三峡大学第二届结构模型设计竞赛1(1)

模型要求
• (4) 楼层高度：每个楼层层高 cm，允许误差为 每个楼层层高25 ，允许误差为±5mm。 楼层层高是指该楼层主要横向构件顶部与其相邻的上一楼 层主要横向构件顶部之间的最小距离。第一层层高从底板 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， 在模型内部，楼层之间不能设置任何横向及空间斜向构件， 使铁块能顺利放进模型。 使铁块能顺利放进模型。
我校历年的参赛情况
• 第一届全国大学生结构设 计竞赛 • 举办地点：浙江大学 • 竞赛题目：高层建筑结构 模型设计与制作 • 三峡大学参赛作品" 索源 " 荣获三等奖
我校历年的参赛情况
• 第二届全国大学生结构设计竞赛 • 举办地点：大连理工大学 • 竞赛题目：两跨两车道桥梁模型的制作和移动荷载 作用的加载试验 • 三峡大学参赛作品"求索桥 "荣获二等奖
三峡大学第二届结构模型设计竞赛 模型制作交流会
三峡大学土木与建筑学院 结构承载梦想 模型造就人生
交流会的流程：
一 二 三 四
结构设计大赛心得交流
赛题解说
计算书的讲解
提问及答疑
一、结构设计大赛心得交流
• • • • 结构设计竞赛的由来 我校历年的参赛情况 我们的优势 我们需要完善的地方
结构设计竞赛的由来 结构设计竞赛的
加载与测量
• 4.5 模型失效评判准则 任一情形则判定为模型失效， • 在进行加载时，出现下列任一情形 任一情形 不能继续加载。同时，将上一个加载级别视为该模型实际 所能通过的最高加载级别，并作为模型效率比计算的依据 （参见第七项：评分标准）。 • (1) 第一级加载时：模型中的任一构件出现破坏； 模型中的任一构件出现破坏； 模型中的任一构件出现破坏 • (2) 第二级加载时：模型的主要构件 模型的主要构件——梁和柱中任一构 模型的主要构件 梁和柱中任一构 件出现破坏； 件出现破坏； • (3) 第三级加载时：模型整体或任一楼层发生坍塌或任一 模型整体或任一楼层发生坍塌或任一 柱脚脱离底板； 柱脚脱离底板； • (4) 每一级加载过程中有铁块脱落或水箱飞出。 每一级加载过程中有铁块脱落或水箱飞出。 • 上述失效准则中的 构件破坏 定义为构件出现明显开裂、 上述失效准则中的“构件破坏 定义为构件出现明显开裂、 构件破坏”定义为构件出现明显开裂 断开或者节点脱开。 断开或者节点脱开。
模型要求
• 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 辅助装置和铁块不能超出楼层范围且不能直接跟柱接触。 辅助装置和铁块不能超出楼层范围且不能直接跟柱接触 • (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低于 模型中附加铁块总重量不得低于15kg， 模型中附加铁块总重量不得低于 ， 不得超过28.5kg。铁块可以叠放。模型顶面不能放置铁块。 不得超过 。铁块可以叠放。模型顶面不能放置铁块下材料用于模型制作。 • (1)竹材：用于制作结构构件。有如下二种规格：
编号 1 2 竹材规格 1250×430×0.35mm 1250×430×0.20mm 款式 本色侧压双层复压竹 皮 本色侧压单层复压竹 皮 单张重量 (g) 186 108
• 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：用于模型结构构件之间的连接固定。
• 打开思维模式，提高创新能力 • 互相交流，取长补短 • 举办有关模型制作的交流会
参加结构设计大赛的感受
• 锻炼动手能力 • 提高分析问题，解决问题的能力 • 认识到自己的不足之处，要加强专业素质 的培养
因为缘分，我们相遇在这里；因为机遇， 我们参与全国结构设计大赛；因为责任， 我们不怕苦、不怕累；因为友谊，我们相 爱如一家！
加载等级 输入电压 采样频率 加载时间 台面最大加速度参考值 第一级 第二级 第三级 0.4V 0.6v 0.7V 200Hz 250Hz 300Hz 32秒 26秒 21秒 0.353g 0.783g 1.130g
加载与测量
• 4.4 台面振动加速度峰值的测量 在对每个模型的每一级加载过程中，都通过传感器对 台面振动加速度进行实测。本次竞赛采用的加载设备所允 本次竞赛采用的加载设备所允 许的台面最大位移为±8mm，若一些模型在加载过程中， 许的台面最大位移为 振动台台面位移超限，致使台面与限位装置撞击，产生高 频加速度分量，将会对结果产生影响。因此实测的台面振 动加速度将经过滤波处理后输出，设定加载设备的滤波限 设定加载设备的滤波限 值为低通20Hz。加载成功后，取表1所列相应加载等级的 值为低通 台面振动加速度的参考值I，用于最终模型效率比的计算 （参见第七项：评分标准）。
模型示意图
模型要求
• 2.1几何尺寸要求 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75cm 模型总高度应为75cm，允许误差为 模型总高度应为 ±10mm。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 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 的正方形平面， 得超过 的正方形平面 该指定平面范围内，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。 模型必须3个楼层 • (3) 楼层数：模型必须 个楼层，底板视为模型第一层楼板。 模型必须 个楼层，
模型现场安装、加载及测试步骤 模型现场安装、
• 6.2赛前准备 赛前准备 • (1)模型称重：将制作好的模型（不含底板、铁块和水箱） 称重（精度0.1g），将模型安装在底板上。 板上。 板上 • (2)进行高度测量，测出每一层所放置铁块的最底面至模 进行高度测量， 进行高度测量 型底板的垂直高度hi；测出模型实际总高度H； 型底板的垂直高度hi；测出模型实际总高度H；以上高度 计量单位均为cm。 计量单位均为cm。 • (3)得到加载指令后，将铁块固定在模型上，核查每层铁 得到加载指令后， 得到加载指令后 将铁块固定在模型上， 块的数目及覆盖面积是否与所提交方案吻合， 块的数目及覆盖面积是否与所提交方案吻合，计算每层承 受的附加铁块质量Wi；统计水箱中的注水质量(WW)； 受的附加铁块质量 ；统计水箱中的注水质量 ； • (4)根据式 计算模型等效负载重量 根据式(1)计算模型等效负载重量 ： 根据式 计算模型等效负载重量We：
模型材料
• (3) 热熔胶：用于铁块，水箱与模型的固定。 • (4) 模型底板：底板厚度约8mm，长与宽分别为33cm和 33cm。底板上除预设孔洞外，不得另行钻孔。 • （5）砂纸：用于打磨竹材的边角。 • 以下制作工具参赛选手自备：美工刀、钢尺、锉刀、改 锥等。
模型现场安装、加载及测试步骤 模型现场安装、
我校历年的参赛情况
• • • • 第三届全国大学生结构设计竞赛 举办地点：同济大学 竞赛题目：制作定向木结构风力发电塔 三峡大学参赛作品"旋转的未来 "荣获三等 奖
我校历年的参赛情况
• • • • 第四届全国大学生结构设计竞赛 举办地点：哈尔滨工业大学 竞赛题目：体育场悬挑屋盖结构 三峡大学参赛作品"求索四号"荣获三等奖
加载与测量
• 4.3 荷载施加方式 竞赛加载共分三级进行。在三级加载中，通过控制加 载设备输入电压和地震波数据采样频率获得具有不同输 出峰值加速度和不同卓越频率的地震波，以全面检验模 型对于不同强度和频谱成分地震波作用下的承载能力。 加载时功率放大器的增益(Gala)旋钮统一调至90度标识， 此时三级加载的设备输入电压和数据采样频率控制值如 下. 表1 振动台在台面空载工况下实际输出的台面最大加速度
二、分析赛题
• • • • • • • 竞赛赛题—带屋顶水箱的竹质多层房屋结构 竞赛赛题 带屋顶水箱的竹质多层房屋结构 竞赛模型 模型要求 加载与测量 模型材料 模型现场安装、 模型现场安装、加载及测试步骤 评分标准
模型要求
竞赛模型为多层房屋结构模型， 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。 质材料制作，具体结构形式不限。模型包 括小振动台系统、 括小振动台系统、上部多层结构模型和屋 顶水箱三个部分， 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， 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， 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， 热熔胶固定于屋顶，多层结构模型由参赛 选手制作， 选手制作，并通过螺栓和竹质底板固定于 振动台上 。
• 6.1模型称重 • 模型净重MM(不含底板和螺栓)的测量将采取如下方式： • ①在各队上交作品时发放底板，并进行底板称重，记为 MM； • ②各队制作完模型，将模型在底板上固定好并重新提交 模型（注意，此时并不安装铁块和水箱），对模型进行总 质量称重，记为MT； • ③模型净重MM (不含底板和螺栓)按下式计算：MM = MT - MB。以上质量计量单位均为g。
加载与测量
4.1加载设备 • 结构模型采用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。 图4 水平振动台和激振器 图5 功率放大器
加载与测量
• 4.2 输入地震波 本次竞赛采用振动台单方向加载，通过输入实测地震 动数据模拟实际地震作用。振动台输入的地震波取自2008 汶川地震中什邡八角站记录的NS方向加速度时程数据， 原始记录数据点时间间隔t为0.005s，即数据采样频率f 为200Hz，全部波形时长为205s，峰值加速度581gal。截 取原始记录中第10s~42s区间内的数据，并通过等比例调 整使峰值加速度放大为1000gal，作为本次竞赛加载所用 的基准输入波。