结构设计大赛赛题
附件：2014全国大学生结构设计竞赛赛题
三重檐攒尖顶仿古楼阁模型制作与测试
1、选题背景
中国木结构古建筑在世界建筑之林中独树一帜、风格鲜明，具有极高的历史、文化及艺术价值。其中楼阁式古建筑以其优美的造型和精巧的设计闻名于世，已成为中国古建筑的典型象征。
据历代营造史料记载，楼与阁原有明显区别，但后来因其均为复层建筑，故通称楼阁，其中比较著名的有武汉黄鹤楼、岳阳岳阳楼、南昌滕王阁、烟台蓬莱阁以及西安钟楼等。我国古代楼阁构架形式多样，屋盖造型丰富。在广泛调研及征求意见的基础上，本次竞赛的模型形式确定为三重檐攒尖顶仿古楼阁。该类古建的一个现存实例为明代所建的西安钟楼，如图 1 所示。基于当前全球已进入巨震期这一工程背景，本次竞赛引入模拟地震作用作为模型的测试条件，这对于众多现存同类古建的抗震修缮与补强具有现实的科学价值和工程意义。
图 1 西安·钟楼
2、竞赛模型
竞赛模型采用竹质材料制作，包括一、二、三层构架及一、二层屋檐，其构造示例如图2（a）所示。模型柱脚用热熔胶固定于底板之上，底板用螺栓固定于振动台上。模型制作材料、小振动台系统和模型配重由承办方提供，底板用螺栓固定于振动台上,其加载安装形式见图2（b）。
模型配重
底板
振动台
3、模型要求
3.1 模型构
造（a）模型构造示
例
（b）加载安装形式
图 2 竞赛模型及其加载安装
3.1.1 总体规定
（1）赛题中所涉及各种尺寸，如无特殊说明，允许误差均为±3mm。
（2）一至三层楼面标高（由底板上表面量至各楼层梁的上表面最高处）分别为0.24m、0.42m、0.60m。
（3）沿结构的外轮廓不能设置任何蒙皮。
3.1.2竖向构件布置要求：
（2）各层的转角处必须设置柱，柱位如图3（a）所示。且各层柱在底板上的投影必须分别位于图3（b）、（c）、（d）所示的阴影范围内。
（3）门窗洞口范围如图 4 所示。门窗洞口沿其所在平面法线方向在结构内部的任意投影范围内不能设置构件，如图 5 所示。
（a）各层角柱位置
（c）第二层柱投影范围
立面图
（b）第一层柱投影范围
（d）第三层柱投影范围
图3 柱布置范围
1-1
2-2
3.1.3 水平构件布置要求
图 4 门窗洞口示意图 （图中阴影部分为门窗洞口）
图5 模型内部净空要求
（图中阴影部分不得设置构件）
3-3
（1）第三层柱顶沿外轮廓线应有横梁连接，且应符合本赛题 3.2 部分对屋盖配重安装的
要求。
（2）屋檐布置要求
①一、二层屋檐分别如图 6 所示；
②屋檐屋脊曲线段详图如图 7 所示；
一、二层屋檐屋脊曲线段的上边缘均为半径 135mm ，弧长 160mm 的圆弧。一、二层屋檐
屋脊曲线段分别安装在二、三层转角柱处。一层屋檐屋脊曲线段上边缘起点和终点的标高均
为 270mm 。二层屋檐屋脊曲线段上边缘起点和终点的标高均为 450mm 。
③屋檐的立面标高如图 8 所示。
（a ）一层屋檐俯视
（c ）一层屋檐正立面
（e ）一层屋檐 45°侧立面
图 6 模型屋檐
（b ）二层屋檐俯视
（d ）二层屋檐正立面
（f ）二层屋檐 45°侧立面
图7屋檐屋脊曲线段详图
3.2配重及安装要求
图8 屋檐立面标高
模型所加配重为铜条与铜球，铜条截面宽*高的尺寸均为13mm*10mm，并以宽度为13mm
的面与结构相粘结；铜球直径为25mm。第一、二层屋檐配重质量分别为 2.4kg 和 1.8kg，第
三层屋盖配重总质量为 4.0kg。
3.2.1配重尺寸
（1）一、二层屋檐
一、二层屋檐质量块包括屋檐屋脊曲线段和屋檐檐口直线段两部分。安装在屋檐屋脊
曲线段上的配重为下边缘半径135mm，弧长180mm 的铜条，下边缘外挑端部在铅直方向固结
三个串联在一起的铜球，安装在一、二层屋檐檐口直线段的配重铜条分别长180mm 和120mm。
（2）屋盖
屋盖配重由屋顶和屋檐两部分组成，屋盖配重如图9 所示。
（a）屋顶为高90mm，底面边长120mm*120mm 的正四棱锥。
（b）屋檐屋脊曲线段为下边缘半径135mm，弧长130mm 的铜条，屋檐檐口直线段为134mm 的铜条。
3.2.2 安装要求
一、二层屋檐和屋盖的安装位置如图10 所示。配重及模型用热熔胶连接，要求相应部位
尺寸应贴合，最大脱空间隙不得超过3mm。
攒尖顶屋盖设有与第三层顶部连系横梁相粘结的铜条支座（如图 11 所示），用以将攒尖
顶屋盖固定于第三层的柱顶横梁之上。
（a ）屋盖平面
（c ）屋盖 45°侧立面
（a ）一层屋檐配重平面位置
（b ）屋盖立面
（d ）屋盖屋脊曲线段详图
图 9 屋盖配重图
（b ）二层屋檐配重平面位置
4、加载设备介绍
（c ）配重安装的立面位置
图 10 配重安装图
图 11 攒尖顶屋盖安装支平面图
结构模型采用第二代改进型 WS -Z30 小型精密振动台系统进行模拟水平地震作用的加载，
考察模型承载力。振动台系统的主要组成部分及相关参数信息如下：
水平振动台：型号 WS -Z30-50（如图 12）
指标：水平台尺寸：506×380×22mm ，荷载：30kg ，重量：11.5kg ，材料：铝合金 LY12。
功能：承载实验模型。
激振器：型号：JZ-50（如图13）
指标：工作频率：0.5～3000Hz，最大位移：±8mm，激振力：500N，重量：28kg
功能：使水平台振动。
功率放大器：型号：GF-500W
指标：失真度：<1%，噪声：< 10mV，输出阻抗：0.5Ω，工作频率：DC～10000Hz，
输出电流：25A，输出电压：25V，功率：500VA，供电电压：220VAC，尺寸：44x48x18cm，重量：18g
功能：为激振器提供输出功率。
图12 水平振动台和激振器
5、加载方法与失效评判
5.1 输入地震波
图13 功率放大器
加载所用的波形文件，由组委会后续以附件形式补充提供。
5.2 模型失效评判准则
模型在进行加载时，出现下列任一情形则判定为模型失效，不能继续加载。同时将上一
次加载级别视为该模型实际所通过的最高加载级别，并作为模型效率比计算的依据（参见本
赛题第8 部分：评分标准）。
(1)模型中的任一构件出现断裂或节点脱开。
(2)配重脱落（包括配重条一端沿长度1/3 部分脱离其支撑构件而另一端悬挂于结构上情况）。
(3)第三级加载完毕：较加配重前，第一层屋檐的屋脊曲线段末端和檐口直线段中点沿铅
直方向下挠度超过10mm。第一层屋檐变形测量点的具体位置如图14 所示
图14 第一层屋檐变形测量点位置图
6、模型材料
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，不得擅自使用其它材料。
(1)竹材：用于制作结构构件。竹材规格及数量见表1。
表 1 竹材规格及数量
注：竹材力学性能参考值：弹性模量 1.0×104MPa，抗拉强度60MPa。
(2)502 胶水，8 瓶（规格25 克），用于模型结构构件之间的连接。
(3)热熔胶：用于配重与模型的固定及模型与底板的连接。
(4)模型安装底板：底板材料为竹制，厚度20mm，长、宽分别为400mm 和400mm。底
板上除预设孔洞外不得另行钻孔。底板孔洞标注图参见图3（a）。
(5)制作工具：美工刀（3 把），1 米钢尺（1 把），三角板（2 块），圆规（1 把），砂纸（10
张），锉刀（1 把）、剪刀（1 把）、手套（3 付）、签字笔（1 支）、铅笔（1 支）、橡皮（1 块）。
另外，公用砂轮机等由承办方提供。
7、模型现场安装、加载及测试步骤
7.1 赛前准备
（1）对底板及配重进行称重，得到质量M1（单位：克）；
（2）核查模型尺寸是否满足制作要求；
（3）提交模型前，用热熔胶将模型与底板粘结牢固；
（4）加载测试前，用热熔胶将配重与模型粘结牢固，时间不超过10 分钟，该步骤按抽签比赛顺序提前 2 队开始；
（5）称量包含配重与底板的模型质量M2（单位：克）；
（6）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。
7.2 加载及测试步骤
（1）得到入场指令后，迅速将模型及底板运进场内，安装在振动台上，紧固螺栓，准备进行加载。赛场内安装时间不得超过 3 分钟。
（2）参赛队代表进行 2 分钟陈述，之后评委提问，参赛队员回答问题。
（3）依次进行三级加载，每次加载完成后依据 5.2 的失效评判准则评价模型是否失效。
八、评分标准
8.1 总分构成
结构评分按总分100 分计算，其中包括：
(1) 计算书及设计图10% （共10 分）
(2) 结构选型与制作质量10% （共10 分）
(3) 现场表现5% （共 5 分）
(4) 加载表现评分75% （共75 分）
8.2 评分细则
A. 计算书及设计图
(1) 计算内容的完整性
(2) 图文表达的清晰性、规范性(共6 分) (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
(1) 结构合理性与创新性
(2) 模型制作美观性
C. 现场表现
(1) 现场陈述
(2) 现场答辩
D. 加载表现评分(共6 分) (共4 分)
(共3 分) (共2 分)
第i 参赛组模型在加载环节的表现将根据其效率参数E i的计算结果进行评分。效率比E i 的计算如式(1)所示：
E i =
100?
M M
(1)
2 1
设E
ma
x 为所有参赛模型中的最高效率参数，第i 参赛组模型加载表现分K i的计算公式如式(2)：
K
i =
E
i
E m ax
?
75 (2)
? 为抗震调整系数：通过第一级加载取0.5，通过第二级加载取0.75，通过第三级加载取 1.0。第一级加载失效者，? 为0.
以上A~D 各项得分相加，分数最高者优胜。
长安大学建筑工程学院
2014 全国大学生结构设计竞赛组委会
2014/6/11
全国大学生结构设计竞赛赛题
第六届全国大学生结构设计竞赛赛题 1．命题背景 吊脚楼是我国传统山地民居中的典型形式。这种建筑依山就势，因地制宜，在今天仍然具有极强的适应性和顽强的生命力。这些建筑既是我中华民族久远历史文化传承的象征，也是我们的先辈们巧夺天工的聪明智慧和经验技能的充分体现。 重庆地区位于三峡库区，旧式民居中吊脚楼建筑比比皆是。近年来的工程实践和科学研究表明，这类建筑易于遭受到地震、大雨诱发泥石流、滑坡等地质灾害而发生破坏。自然灾害是这种建筑的天敌。 相对于地震、火灾等灾害而言，重庆地区由于地形地貌特征的影响，出现泥石流、滑坡等地质灾害的频率更大。因此，如何提高吊脚楼建筑抵抗这些地质灾害的能力，是工程师们应该想方设法去解决的问题。本次结构设计竞赛以吊脚楼建筑抵抗泥石流、滑坡等地质灾害为题目，具有重要的现实意义和工程针对性。 2．赛题概述 本次竞赛的题目考虑到可操作性，以质量球模拟泥石流或山体滑坡，撞击一个四层的吊脚楼框架结构模型的一层楼面，如图2.1所示。四层吊脚楼框架结构模型由参赛各队在规定的时间内现场完成。模型各层楼面系统承受的竖向荷载由附加配重钢板实现。主办方提供器材将模型与加载装置连接固定（加载台座倾角均为o 30θ=），并提供统一的测量工具对模型的性能进行测试。 图2.1.第六届全国大学生结构设计竞赛赛题简图 配重1M 配重2M 配重2M 后固定板 前撞击板 螺杆 钢底座 钢架A 钢架B 不锈钢半圆滑槽 模型部分（含部分加载装置） 加载台座 θ θ 加速度传感器 螺杆 硬橡胶
3．模型要求 图3.1.模型要求示意图 图 3.1模型设计参数取值表 q o 30 0L 20cm > —— H 1cm 99± L < 24cm —— q 配重1M 配重2M 配重2M 前撞击板 后固定板 底板 模型平面尺寸要求示意图 要求平整，且与前撞击板端头有效接触面积不小于22cm 要求平整，且与后固定板端头有效接触面积不小于22cm 底板示意图 允许固定区域 硬橡胶
第十届全国大学生结构设计竞赛赛题
第十届全国大学生结构设计竞赛赛题 大跨度屋盖结构 随着国民经济的高速发展和综合国力的提高，我国大跨度结构的技术水平也得到了长足的进步，正在赶超国际先进水平。改革开放以来，大跨度结构的社会 需求和工程应用逐年增加，在各种大型体育场馆、剧院、会议展览中心、机场候机楼、铁路旅客站及各类工业厂房等建筑中得到了广泛的应用。借北京成功举办2008奥运会、申办2022冬奥会等国家重大活动的契机，我国已经或即将建成一大 批高标准、高规格的体育场馆、会议展览馆、机场航站楼等社会公共建筑，这给我国大跨度结构的进一步发展带来了良好的契机，同时也对我国大跨度结构技术水平提出了更高的要求。 2总体模型 总体模型由承台板、支承结构、屋盖三部分组成(图-1) 加载区域 图-1模型三维透视示意简图 2.1承台板 承台板采用优质竹集成板材，标准尺寸1200mm>800mm，厚度16mm，柱 底平面轴网尺寸为900mm>600mm，板面刻设各限定尺寸的界限：
(1)内框线：平面净尺寸界限，850mr> 550mm；
（2） 中框线：柱底平面轴网（屋盖最小边界投影）尺寸， （3） 外框线：屋盖最大边界投影尺寸， 1050mm X750mm 承台板板面标高定义为土 0.00。 2.2支承结构 仅允许在4个柱位处设柱（图-2中阴影区域），其余位置不得设柱。柱的任 何部分（包括柱脚、肋等）必须在平面净尺寸（850mmx 550mm ）之外，且满足 空间检测要求。（即要求柱设置于四角175mm 125mm 范围内。） 柱顶标高不超过+0.425 （允许误差+5mm ），柱轴线间范围内+0.300标高以 下不能设置支撑，柱脚与承台板的连接采用胶水粘结。 2.3屋盖结构 屋盖结构的具体形式不限，屋盖结构的总高度不大于 125mm （允许误差 +5mm ），即其最低处标高不得低于0.300m ，最高处标高不超过0.425m （允许误 差 +5mm ）。 平面净尺寸范围（850mmx 550mm ）内屋盖净空不低于300mm ，屋盖结构 覆盖面积（水平投影面积）不小于900X300mm ，也不大于1050X750mm ,见图-3。 不需制作屋面。 屋盖结 构覆盖面积（水平投 影面积）不小于900>600mm ，也不大于 1050X750m m 。但不限定屋盖平面尺寸是矩形，也不限定边界是直线。 屋盖结构中心点（轴网900X300mm 的中心）为挠度测量点。 2.4剖面尺寸要求 模型高度方向的尺寸以承台板面标高为基准，尺寸详见图 -4、5。 900mm >600mm ； (I ； ② 图-2承台板平面尺寸图 、柱脚内界 口 g □ Trfrii?尺寸范应 （85Gi550} 〔柱脚不睜进入谀范 柱位 12UW
第八届结构设计大赛
第八届结构设计大赛 作品说明书 作品名：高层建筑——“水韵帆影” 作者姓名: 赵薪顺、王勇权 赵建波、王蔺
摘要： 此次设计的灵感来源于迪拜著名建筑——帆船酒店。整个建筑造型类似于高悬于出海搏浪的远航船上一张迎风之帆。整个造型给人一种积极向上、奋发图强的视觉冲击力。此作品多采用纯白色为主题基调，辅助地选用天蓝色和绿色，给人一种活力和神秘感。作品大体分为两部分：一是位于底部的船体基座，主要用于承受上部荷载和起着整体协调、平衡的作用。二是上面主体部分——帆体。利用两根弧形弯柱和一根竖直柱起着主要支撑作用。帆体内利用白卡纸进行分层和户型设计。 制作动机:为了响应本学科的实践要求，提高自身动脑和动手能力，也为了体验团队合作的工作态度和工作方法。
制作目的：验证高层建筑承重原理和效果，也为了验证高层建筑中荷载的传递规律。培养动手能力和团队协作能力。 制作素材：统一发放的230克白卡纸、90克透明纸、乳胶和蜡线，刀、剪、尺等。 过程和方法：整个作品的制作周期共耗时约72小时。从大体上说可以将整个周期分为三个阶段 阶段一：作品基座的设计与制作。考虑到本作品属于高层建筑，故对于基座的要求较高，以便于进行整体承重和对于上部主体结构的支撑。基座长约30cm，宽约14cm，高约5cm.整体造型为长方体。利用规定的白卡纸和乳胶粘合而成。为了加强基座的稳定性和承重能力，基座四周的围护结
构多采用3-4层白卡纸叠合。基座上预留上部主体结构的柱洞。用于下一步两部分的链接。 阶段二：主体部分——帆部的设计与制作。作品的主要承重构件是三根大柱，其中两根为弧形。柱的制作过程较为复杂。制作过程中利用白卡纸做成圆筒状。这主要是基于方形柱制作复杂且在作品中承重有限，故选用圆筒状。在圈柱过程中辅以乳胶进行粘合，而且乳胶在固化后能够增加整体的承重效果。而后进行柱的安装。将弧形柱和直柱在竖直方向上构成三角形进行稳定。设计、制作楼板和房屋布局和开间，这主要是先在外部制作完成后在安装上去。房屋布局多选用小型户配观景阳台的形式，灵活多变。为了增加稳定性和上层建筑荷载的传递，两楼板间设置构造柱。是整体在竖直方向上受力大大增加。 阶段三：外部装饰。选用不同颜色卡纸进行整体装饰，为贴合主题——水韵帆影，多采用白色和黄色，整体效果浑然一体。轻盈稳固，具有一定的观赏价值。 结果：此次参加该项目的比赛，旨在锻炼大家的动手能力、设计能力和团队合作能力。感受在制作过程中小组成员的相互信任、相互协作的工作态度和方法。对于以后
中南大学结构设计大赛赛题
纵坡公路桥梁结构设计 一、赛题背景 猴子石大桥，又名长沙湘江三大桥、长沙湘江南大桥是长沙市二环线上 横跨湘江的一座特大桥。初建于1958年，后因历史原因于1960年停建；1996年再建，1997年再次停工；最后，大桥从1998年底开始建造，并于2000年9月建成通车。 猴子石大桥位于南二环与湘江交汇处，湘江河水从南边滔滔而来，又从 这里向北滚滚而去。东头是临江而卧的南郊公园，青山绿水在这里相得益彰，西头是大学城。其南边五公里处是连接南三环线的黑石铺大桥，北边六公里 处是横跨橘子洲的湘江一桥。因桥在老地片名猴子石地域内，猴子石知名度高，故名“猴子石大桥”。又因为大桥属于南二环线，因此也称其为南大桥。 大桥横跨湘江两岸，总跨度达1389米。其所处地点呈明显的“东高西低”之势，即东岸高，西岸低，带有明显的纵坡，大桥的桥柱高度是从桥中 心位置依次朝着两边递减，这样既保证了船只在河流中正常通航又能够缩短 工期节约成本。 猴子石大桥对在长沙的交通地位显著，在所有跨湘江通道中，猴子石大 桥白天12小时交通量分布比重达到28.8%，在长沙34条跨湘江通道中所占 交通比重最大。猴子石大桥建成后，对长沙的交通和经济发展都做出了巨大 贡献 此次比赛我们以湘江上这一著名的桥梁──猴子石大桥作为背景。
二、总体模型 总体模型由给定的承台、桥梁模型和底座木板三部分组成。用于固定山体及桥梁模型的底座木板，其顶面标高为±0.00m；给定的承台有两个，桥梁起始端承台标高为﹢0.24m，末端承台标高为+0.14m，两承台具体尺寸见图2至图5。桥梁模型为斜交纵坡直桥，全长1.4m。桥段结构的所有构件及节点均采用给定材料与 502 胶水手工制作完成。桥段结构桥面板制作时要求满铺，不允许有空隙，桥面上需设置两个减速带，减速带为3D打印构件（加载现场加装于桥面固定位置），具体位置见图1。底座木板主要用来承托给定的山体模型和制作的桥梁模型，模型与底座板用自攻螺钉连接。承台板上划有一条具有一定宽度的河流航道区域（距起点550mm处，河流宽450mm，流向与桥面呈75度角），为便于通航，航道内不允许设置桥墩。 三、两岸承台、桥梁模型及底座木板连接 承台模型与桥梁模型连接采用搭接方式，即在桥梁与各承台连接处设置搭接平台，搭接平台均设置在各承台小车通过平面下10mm处。搭接平台宽25mm，长210mm（如图3、5三维图所示）；承台及各桥段模型通过自攻螺钉（螺钉直径5mm，钉长16mm，重量为1g/颗)与底座木板相连。要求桥墩柱脚处设置带孔连接件，用于螺钉与底座木板锚固，比赛中，每队将配发6颗螺钉，各队可视情况决定使用螺钉数，使用的螺钉重量将计入各队相应模型重量。 图1总模型布置图
首届全国大学生结构设计竞赛作品分析
首届全国大学生结构设计竞赛作品分析 发表时间：2018-06-04T16:45:44.867Z 来源：《基层建设》2018年第10期作者：高洋 [导读] 摘要：全国大学生结构设计竞赛作为教育部指定的九大大学生学科竞赛之一，其在大学生科技类比赛中发挥着明显的作用，该赛事对土木、结构、建筑设计类大学生的研究能力、创新能力、工程实践能力、团队精神、人际沟通能力、计算机应用水平及综合运用能力的培养与增强有着无法替代的价值。 河北大学建筑工程学院河北保定 071000 摘要：全国大学生结构设计竞赛作为教育部指定的九大大学生学科竞赛之一，其在大学生科技类比赛中发挥着明显的作用，该赛事对土木、结构、建筑设计类大学生的研究能力、创新能力、工程实践能力、团队精神、人际沟通能力、计算机应用水平及综合运用能力的培养与增强有着无法替代的价值。查阅了众多参赛作品将其与获奖作品进行比较对各结构体系有了更深程度的理解。 关键词：结构设计竞赛；框架结构；蒙皮结构；预应压力；建筑造型 国内大学生结构设计竞赛最早缘起于1994年清华大学校园内一座观赏性小桥—— “莲桥”建造方案的征集，其目的在于健全面向未来的教学体系，将学生们的学习由理论影像实践，通过对理论知识的综合运用和团队共同协作精神的培养，以及提高当代大学生的创新精神和动手实践能力。2000年，浙江大学在学习借鉴清华大学的基础上，在校内组织开展了首届大学生结构设计竞赛活动。2002年，在浙江省教育厅的大力支持下，浙江大学又将这项活动推向了全省，并承办了浙江省首届大学生结构设计竞赛活动。随着国内部分高校校内大学生结构设计竞赛的兴起，清华大学、同济大学、浙江大学等高校在成功举办校内竞赛的基础上，又分别将竞赛扩展到了港澳台地区，、华东地区和亚洲地区邀请赛以及全国竞赛。 这项赛事的举办旨在为土木相关专业的大学生提供一个挑战、创新、发掘自身潜能的平台，提高学生对专业的实际综合运用能力、思维能力、动手能力，在挑战中体现创新的理念，培养团队协作的能力，领悟学科魅力，增进个学校同学间的学科交流，拓展更加深层次的合作平台。在比赛中，同学们加深了对理论知识的理解，并将其运用与实际的模型设计中，计算能力、分析能力也从中获得了提高。 如同济大学土木工程系教授周克荣所说：“欲使我国在国际竞争中立于不败之地，人才培养是关键。”于2005年首届全国大学生结构设计竞赛在浙江大学举办，参赛题目为高层建筑结构模型设计与制作，竞赛内容包含方案设计与理论分析、结构模型制作、作品介绍与答辩、模型加载试验。根据建筑造型、结构方案、理论分析、模型制作、叙述答辩和加载试验 6 个方面进行评审。计分方法：先按荷重比（F=Q/W ）计算出各模型的相对分，其中 Q 代表模型所承受的最大侧向静荷载或冲击荷载（ N ）， W代表模型自重（ N ）；再将 F 值为最大（记 Fmax ）的模型定为满分（侧向静载 25 分，冲击荷载 20 分），其余模型的分数按（满分× F / Fmax）计算。 其中加载试验所占比重最大为45分，要求设计过程中选取合理的结构体系，这是对力学课程的考究，也是对现场制作时节点构件间合理稳固的连接的考察。 1、锥形框架结构 特等奖作品浙江大学的“一米阳光”借鉴了塔形的稳固结构，底部采用拉线，在压铁砂时张紧，整体造型先收后放，制作精美，结构与建筑造型的完美结合得到专家的好评。特等奖作品“一米阳光”、一等奖作品同济大学的“五月竹阁”“云梯”均采用的是锥形框架结构体系。框架最大的特点就是利用结构杆件的轴向承载力和刚度传递侧向荷载和重力荷载，从而提高整体的荷重比，因此有较高的有效性。柱子倾斜法治的框架体系（锥形框架）对刚度有较大的提高，可减少10%---30%的侧移。若再增加层间支撑（一层或几层，支撑角度45-60度为最佳），形成框架---支撑体系，可由框架结构主要承受竖向荷载，支撑体系承受水平荷载，保证了结构有足够的侧向刚度，以控制其位移在规定以内。在这种体系中，水平剪力主要由腹杆而不是柱承受，而腹杆由主要由其轴力的水平分量抵抗剪力，可接近一个真正的悬臂梁。该体系经过合理设计，其结构整体立面丰富，构件受力合理，适用于高层建筑结构。 2、蒙皮结构 一等奖作品东南大学的“云梯”、“白月光”采用的是蒙皮结构体系。蒙皮加上骨架的结构是非常好的结构，采用水平横梁变间距的体系，采用斜柱两向不对称。在结构外围，外包硫酸纸，在整个结构外围的硫酸纸完全绷紧时，可以提高结构的整体性能，提高幅度在15—30%左右，但应注意剪应力滞后的问题。其原理本人认为是在竖向荷载作用下，蒙皮相当于一个套箍的作用，跟混凝土结构中柱子的箍筋或钢管混凝土中的钢管作用异曲同工。在水平荷载下，相当于弱剪力墙的作用。“蒙皮结构”可以说是本次比赛的一大亮点，也是最有创意的地方。简洁的厂房体型，简单的四根柱子，外墙用硫酸纸包一圈，使四周密封，形成蒙皮结构，在承受侧向荷载的时候，整个外墙面传递荷载，传力途径多样，模型本身很轻，制作工艺简单，受力性能良好，无疑是比赛中最优秀的结构之一。另外一个也利用了硫酸纸受力的蒙皮结构是南京工业大学的“升”，三道硫酸纸长条斜着隔几层螺旋设置，受侧向力作用的时候，长条受拉，虽然在荷载试验中失败，但是其思想依然可以借鉴。 3.预应压力 二等奖作品湖南大学的“逸云阁”、三等奖作品上海交通大学的“爱奥尼大厦”、三峡大学的“索源”利用蜡线在柱子中间穿过，柱底柱顶锚固蜡线，从而对柱子形成预应压力。当在水平力作用下，柱子一边受拉，一边受压，可以提供受拉柱子一定的拉力，从而减少结构的侧移。水平力方向不定，蜡线不可受压，柔性支撑不一定可以发挥作用。若在刚性支撑中再加蜡线，形成刚柔并济的支撑体系，更好，只是较为费材料。 4. 筒体结构 筒体结构由框架-剪力墙结构与全剪力墙结构综合演变和发展而来。筒体结构是将剪力墙或密柱框架集中到房屋的内部和外围而形成的空间封闭式的筒体。其特点是剪力墙集中而获得较大的自由分割空间，多用于写字楼建筑。筒体结构作为高层建筑的一种结构形式，古已有之，如建于公元2世纪的印度佛祖塔,平面为正方形，砖砌塔身高55米;1055年建成的中国定县开元寺塔，塔身为砖砌筒中筒,共11层,高84米。筒体结构在现代高层建筑中广泛应用。目前世界上的高层建筑多是筒体结构，如美国芝加哥的约翰?汉考克大厦、西尔斯大厦、标准石油公司大厦和纽约的世界贸易中心大厦等。但框架筒体结构和筒体结构，在获奖作品中此类作品没有入围我认为是筒体结构在实体建筑中虽有使用但多应用于超高层建筑结构。此类结构虽受力性能良好，但自重较大在大赛中并不占优势。 另外，获奖作品中的来自上海交通大学的“爱奥尼大厦”还有其独特之处：单向结构设计。由于设计者对规则的解读，深刻的剖析了加载实验的加载方向，勇于放手一搏，最终取得了较可观的成绩。
全国大学生第四届结构设计大赛赛题
全国大学生第四届结构设计大赛赛题 集团文件发布号：（9816-UATWW-MWUB-WUNN-INNUL-DQQTY-
第四届全国大学生结构设计竞赛 赛题 第四届全国大学生结构设计竞赛委员会 2010. 6. 30 赛题名称：体育场悬挑屋盖结构 1、竞赛模型 竞赛模型为体育场看台上部悬挑屋盖结构，采用木质材料制作，具体结构形式不限。模型包括下部看台、过渡钢板和上部挑篷结构三部分。其中前两部分通过螺栓连接，由承办方提供；挑篷结构由参赛选手设计制作，并通过螺栓与过渡钢板连接。图1给出一示意性结构形式。 图1示意性悬挑屋盖结构 2、模型要求 2.1 下部看台及过渡钢板 看台底面尺寸600mm×800mm（800mm为悬挑方向），高340mm，剖面呈梯形，顶部宽150mm（如图2所示）。看台顶部设有过渡钢板，厚10mm，平面尺寸150mm×600mm。板上设有如图2所示的M4螺栓孔，用于固定挑篷结构。 2.2挑篷结构 挑篷结构包括支承骨架和围护材料两部分。支承骨架由木条制成，形式不限。围护材料采用120g布纹纸，由承办方统一提供，各队自行裁剪粘贴。要求
围护材料在外观上必须全部覆盖挑篷上部及背部区域；即从挑篷上方和后方看，围护材料不得出现空隙（见图3）。围护材料可探出支承骨架边缘，但其最大探出长度不得大于20mm。 图2 看台平面图及剖面图 图3 悬挑结构示意 为保证竞赛的公平性、合理性和可操作性，对挑篷几何尺寸做如下限定：1）在距挑篷前缘60mm区域内（图4中的A点附近），必须保证屋面平坦，不得有明显的倾斜和弯曲，以便竞赛过程中的加载与测量； 2）挑篷结构上弦前缘（即图4中的A点）高度不得低于650mm，在挑篷结构的下方（即图4中B点以下以右区域）不得出现任何构件； 3）屋面前缘最低点不得低于后缘的最高点，相当于图4中的A点高度不低于C点。 图4 尺寸限值（图中括号内数字为相对于O点的坐标） 3、加荷方式 采用在悬挑屋盖上加竖向静载和风荷载的方式考核各队模型的刚度和承载力。 3.1 荷载施加 1）在距悬挑屋盖前缘50mm处缓慢施加一重物加载条，测量屋盖前端在重物荷载作用下的竖向位移（见图5），记为d1。重物加载条为钢质，截面 20mm×20mm，长600mm，重约1.88kg，在屋面上沿垂直悬挑方向放置，测量完毕后取下。
长安大学2016年度结构设计大赛赛题-竹质塔结构
长安大学2016年大学生结构设计竞赛赛题 竹质塔结构模型设计、制作与测试 1.竞赛模型 设计能够承受一定的竖向荷载和水平地震作用的竹质塔结构模型，具体结构形式不限，可为四根、六根或八根柱组成的框架式空间结构，也可为其他结构。模型包括小振动台系统、上部塔结构模型和塔顶铁块三个部分，铁块通过热熔胶固定于塔顶，塔结构模型由参赛选手制作，并通过螺栓和竹质底板固定于振动台上，图1给出了一示意性结构图。 图1 模型立面示意图(单位：mm) 2. 模型要求 2.1 几何尺寸要求： (1) 底板：塔结构模型用胶水固定于模型底板上，底板为330mm×330mm×
8mm的木板（如图2所示），底板用螺栓固定于振动台上。 (2) 模型大小：模型总高度应为900mm，允许误差为±3mm。总高度为模型底板顶面至塔顶(模型顶面)上表面的垂直距离，但不包括塔顶铁块的高度。模型顶面为平面，应满足安全放置铁块的要求。模型底面尺寸不得超过220mm×220mm的正方形平面，塔顶不得小于150mm×150mm的正方形平面，即整个模型需放置于该正方形平面范围内，可为等截面结构也可为变截面结构，模型底面外轮廓与底板边缘应有足够的距离以保证螺栓能顺利紧固。模型的主要受力构件应合理布置，整体结构应体现“创新、轻巧、美观、实用”的原则。 图2模型底板示意图(单位：mm) 2.2 模型及附加铁块安装要求： (1)利用热熔胶将附加铁块固定在塔顶上，可在顶层设置固定铁块辅助装置，但辅助装置和铁块不能超出塔顶范围且不能直接跟柱接触。 (2) 提供的铁块为底边150mm高50mm的长方体，重量约为8.83 kg。 3. 加载设备介绍
大学生结构设计大赛指导
大学生结构设计大赛指导 大连民族学院土木建筑工程学院 二OO八年十月
目录 一结构设计大赛的意义及背景 (1) 二结构设计大赛的题目 (2) 三采用的材料及其性能 (5) 四评分办法 (6) 五方案的确定及理论分析 (8) 六制作技巧 (9) 七往届大赛的题目及作品介绍 (13)
一、结构设计大赛的意义及背景： 结构设计大赛是一项极富创造性，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，提高同学的动手能力与思维能力，突出创新精神，加强同学之间的合作与交流，培养团队精神，丰富同学的课余生活。通过结构设计大赛可以很好地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，全国性大学生结构设计竞赛已被教育部列为大学生9项科技竞赛之一。2005年，由国家教育部高等教育司和中国土木工程学会教育工作委员会联合主办，在浙江大学举行了全国第一届大学生结构设计竞赛，比赛的题目是：“高层建筑结构模型的制作和加载试验”。全国第二届大学生结构设计竞赛将于2008年10月由大连理工大学承办，竞赛题目是：“两跨两车道桥梁模型的制作和移动荷载作用的加载试验”。 2007年5月，由辽宁省教育厅高教处主办，由大连理工大学承办了第一届辽宁省大学生结构设计竞赛，竞赛题目是：“承受运动荷载的桥梁结构模型设计”，我校获得了二等奖1项，三等奖2项，并获得最佳结构奖和最佳组织奖。同时，我校在历届大连市大学生结构设计竞赛中都获得了非常好的成绩。刚刚结束的第四届大连市大学生结构设计竞赛的题目是：“两跨双车道桥梁结构模型设计、制作和移动荷载作用的加载试验”,与全国第二届大学生结构设计竞赛的题目相同，我校获得了一等奖1项，二等奖1项，并获得3项优秀奖及最佳组织奖。我校为丰富校园学术氛围，提高学生的创新设计能力，也已举办过3届结构设计大赛，同学们踊跃参加，收到了很好的效果。
结构设计竞赛赛题
结构设计竞赛赛题 超高层结构 1 赛题背景 现代超高层建筑起源于美国，至今已有80余年历史。超高层建筑是反映国家、城市经济水平和社会现代化程度的一个重要标志。随着社会的不断发展和经济水平的不断提高，我国的超高层建筑建设已经进入了一个蓬勃期，形成了以深圳平安国际金融中心（660 m），武汉绿地中心大厦（636 m）和上海中心大厦（632 m）为代表的一系列600 m级的超高层建筑。截至2015年底，统计结果表明世界范围内在建和已建成超过300m的超高层共210栋，其中中国有105栋（达50%），远超出排名第2的阿拉伯联合酋长王国（37栋），这表明我国已成为世界上超高层数目最多的国家。这对我国超高层结构的设计和施工技术提出了更高的要求。 2 总体模型 总体模型由承台板、核心筒、外框柱和连接构件四部分组成，各部分均采用竹材，形成如图1所示的超高层结构模型，沿高度方向将结构均匀划分为高度为125mm的8个区段。 竹材（主办方提供） 表2.1 竹材规格及数量 注：竹材力学性能参考值：弹性模量1.0×104MPa，抗拉强度60MPa。
粘着剂明星火速胶502胶水（主办方提供） 砂纸、切割刀、直尺三角、尺量角器、铅笔、橡皮擦（以上物品主板方不提供请自行准备） 3003 0 0 (a) 平面图
(b) 立面图 图 1 模型示意图 (单位：mm) 2.1 承台板 承台板标准尺寸300mm ×300mm ，厚度5mm 。 承台板板面标高定义为±0.00。 2.2 核心筒 核心筒高度为1000mm （允许误差+5mm ），共8个区段（或层），每个区段（层）高度为125mm ，位于承台板正中央，承台板中央设有高度25mm ，厚度为5mm 的卡槽用以提高核心筒的整体工作性能。沿高度方向核心筒截面尺寸不发生变化。核心筒外边缘线尺寸为75mm ×75mm ，厚度不允许超过15mm ，允许开洞。采用规格九竹材制作。核心筒底部与承台板连接采用胶水粘结。 2.3 外框柱 沿高度方向柱截面尺寸不发生变化，采用图1所示方式布置8根框架柱，各柱总高均为1000mm （允许误差+5mm ），四跟角部框架柱形心连线尺寸为 75 130 承台板 内边长 75mm 外边长 85mm 厚度 5mm 高度 25mm 下部预设卡槽 增加核心筒整体性
第三届全国大学生结构设计竞赛
第三届全国大学生结构设计竞赛 赛题 第三届全国大学生结构设计竞赛委员会 2009.9.24
一、竞赛模型 定向木结构风力发电塔（如图），塔身高800mm，叶片（数量不限）组成的 A A-A 二、模型介绍 1.塔身 塔身为竞赛主结构，需满足以下要求： （1）塔身高800mm，顶点高度实际误差不大于±3mm。塔身外形不影响叶轮运转，塔身水平截面的外轮廓为正多边形或圆形； （2）具有足够的承载能力； （3）具有规定的刚度； （4）与塔顶标准发电机底座连接可靠； （5）与塔底标准底座连接可靠。 2.叶片和叶轮 安装完成后，叶轮外轮廓直径不得大于800mm。 三、装置说明 1.发电机
发电机采用CFX-03型标准发电机，质量4470g，底板及立面详见附图。2.风叶连接件 连接件质量300g，详见附图。 3.发电功率测量系统 发电功率测量系统由导线、负载、功率计组成。导线所受风力不能传递到塔身，由支架承受。 4.鼓风机 相关参数见下表 名称新型节能低噪声轴流风机 型号SF7-4 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 经实测，风叶连接件（距鼓风机1m处）的风速参考值如下： 档位风速（m/s） W1 4.0 W2 6.8 W3 9.0 5.塔架安装底盘详见附图。 6.塔脚与安装底盘连接螺栓：重量2g/套。 四、材料及制作工具 1.木材 （1）尺寸：长度1000mm，截面有50mm×1mm、2mm×2mm、2mm×6mm、6mm×6mm； （2）性能参考值：顺纹弹性模量1.0×104MPa，顺纹抗拉强度30MPa。2.胶水：502。
第五届全国大学生结构设计竞赛一等奖作品
第五届全国大学生 结构设计竞赛 计 算 书
目 录 1结构选型 (1) 1.1需求分析 (1) 1.1.1 力学 (1) 1.1.2 美学 (1) 1.2结构选型 (2) 1.2.1 竖向承重体系 (2) 1.2.2 横向抗侧力体系 (2) 1.3方案效果图 (3) 2结构建模及主要计算参数 (4) 2.1分析假定 (4) 2.2材料参数及几何模型 (4) 2.2.1 材料参数 (4) 2.2.2 几何模型 (5) 2.3有限元建模 (7) 2.3.1 单元选择及节点处理 (7) 2.3.2 静、动力参数 (7) 2.3.3 有限元分析模型 (8) 3结构受荷分析 (9) 3.1静力分析 (9) 3.1.1 位移 (9) 3.1.2 内力 (9) 3.2动力时程分析 (10) 3.2.1 质量源及节点束缚 (10) 3.2.2 模态分析 (10) 3.2.3 位移和内力 (11) 3.3结构稳定分析 (15) 4节点构造 (15) 4.1支座节点 (15) 4.2梁柱节点 (16) 5模型加工图及材料表 (16) 5.1模型加工图 (16) 5.2材料表 (17) 6铁块分布详图及水箱注水重量 (18) 6.1铁块分布详图 (18) 6.2水箱注水重量 (18) 附件A 模型及节点实物图 (19) 附件B 模型设计施工图 (20)
1.1需求分析 本次结构设计竞赛赛题为采用竹材和502胶水制作一个多层房屋结构 模型，要求所制作的模型不但要能够承受顶部水箱和各楼层铁块的静力荷载，而且必须能够承受模拟地震动的动力荷载。虽然赛题对结构的具体变形没有多加限制，但是对每级荷载加载时的模型失效制定了判定准则。为了保证不出现模型失效，必须严格控制结构的绝对位移和层间位移。因此，设计出来的结构模型必须是一个在满足竞赛要求的前提下，运用空间结构的构造方法和结构力学、材料力学等相关力学知识所设计出的材料消耗最少、同时结构强度和刚度能够满足竞赛要求的结构模型。 以下结合力学和美学对结构方案进行需求分析。 1.1.1力学 （1）静力荷载 结构承受的主要静力荷载为水箱和铁块所产生的重力方向荷载，针对静力荷载需要设计相应的竖向承重构件，例如梁、楼面和立柱等。 （2）动力荷载 结构承受的主要动力荷载为模拟地震动所产生的水平方向荷载，针对动力荷载需要设计相应的横向抗侧力构件，例如立面支撑杆、立面拉索、立面张力膜、立柱等。而模拟地震动的施加方向是随机抽取的，因此结构应尽可能设计成双向等抗侧刚度的形式。 （3）稳定性 结构模型除了需具有满足静力荷载和动力荷载的强度和刚度外，还必须满足稳定性要求，防止构件失稳而导致结构失效。针对稳定性，需要设计承压构件的长细比。 1.1.2美学 从古到今，土木工程的发展都与美学紧密结合，尤其是结构方面与美的结合。作为结构模型的承重体系，可以是柱、梁，也可以是拉索、拉杆和张力膜。这里我们小组根据对结构美学的理解，结合力学需求分析，最 终给结构方案制定了简洁、对称、充满张力的美学目标。 1
第五届全国大学生结构设计竞赛赛题
第五届全国大学生结构设计竞赛赛题： 带屋顶水箱的竹质多层房屋结构 一、竞赛模型 竞赛模型为多层房屋结构模型，采用竹质材料制作，具体结构形式不限。模型包括小振动台系统、上部多层结构模型和屋顶水箱三个部分，模型的各层楼面系统承受的荷载由附加铁块通过实现，小振动台系统和屋顶水箱由承办方提供，水箱通过热熔胶固定于屋顶，多层结构模型由参赛选手制作，并通过螺栓和竹质底板固定于振动台上，图1给出了一示意性结构图。 图1 模型示意图 二、模型要求 2.1几何尺寸要求 (1) 底板：多层结构模型用胶水固定于模型底板上，底板为33cm×33cm×8mm的竹板，底板用螺栓固定于振动台上。 (2) 模型大小：模型总高度应为100cm，允许误差为±5mm。总高度为模型底板顶面至屋顶(模型顶面)上表面的垂直距离，但不包括屋顶水箱的高度。模型底面尺寸不得超过22cm ×22cm的正方形平面，即整个模型需放置于该正方形平面范围内，模型底面外轮廓与底板边缘应有足够的距离以保证螺栓能顺利紧固。 (3) 楼层数：模型必须至少具有4个楼层，底板视为模型第一层楼板。除第一层以外，每层楼面范围须通过设置于边缘的梁予以明确定义。 (4) 楼层净高：每个楼层净高应不小于22cm。楼层净高是指该楼层主要横向构件顶部
与其相邻的上一楼层主要横向构件底部之间的最小距离。若底板上设置有地梁，则第一层净高需自地梁顶部开始计算；若无地梁则从底板顶面开始计算。柱脚加劲肋、隅撑及其他外立面构件不影响计算楼层净高。 (5) 使用功能要求：楼层应具有足够的承载刚度，各层空间应满足使用功能要求。在模型内部，楼层之间不能设置任何横向及空间斜向构件。模型底层所有方向的外立面底部正中允许各设置一个12cm×12cm(高×宽)的门洞。 (6) 楼层有效承载面积：楼层范围为各承重分区最外围楼层梁构件所包络的平面，不包括模型内部核心筒区域。在楼层范围内与楼面构件直接接触的铁块的覆盖面积定义为楼层有效承载面积，模型的总有效承载面积应在600cm2至720cm2的范围之内，且每个楼层的有效承载面积不得小于25 cm2。模型顶面为平面，应满足安全放置水箱的要求。 图2 模型立面示意图(单位：mm) 图3 模型底板示意图(单位：mm) 2.2模型及附加铁块安装要求 (1)利用热熔胶将附加铁块固定在模型除底层以外的各个楼层的楼面结构上，可在楼层上设置固定铁块辅助装置，但辅助装置和铁块不能超出楼层范围且不能直接跟柱接触，若辅助装置或铁块与柱子接触，则该层净高以接触点的高度位置开始计算。 (2) 提供大、小两种规格铁块。大铁块长、宽、高约分别为12cm、6cm与3.2cm，重量为1800g。小铁块的长、宽、高约分别为6.0cm、4.5cm与3.2cm，重量为675g。由于加载设备限制，模型中附加铁块总重量不得超过30kg。
全国大学生结构设计信息技术大赛竞赛题(20181128)
全国大学生结构设计信息技术大赛 竞赛题 全国大学生结构设计信息技术大赛组委会 二〇一八年九月
全国大学生结构设计信息技术大赛竞赛题 一、竞赛题目及要求 1.竞赛题目 为贯彻住建部《2016-2020年建筑业信息化发展纲要》，推动信息技术与建筑业发展深度融合，本次竞赛以BIM结构设计为主题。 竞赛题所选项目为某装配式建筑，建筑面积12629平方米，建筑高度83.3米，地上27层（主体结构），地下室1层，标准层平面图见图1-1，完整建筑图详见附件一。要求参赛队伍根据建筑图进行结构设计，建立相应的BIM结构模型，通过Revit软件和GSRevit软件进行结构施工图绘制（A类团队）和预制构件深化（A、B类团队），并输出相应的图纸（建筑图中竖向构件仅为示意）。 图1-1标准层平面图
2.设计资料及要求 (1)项目总体信息 本项目结构计算所需相关总体信息见表1-1。 表1-1项目总体信息表 (2)结构体系 本项目结构体系限定为“装配式钢筋混凝土剪力墙结构”。 (3)结构布置 结构布置应满足受力合理、不影响建筑功能的要求。 本项目为住宅类建筑，外立面结构梁高应按建筑图确定，室内部分尽量减小结构梁尺寸，梁柱尺寸过大视为“影响建筑功能”。 对于竖向构件，在满足规范要求的前提下，底部加强区剪力墙厚度≤250mm，非底部加强区剪力墙厚度≤200mm。 (4)材料强度 钢筋：所有钢筋统一选用HRB400级钢筋。 混凝土：C30≤竖向构件强度等级≤C55，C25≤水平构件强度等级≤C35。
(5)计算荷载 本项目计算荷载按照表1-2取值。 表1-2结构设计荷载表 (6)计算参数 计算参数取值原则上根据相关规范确定，部分计算参数统一按表1-3取值。 表1-3部分计算参数取值表
第八届全国大学生结构设计竞赛赛题
附件：2014全国大学生结构设计竞赛赛题 三重檐攒尖顶仿古楼阁模型制作与测试 1、选题背景 中国木结构古建筑在世界建筑之林中独树一帜、风格鲜明，具有极高的历史、文化及艺术价值。其中楼阁式古建筑以其优美的造型和精巧的设计闻名于世，已成为中国古建筑的典型象征。 据历代营造史料记载，楼与阁原有明显区别，但后来因其均为复层建筑，故通称楼阁，其中比较著名的有武汉黄鹤楼、岳阳岳阳楼、南昌滕王阁、烟台蓬莱阁以及西安钟楼等。我国古代楼阁构架形式多样，屋盖造型丰富。在广泛调研及征求意见的基础上，本次竞赛的模型形式确定为三重檐攒尖顶仿古楼阁。该类古建的一个现存实例为明代所建的西安钟楼，如图1所示。基于当前全球已进入巨震期这一工程背景，本次竞赛引入模拟地震作用作为模型的测试条件，这对于众多现存同类古建的抗震修缮与补强具有现实的科学价值和工程意义。 图1 西安·钟楼
2、竞赛模型 竞赛模型采用竹质材料制作，包括一、二、三层构架及一、二层屋檐，其构造示例如图2（a）所示。模型柱脚用热熔胶固定于底板之上，底板用螺栓固定于振动台上。模型制作材料、小振动台系统和模型配重由承办方提供，底板用螺栓固定于振动台上,其加载安装形式见图2（b） 。 （a ）模型构造示例 （b ）加载安装形式 图2 竞赛模型及其加载安装 3、模型要求 3.1 模型构造 3.1.1 总体规定 （1）赛题中所涉及各种尺寸，如无特殊说明，允许误差均为±3mm 。 （2）一至三层楼面标高（由底板上表面量至各楼层梁的上表面最高处）分别为0.24m 、0.42m 、0.60m 。 （3）沿结构的外轮廓不能设置任何蒙皮。 3.1.2竖向构件布置要求： （1）结构竖向构件必须是铅直柱，不允许使用斜向支撑与拉条。 振动台 底板 模型配重
大学生结构设计竞赛一
大连理工大学第十二届结构设计说明书作品名称龙门吊
目录 一、概念设计 (2) （一）方案构思 (2) （二）结构选型方案比较 (2) 1.设计方案1 (2) 2. 设计方案2 (4) 3. 设计方案3 (5) （三）最终方案详述 (6) 1.整体结构设计 ....................... . (6) 2.详细设计 (7) 3.设计图纸 (8) 二、计算设计 .............................................................................................. (10) （一）静力分析 ..................................................................................... ..10 （二）基本假设 ..................................................................................... ..13 （三）荷载分析 (13) （四）位移分析 (13) （五）承载能力的优化与极大值估算 (15) 三、构造设计 (16) 四．小结 (18)
一、概念设计 （一）方案构思 本次设计竞赛主要有三个方面的技术要求: ①模型制作材料 模型制作材料为组委会统一提供的230克巴西白卡纸、铅发丝线（鞋底线）和白胶。不得使用组委会指定以外的其它任何材料，否则将直接取消其参赛资格，并在赛会中通报。 ②模型轮廓尺寸限定 模型正立面投影限制在如图1所示阴影范围内；侧立面投影限制在图2所示阴影范围内。提交模型时，参赛学生应使用赛会的固定装置、模型验收模具进行试安装，以确认模型符合尺寸要求，并取得参赛资格。 此外，为保证能够在模型上表面施加移动荷载，模型的上表面应具备足够的硬度及平整度。 ③模型柱脚锚固构造 为保证模型能可靠地锚固于加载试验装置台面，制作模型时，严格按照赛会规定限位器的尺寸制作模型柱脚。 （二）结构选型方案比较 框架结构是指由梁和柱以刚接结或者铰结相连接构成承重体系的结构，即由梁和柱组成框架共同抵抗使用过程中出现的荷载。本次结构设计大赛为正是以框架结构的设计为背景，承受较大竖向荷载，基于这些原则，我们做
结构设计大赛(桥梁)计算书
桥梁结构设计理论方案作品名称蔚然水岸 参赛学院建筑工程学院 参赛队员吕远、李丽平、李怡潇、赵培龙 专业名称土木工程 一、方案构思 1、设计思路 对于这次的设计,我们分别考虑了斜拉桥、拱桥、梁式桥与桁架桥的设计方案。斜拉桥可以瞧作就是小跨径的公路桥,且对刚度有较高的要求,所以斜拉桥对材料的要求比较高,对于用桐木强度比不上其她样式的桥来得结实;拱桥最大主应力沿拱桥曲面而作用,而沿拱桥垂直方向最小主应力为零,可以很好的控制桥梁竖直方向的位移,但锁提供的支座条件较弱,且不提供水平力,显然也不就是一个好的选择;梁式桥有较好的承载弯矩的能力,也可以较好的控制使用中的变形,但桥梁的稳定性就是个很大的问题,控制不了桥梁的扭转变形,因此,我们也放弃了制作梁式桥的想法;而桁架桥具有比较好的刚度,腹杆即可承拉亦可承压,同时也可以较好的控制位移用料较省,所以,相比之下我们最后选择了桁架桥。 2、制作处理
(1)、截杆 裁杆就是模型制作的第一步。经过试验我们发现,截杆时应该根据不同的杆件,采用不同的截断方法。对于质地较硬的杆应该用工具刀不断切磋,如同锯开;而对于较软的杆应该直接用刀刃用力按下,不宜用刀口前后切磋,易造成截面破损。 (2)、端部加工 端部加工就是连接的就是关键所在。为了能很好地使杆件彼此连接,我们根据不同的连接形式,对连接处进行处理,例如,切出一个斜口,增大连接的接触面积;刻出一个小槽,类似榫卯连接等。 (3)拼接 拼接就是本模型制作的最大难点。由于就是杆件截面较小,接触面积不够,乳胶干燥较慢等原因,连接就是较为困难的。我们采取了很多措施加以控制,如用铁夹子对连接处加强压、用蜡线进行绑扎固定等。对于拱圈的制作,则预先将杆件置于水中浸泡并加上预应力使其不断弯曲,并按照先前划定的拱形不断调整,直至达到理想形状。 在拱脚处处理时,先粘结一个小的木块,让后用铁夹子施加很大的压力,保证连接能足够牢固。 乳胶粘接时要不断用电吹风间断性地吹风,使其尽快形成粘接力,达到强度的70%(基本固定)后即可让其自行风干。 (4)风干 模型制作完成后,再次用吹风机间断性地吹粘接处,基本稳定后,让其自然风干。 (5)修饰
第五届全国大学生结构设计竞赛二等奖作品
第五届全国大学生结构设计竞赛带屋顶水箱的竹质多层房屋结构 计算书
1．赛题综述 竞赛模型为多层房屋结构模型，采用竹质材料制作，具体结构形式不限。模型包括小振动台系统、上部多层结构模型和屋顶水箱三个部分，模型的各层楼面系统承受的荷载由附加铁块模拟，小振动台系统和屋顶水箱由承办方提供，水箱通过热熔胶固定于屋顶，多层结构模型由参赛选手制作，并通过螺栓和竹质底板固定于振动台上。 几何尺寸要求： (1)底板：多层结构模型用胶水固定于模型底板上，底板为33cm ×33cm×8mm的竹板，底板用螺栓固定于振动台上。 (2)模型大小：模型总高度应为100cm，允许误差为±5mm。总高度为模型底板顶面至屋顶(模型顶面)上表面的垂直距离，但不包括屋顶水箱的高度。模型底面尺寸不得超过22cm×22cm的正方形平面。 (3)楼层数：模型必须至少具有4个楼层，底板视为模型第一层楼板。 (4)楼层净高：每个楼层净高应不小于22cm。 (5)使用功能要求：。在模型内部，楼层之间不能设置任何横向及空间斜向构件。模型底层所有方向的外立面底部正中允许各设置一个12cm×12cm(高×宽)的门洞。 (6)楼层有效承载面积：模型的总有效承载面积应在600cm2至720cm2的范围之内，且每个楼层的有效承载面积不得小于25 cm2。模型顶面为平面，应满足安全放置水箱的要求。 1
2．设计说明 作品构思： 根据赛题的具体要求，选择框架结构为模型的支撑体系结构。框架结构是一种常见的结构形式，特别是在我国经历过5.12汶川特大地震灾害后，框架结构的抗震性能进一步吸引了专家学者的目光。目前大多数房屋结构多采用框架结构，特别是处于地震带附近的房屋结构。框架结构优良的抗震机制要通过强柱弱梁来保证，但是由于框架结构楼面作用大，框架结构的强柱弱梁机制很难做到，故在今后应特别注意保证实现强柱弱梁的设计计算与施工控制，避免强梁弱柱的不利震害[1]。本次模型制作材料与混凝土有较大的区别，竹材的延性较好，抗拉性能较强，制作工艺也与混凝土框架结构有很大的不同，所以，在制作过程中大方向要根据现有的一些设计要求，但是视具体的情况，要做出局部的调整。 3．材料性能分析 模型制作采用竹材，力学性能参考值：弹性模量1.0×104MPa, 抗拉强度为60MPa。 表1：竹材规格表 胶水：采用502快速粘接胶，用于构件之间的粘接，要考虑502 2