结构大赛试题-公交站台设计

石家庄铁道大学土木工程学院结构设计竞赛

赛题

（公交车站台结构荷重比）

石家庄铁道大学土木工程学院

赛题名称：公交车站台结构荷重比

1.竞赛模型

竞赛模型为公交车站台结构，采用白色卡纸材料制作，具体结构形式不限，但应满足规定的尺寸范围。参赛选手设计制作的模型包括顶盖结构、顶盖与支撑结构连接节点、支撑结构及底座等四部分。图1给出了几种示意性结构形式。

图1几种常见的公交站台结构

2.模型要求

顶盖可以设计为多种形式（平面及各种曲面），支撑体系形式也不做限制，力求新颖。设计功能要求：

1.顶盖所覆盖的投影面积为1000mm×320m；

2.顶盖下有效空间高度：500mm；

3.竖向设置的广告牌面积不小于300,000mm2；

4. 顶盖应能承受模拟的雨雪荷载（使用砝码模拟加载）及模拟风荷载（使用鼓风机加载）；

5. 支撑结构应能承受模拟水平集中力作用（使用弹簧秤加载）；

6. 支撑结构与顶盖结构可以分体设置，也可设计成整体式。参赛队员需自行制作底座（一种示意图见图2所示，套筒可竖直，也可倾斜），底座底部面积（供固定整个结构使用）不小于100mm×100mm。支撑体系需能套入底座中。固定整个结构用的钢板见图3所示。钢板上开孔直径为35mm，孔中心间距为70mm（两个方向间距相等），最外侧孔中心到钢板边缘的距离为：长边方向115mm，短边方向110mm。

图2底座示意图图3 打孔钢板示意图

3.加荷方式

竞赛组织方提供的加载工具包括：砝码若干（重量可选50g/个、100 g/个、200 g/个、500 g/个、1kg/个、2kg/个）、鼓风机（风速可调）、弹簧秤。砝码须在指定加载点（共计6个）加载，加载点位置见图4所示。

图4 竖向荷载加载点位置

鼓风机出风口对准顶盖中部，风速可逐级调节。水平集中力加载位置在距底座高380mm处，须在顺道路、垂直道路方向加载。

4．模型制作材料

模型制作材料为230 克巴西白卡纸、蜡线、白胶。不得使用组委会指定以外的其它任何材料，否则，一经查实，将直接取消其参赛资格。

5．模型安装、加载及测试步骤

5.1赛前准备

1. 模型称重，测量尺寸：将制作好的模型（包括顶盖、顶盖与支撑结构的连接节点、支撑结构、底座）承重（精度为1g），作为考核模型重量的依据。测量尺寸包括：有效使用高度、顶盖覆盖面积、广告牌面积（长度测量精度1mm）。

2. 得到入场指令后，迅速将模型固定到钢板上，调整好标定测量仪器，并将鼓风机出风口对准顶盖竖向中心高度（距风口与顶盖中心距离1m），准备进行加载。

3. 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，则视为加载结束。

5.2 加载及测试步骤

1. 水平集中力模拟加载

1）参赛队代表进行1分钟陈述，之后评委提问1分钟。

2）参赛队选派一名选手进行加载（比赛过程中不能变更），每组模型最多施加3个等级的荷载（以弹簧秤读数表示）。水平集中力加载点位于高于底座底部380mm处，加载方向包括顺道路方向及垂直道路方向。参赛队应在30s内确定下一级施加荷载的方案，施加下一级荷载，直至结构构件、节点破坏或完成3级加载（参赛队也可放弃本项后续加载）。每级荷载持荷时间为15s。

2. 雨雪荷载模拟加载

1）参赛队代表进行1分钟陈述，之后评委提问1分钟。

2）参赛队选派一名选手进行加载（比赛过程中不能变更），每组模型最多施加3个等级的荷载，每级荷载重量由参赛选手自行确定。施加第1级荷载时，加载队员在每个指定加载点上挂砝码一个。参赛队应在30s内确定下一级施加荷载的方案，将选定砝码挂于前一级砝码上，施加下一级荷载，直至结构构件、节点破坏或完成3级加载（参赛队也可放弃本项后续加载）。每级荷载持荷时间为15s。

3. 风荷载模拟加载

1）参赛队代表进行1分钟陈述，之后评委提问1分钟。

2）参赛队选派一名选手进行加载（比赛过程中不能变更），每组模型最多施加3个等级的荷载（以鼓风机档位表示）。鼓风机出风方向垂直于道路方向。参赛队应在30s 内确定下一级施加荷载的方案，施加下一级荷载，直至结构构件、节点破坏或完成3级加载（参赛队也可放弃本项后续加载）。每级荷载持荷时间为15s 。

如在以上过程中出现模型损坏，则视为加载结束，参赛组的最大承载力取上一级荷载值。若施加完第3级荷载比赛模型仍未损坏，则参赛组的最大承载力取第3级荷载值。

6. 评分标准

（一）结构评分按总分100分计算，其中包括：

A. 结构选型与制作质量 15% （共15分）

B. 现场表现 15% （共15分）

C. 结构重量 30% （共30分）

D. 结构荷重比 40% （共40分）

（二）评分细则：

A . 结构选型与制作质量 （共15分）

a ．结构合理性与创新性 共10分

b ．模型制作美观性 共5分

B ．现场表现 （共15分）

a ．赛前陈述 共5分

b ．赛中答辩 共10分

C ．结构重量 （共30分）

在所有竞赛有成绩的模型中（至少第1级荷载作用下模型不破坏），质量最轻者得30分，最重者得5分，其余队模型的重量分数S 1按下式计算：

525S min

max 1max 1+⨯--=M M M M 式中：M min 为重量最轻者的质量，；M max 为重量最重者的质量；M 1为所考察模型的质量，单位g 。本项所得分数保留小数点后一位。

D ．结构荷重比 （共40分）

所谓荷重比即结构承受的最大荷载与结构本身的重量的比值。在所有竞赛有成绩的模型中，荷重比最大者得40分，最小者得10分，其余各队模型的荷重比分数S 2按下式计算：