺栓重量计入模型总重。四、装置说明1.鼓风机鼓风机采用SF7-4新型节能低噪声轴流风机，功率3000w，转速1400n/min.风量2

5、500m 3/h，风速23m/s，全压力340Pa ,实物照片见附图。鼓风机距模型距 离1m，鼓风机中心高度距模型底部800mm处。采用两档风速，距鼓风机1m处的 风速参考值为6.8m/s,9m/s。2.发电机发电机由组委会提供，额定电压12v，额定转速600转/分，重量50g，发电机和连接件尺寸及实物照片见附图。3. 发电功率量测系统发电功率量测系统由导线、负载、功率计组成，负载为外接电阻，经整流后并联，测定总功率。五、材料及制作工具230g巴西白卡纸：用于主体模型，尺寸及性能参考值:白卡纸弹性模量名称种类层数弹性模量（MPa）230克白卡纸156.92148.2白卡纸极限应力名称类型层厚(

6、mm)拉应力（N/mm2）压应力（N/mm2）备注230克白卡纸0.322.27.0受压计算时需考虑长细 比对稳定的影响薄塑料板材：用于风力发电叶片;胶黏剂：白乳胶、502胶（仅用于风力发电叶片的制造）；M3、M4螺栓（必要时提供垫片）若干，用以固定主体模型和风力叶片;模型制作工具包括美工刀、直尺、电吹风等，请参赛者自备。不得使用组委会指定以外的其它任何材料，否则将直接取消参赛资格。六、模型安装、加载及测试步骤1. 安装步骤1)风叶通过螺栓安装在连接件上;2)发电机通过螺栓安装在模型上;3）模型通过螺栓固定在底座上。4）每个参赛队在安装时间不超过15分钟，每超过1分钟扣一分。2. 加载及测试步

7、骤1）打开风机置于W1档（风速6.8m/s ）,计时30s，测定发电功率P1 ;2）将风机置于W2档（风速9m/s），计时30s，测定发电功率P2和模型顶部以下20mm处顺风向水平位移S及该点的高度h （单位mm）,计算倾斜角度丫。3） 加载结束。3. 说明结构以不倒 （满足承载能力极限状态）为必要条件。若加载过程中发生下列 任一情况，则视为加载结束：1）结构整体倒塌；2）模型局部破坏；3）模型有部件脱离整体结构；4）模型倾斜角度丫大于1/40。七、评分规则1. 结构评分按总分 100 分计，其中包含1)设计图及计算书；10%2)结构体系与造型；30%3)发电功率；30%4)结构重量；30%设

8、计图及计算书各部分评分标准(1)设计说明、主要构件设计图及主要连接图齐全、基本正确；5%(2)计算书中承载能力及变形计算基本正确；4%(3)文件资料规范、清楚；1%20%3结构体系与造型评分标准(1 )结构创新性强;5%(2)模型制作质量良好;(3 )模型连接、螺栓穿孔顺利，拼接质量良好;5%4发电功率计算标准按两种不同等级风压下发电功率的加权平均值按下式计算:P = P X0.4 + P2 X0.6(其中i为第i组别的下标)将发电加权平均功率最大组别的加权平均功率记为Pmax，该组该项得分为30%，其余参加组得分为30% XP。Pmax5结构重量评分标准d n取发电功率不小于平均功率-Z Pi (其中n为有效参赛组数，即模型未失效n iTminG组数)的重量最轻者(Gmin)，本项得分为30%。其余模型本项得分为30%送Gi为第l组的