同圆 万斯达杯 第四届结构大赛细则

1、“同圆·万斯达杯”第四届山东省高校结构设计竞赛竞赛手册主 办 单 位:山东省土木工程学会建筑结构专业委员会山东大学承 办 单 位:山东大学土建与水利学院赞 助 单 位:山东同圆设计集团有限公司山东万斯达集团有限公司 山东省高校结构设计竞赛题目一、竞赛宗旨及目的山东省第四届结构设计竞赛是一个极富创造性，挑战性的科技竞赛。它旨在通过对所学知识的综合运用和团队精神，提高学生的动手能力与思维能力，激发创新意识，培养科学思维，加强团队协作，提高动手能力，增进校际学术交流。通过结构大赛可以很好的将课堂理论与实际工程紧密结合起来，培养大学生的设计与计算能力，提升大学生的综合创新实践素质，为培养21

2、世纪高素质工程师打下良好基础。二、竞赛内容结构模型制作、方案设计与理论分析、作品介绍与答辩、模型加载试验三、竞赛模型竞赛模型为混凝土搅拌站的高耸筒仓结构，采用230g的白卡纸制作，具体结构形式不限。模型包括加载钢架、柱脚连接钢板、下部支承和上部筒仓结构三部分，如图1示意。其中前两部分通过螺栓连接，由承办方提供；支承结构与筒仓结构由参赛选手设计制作，并通过螺栓与柱脚连接钢板连接。 图1 混凝土搅拌站示意图四、模型要求1、高耸筒仓模型应包括筒仓主体和下部支承结构；模型总高度为800mm，筒仓内径200mm，筒仓高450mm,支承结构高350mm；筒仓主体底部应设一出料口，出料口距地面距离为200m

3、m，支承结构柱子的中心应落在直径100mm250mm的圆环内；为便于模型与加载钢架之间可靠连接，柱底应做基础（柱脚连接板也由白卡纸制作），利用螺栓将支承结构固定在加载钢架底座上；筒仓主体底部的出料口设有开关（此开关加料时关闭，出料时打开）。筒仓主体内部无任何支承结构，筒仓外部的尺寸不限；筒仓上部内径200mm内不设任何连接构件，顶部不封闭，便于加料。 2、模型必须具有一定的结构刚度，保证受力后不因变形过大而导致模型垮塌。3、设计制作所用材料仅限于组委会提供的材料，允许对所给材料进行加工、组合，但不得使用非组委会提供的材料，一经发现取消其参赛资格。五、竞赛要求1、结构模型要求模型制作符合设计制作

4、要求，并与计算书中计算简图一致。如修改模型，要求同时修改计算书。2、理论分析计算书。要求包括封面、设计说明、基本的设计方案以及结构分析和设计。其中设计说明应包括对方案的构思、结构选型及其他有特色方面的说明；基本的设计方案应包括结构图若干，主要构件、节点详图及材料表；结构分析与设计应包括荷载分析、内力分析、结构选型、计算简图。六、模型安装、加载及测试步骤1、赛前准备A. 模型称重：将制作好的模型（不含支座螺栓）在未连接过渡钢板前称重（精度0.1g），螺栓按每个2g另计，最后将称重结果与螺栓重量累加，作为考核模型重量的依据。B. 将模型安装在连接钢板上，等待入场。C. 得到入场指令后，迅速将模型及

5、过渡钢板抬进场内，固定在看台上，准备进行加载。D. 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。2、加载及测试步骤A. 参赛队代表进行1分钟陈述，之后评委提问1分钟。B将启动风机连续施加两档风载，并通过位移计进行实时记录，等待15秒结构变形稳定后，根据位移计上的示数记录位移值（精度0.1mm）。C. 满筒仓细沙加载，并通过位移计进行实时记录。D. 如在以上过程中出现模型损坏，则视为比赛失败。3、加载方式采用在筒仓上加风荷载和竖向静载的方式考核各队模型的刚度和承载力。在筒仓前1m处设置一鼓风机，进行两档风速加载，第一档为9m/s，第

6、二档为12m/s。测量并记录9m/s风速下筒仓顶端的位移时程，加载持续时间为15s。进行12m/s风速加载，加载持续时间为15s，此时不再量测筒仓顶部位移，考察模型的极限承载能力，模型出现损坏即视为比赛失败。4、位移测量采用接触式测量方式，设1个位移测量点，位置处于迎风面的筒仓顶部。在进行动态数据处理时，首先剔除加载初期（前5s）的非平稳段，然后对每个测点时程记录中的前3个最大动位移（绝对值最大）取平均，作为该测点的风振极值响应，记为d1，该值将作为考量结构抗侧刚度的依据。注：以上计算中的位移均取绝对值；12m/s风速下仅考察结构极限承载力，不记录结构位移。风载试验成功的模型进入下一步加载程序

7、，即满筒仓细沙加载。选手采用细砂，由选手从上部利用导沙管（内管径60mm，由白卡纸制作）自行倒入筒仓内，倒完砂子后保持15s，此时量测筒仓的竖向位移。若认定模型加载成功，则从出料口放砂直至放空。模型整个加载过程用时4分钟。七、加载失败判定出现以下情况之一则加载失败：1、筒仓主体开裂；2、模型结构物脱落；3、漏沙现象；4、结构整体坍塌；5、支撑结构出现过大变形，如柱出现明显弯曲、局部屈曲、变形不能恢复等。八、模型制作材料及工具竞赛期间，承办方为各队提供如下材料及工具用于模型制作。230g白卡纸，白乳胶，M4螺栓（无垫片）主要制作工具：美工刀、砂纸、剪刀、直尺、图板等另，承办方还提供公用的砂轮机、

8、打孔机等。本届大赛所用鼓风机相关参数如下表，具体供货位置在济南天桥附近。名称 新型节能低噪声轴流风机型号 SF7-4 价格约人民币1100元厂家上海金蓝机电设备成套有限公司 功率 3kW 转速1400n/min 风量2500m3/h 风速23m/s 全压力340Pa 因鼓风机的风速不可调，故由山东大学控制学院设计制作了小型控制器，电气成本为2000元，售出价格暂定2300元（考虑博士与硕士研究生的劳务费）。九、组队1、要求3人组队参赛，每队设一名指导老师，每个学校最多派3个队参赛。2、每人只允许参加一个参赛队，各队独立设计、制作。3、鼓励跨年级、跨专业组队。十、评分标准（一）结构评分按总分10

9、0分计算，其中包括：A. 计算书及设计图 10% （共10分）B. 结构选型与制作质量 10% （共10分）C. 现场表现 5% （共5分）D. 结构重量 25% （共25分）E. 结构刚度 50% （共50分）（二）评分细则：A. 计算书及设计图（共10分）a计算内容的完整性 共6分b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 （共10分）a结构合理性与创新性 共6分b模型制作美观性 共4分C现场表现 （共5分）a赛前陈述 共3分b赛中答辩 共2分D结构重量 （共25分）在所有成功完成

10、竞赛的模型中，质量最轻者得25分，最重者得5分，其余队模型的重量分数S1按下式计算：S1=(Mmax- M1)×20/( Mmax -Mmin )+5式中：Mmin为重量最轻者的质量，单位g；Mmax为重量最重者的质量；M1为所考察模型的质量。本项所得分数保留小数点后两位。E结构水平抗侧刚度 （共25分）在所有成功完成竞赛的模型中，综合位移最小者得25分，最大者得5分，其余各队模型的刚度分数S2按下式计算：式中：D1为所考察模型的综合水平位移绝对值，Dmax为所有模型中的最大综合水平位移，Dmin为所有模型中的最小综合水平位移，单位mm；本项所得分数保留小数点后两位。F竖向承载与刚度

11、 （共25分）在所有成功完成竞赛的模型中，综合位移最小者得25分，最大者得5分，其余各队模型的刚度分数S2按下式计算：式中：T1为所考察模型的竖向位移绝对值，Tmax为所有模型中的最大竖向位移，Tmin为所有模型中的最小竖向位移，单位mm；本项所得分数保留小数点后两位。以上A-F各项得分相加，分数最高者优胜。十一、奖项设置（1）一等奖、二等奖、三等奖若干，发放获奖证书和小额奖金。（2）最佳结构创新奖：本奖项用于奖励创新实力较强、且其设计意图在设计作品中得以充分实现的优秀参赛队。评审委员会将针对结构分析、结构选型、节点支座设计、制作工艺等对参赛队进行综合评价，进而评选出最佳结构创新奖1项。（3）最佳造型与制作奖：评审委员会将在参加比赛的各组模型中依照造型的新颖、美观和制作的细致、