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选手设计制作，底座、

2、发电装置及量测系统由承办方提供。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

3、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板，平面尺寸1000mm×1000mm，主体结构通过M4螺栓固定在底座上，螺栓重量计入

4、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×800mm×1500mm）。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120º，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2500m3/h，风速23m/s，全压力340Pa，实物照片见附图。鼓风机距模

5、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l 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(mm)拉应力（N/mm2）压应力（N/mm2）备注230克白卡纸0.322.27

6、.0受压计算时需考虑长细比对稳定的影响l 薄塑料板材：用于风力发电叶片；l 胶黏剂：白乳胶、502胶（仅用于风力发电叶片的制造）；l 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；l 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.加载及测试步骤1) 打开风机置于W1档（风速6.8m/s），计时30s，测定发

7、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处顺风向水平位移及该点的高度h（单位mm），计算倾斜角度。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% 2 设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% 3结构体系与造型评分标准（1）结构创新性强； 20% (2) 模型制作质量良好； 5%（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：（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。5 结构重量评分标准取发电功率不小于平均功率（其中n为有效参赛组数，即模型未失效组