高层水塔动载细则

1、西南交通大学第十二届结构设计竞赛（A组高层水塔动载）细则1. 竞赛题目竞赛题目为水塔支架结构，采用有机玻璃制作，具体结构形式不限。整个系统由小型振动台、水塔支架结构模型和塔顶水箱三个部分组成，小型振动台和塔顶水箱由承办方提供，水箱通过热熔胶固定于塔顶，水塔支架结构模型由参赛选手制作，并通过螺钉固定于振动台台面的底座钢板上。支架结构模型以受力合理、造型优美、自重轻、水箱振动小为优。2. 竞赛内容竞赛内容包括：理论方案、结构模型制作、作品介绍与答辩和模型振动台加载试验。3. 竞赛要求3.1 参赛要3.1.1 参赛者为全日制在校本科生。每个参赛队由3名学生组成，最好能有一名女生，提倡参赛学生跨专业组

2、队。每位参赛者只允许参加一个参赛队，每个参赛队只允许参加一项结构设计竞赛。各参赛队应独立设计、制作。3.1.2 每个参赛队只能提交一份作品，并给作品命名。各参赛队必须在规定的时间和地点参加竞赛活动，迟到或缺席者按自动弃权处理。竞赛期间不得随意换人，若有个别参赛队员因特殊原因中途退出，可缺人继续参加竞赛或整队退出竞赛。3.2 理论方案要求3.2.1 理论方案指模型的设计说明书和计算书。设计说明书一般包括对方案的构思、造型和结构体系及其他有特色方面的说明，并附上模型的三维建筑图；计算书一般包括结构体系、计算简图、内力分析及承载能力估算等内容（注：对一、二年级和非土木、力学专业类参赛队的计算书不作要

3、求，可直接按一般概念进行设计）。3.2.2 理论方案力求简明扼要，要求用A4纸双面打印，不超过3张纸计6页，一式五份于规定时间内交到竞赛组委会，逾期作自动放弃处理。3.2.3 理论方案不单独设置封面，开头部分必须注明作品名称、参赛队员姓名、学号和专业；正文按设计说明书和计算书的顺序编排。3.3 设计制作要求（阅读下文时需参见附图）3.3.1 模型基本材料为有机玻璃板，其额定厚度为1mm，弹性模量为2.6103MPa，强度为40MPa，比重为1.2。粘结材料采用AB胶。制作工具为美工刀、剪子、钢尺、砂纸、锉刀、手动电钻等。上述材料和工具统一发放。要求设计并制作一支架模型，能固定在指定的水平底座上

4、，其顶部在承受一水箱定的条件下能经受给定的水平地震波的作用。3.3.2 结构模型应与理论方案中的说明书和计算书保持一致。3.3.3 提供固定模型的底座是一边长为340mm300mm厚为8mm的矩形水平钢板，其上有均匀分布的直径4mm的螺栓孔（内有螺纹），另有8个直径12mm的螺栓孔，供此底座与振动台台面固定用。模型的底部尺寸限制在不超过120mm120mm的正方形内，其底部构件可通过直径4mm的M4螺钉等固定在底座上。每用一个M4螺钉，模型自重按增加2g计算。3.3.4 模型的总高度为800mm3mm。模型除顶部应能水平放置并固定给定的水箱外，对其结构体系和外形（包括底部平面形状）等均无其他限

5、制。水箱为一近似的长方体，底部和顶部分别为边长124mm和155mm的正方形，高为257mm，容量为4L。在水箱内放置了4个配重铁块，其尺寸为120mm60mm32mm，充水约2L，最终水箱的质量为9500g（水位高约190mm）。水箱顶部安装有加速度传感器。4. 答辩要求每一参赛队需制作能自动演示的有关参赛作品的PPT文件，在模型加载前进行不超过2分钟的演示，加载结束后接受评审专家的提问。5. 竞赛评审5.1 理论方案及答辩竞赛组委会办公室将参赛队的理论设计方案处理后，分发至竞赛评审专家，评审专家再根据要求独立评阅，并打分。答辩分根据PPT演示（超时要扣分）和回答问题的正确与否由评审专家独立

6、给出。5.2 模型加载（阅读下文时需参见附图）5.2.1 模型在通过审查、秤重和确定底座固定螺钉数量后方能进入加载程序。5.2.2 首先经允许后模型由参赛者自行将模型固定到底座上。5.2.3 然后经允许后由参赛者自行将水箱放置到模型顶部，由工作人员用热熔胶固定。使用热熔胶的数量和位置由参赛者确定，其粘结质量也由参赛者自行负责。为安全起见，水箱上设有保险绳，并松弛悬挂在一支架上。5.2.4 最后由工作人员控制振动台加载。振动台输入的地震波为在汶川地震中实测的八角波，持续时间为60秒。加载分2级，各持续60秒，空载时台面最大加速度分别为0.4g和1.0g（限于设备性能，加上模型和水箱后实际加速度会

7、有一定的波动）。5.2.5 第一级加载时，若模型在振动过程中一直能承受水箱的重量（即保险绳一直处于松弛状态）而不发生整体失稳或倒塌（即允许部分构件和节点破坏）、并且基础与底座钢板之间保持完整连接（不出现脱离或拉断现象），则视为第一级加载成功，抗震性能得分按评分规则执行，并进行第二级加载；否则视为加载失败，抗震性能得分为0分，并停止加载。5.2.6 第二级加载时，若模型在振动过程中一直能承受水箱的重量（即保险绳一直处于松弛状态）而不发生整体失稳或倒塌，则视为第二级加载成功，抗震性能得分按评分规则执行；否则视为加载失败，抗震性能得分以第一级加载为准。6. 评分规则（1） 理论方案及答辩分 20分（

8、由专家独立评判）（2） 参赛队员分 5分（参赛队员有女生时得5分，否则得0分）（3） 第一级加载抗震性能分 30分（4）第二级加载抗震性能分 45分本次竞赛第i组模型在第一级加载环节的表现将根据其性能的计算结果进行评分。性能的计算按式（1）： (1)式中： 水箱的质量，9500g； 第i个水塔支架模型（含螺钉)的质量； 第i组模型在第一级加载时台面输入的最大加速度实测值； 第i组模型在第一级加载时水箱顶部的最大加速度实测值；第一级加载抗震性能分按式（2） (2)式中： 各组中的最大值，即第一级加载抗震性能最优值。本次竞赛第i组模型在第二级加载环节的表现将根据其性能的计算结果进行评分。性能的计算按式（3）： (3)式中： 、同式（1）； 第i组模型在第二级加载时台面输入的最大加速度实测值； 第i组模型在第二级加载时水箱顶部的最大加速度实测值；第一级加载抗震性能分按式（4） (4)式中： 各组中的最大值，即第二级加载抗震性能最优值。 最后得分为（1）、（2）、（3）和（4）项分数之和，即，高者优胜。7. 奖项设置根据得分顺序，主要奖项设置为特等奖、一等奖、二等奖和三等奖若干名。根据模型特点设置特别奖：最佳造型奖、最佳制作奖和最佳创意奖各1名。获得特等奖、一等奖、二等奖和特别奖的参赛队可直接进入2012年第六届全国大学生