中南大学结构设计大赛赛题

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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1 赛题背景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）。

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，850mm×550mm；（2）中框线：柱底平面轴网（屋盖最小边界投影）尺寸，900mm×600mm；（3）外框线：屋盖最大边界投影尺寸，1050mm×750mm。

承台板板面标高定义为±0.00。

图-2 承台板平面尺寸图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（850mm×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）。

中南地区三大学生结构设计实施方案竞赛细则

中南地区第三届大学生结构设计竞赛细则一、竞赛题目两跨渡槽结构模型地制作和加载试验二、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.三、竞赛要求1.参赛要求(1)参赛者为全日制在校本、专科学生.每个参赛队以学校为单位组队，每队由3名学生组成.各参赛队应独立进行设计、制作.(2)每个参赛队只能提交一份作品，并给作品命名.设计作品命名应健康向上，突出特点.作品名称经组委会批准后生效.(3)各参赛队必须在规定时间和地点参加竞赛活动，迟到或缺席者作为自动弃权处理.2.理论方案要求(1)理论方案地内容应包括：设计说明书、方案图和计算书.设计说明书应包括对方案地构思、造型和结构体系及其他有特色方面地说明；方案图应包括结构整体布置图、主要构件详图和方案效果图；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)理论方案封面必须注明作品名称、参赛学校、参赛队员姓名和专业、指导老师.除封面外，其余页面均不得出现任何有关参赛学校名称和个人姓名地信息(包括可能地隐含信息)，否则理论方案部分计零分.(3)理论方案要求用A4纸打印，一式五份于规定时间内交到竞赛组委会，逾期作自动放弃参赛处理.3. 设计制作要求(1)模型制作材料模型制作材料为组委会统一提供地白卡纸(白卡纸质量262g/m2，每队限109cm×79cm纸张6张)、蜡线和白乳胶（每队1瓶）.不得使用非组委会指定地其它任何材料，否则直接取消其参赛资格或比赛成绩.组委会提供美工刀，剪刀，铅笔，直尺，三角板、刷子等模型制作工具.(2)模型尺寸要求模型为两跨结构，结构形式不限，但模型制作应符合设计制作与加载要求并与计算书一致.渡槽模型长度规定:模型最大长度不超过2000mm(该长度方向定义为纵轴线方向)，满足指定加载装置地安装要求,同时模型尺寸(包括最小长度)应满足给定支座位置条件下地安装和加载要求.渡槽模型高度规定：考虑模型安装条件，以两端支点所在支承面为基准面，基准面以下不大于25cm，基准面以上不大于38cm.渡槽模型宽度规定：模型地外轮廓横向最大宽度不超过230mm.除两端封堵段外，设计应保证在纵向不小于1800mm长度范围，有足够净断面面积内无任何结构构件(可理解为纵轴线方向所有截面均须有不阻碍水流通过地足够地过水面积，利于足够流量地水流通过).此断面净面积不得小于15000mm2.由该足够净断面面积所确定地模型有效高度和有效宽度之比不得小于1:1.模型过水断面两端、底部、侧面应封闭形成装载容器，用于盛放加载材料，并使加载材料在规定时间内装入，不漏出或溢出，以满足给定地加载要求，且在规定时间内承受施加地荷载，此装载容器体积不得小于0.027m3.设计应计算出模型制作形成地装载容器地最大容积，并确定该最大容积地95%容量所对应地模型高度(可理解为水深）.在每跨跨中位置地该高度或其上方，模型左右两侧均须提供两个3cm*3cm地矩形竖向平面(法线水平向外，且垂直于模型轴线)，并用彩色笔示出规定该平面轮廓线和中心点，以在加载比赛前安装测试工具，用于模型位移测量.该矩形平面中心点与跨中位置地轴向偏差不得大于10mm，（特别提示：该矩形平面应有合适地刚度，以能在粘贴测量材料后，加载过程中准确反映模型在该点处地实际变形）.用于该方法地测量辅助工具(组委会提供，赛前粘贴于矩形竖向平面处)地质量，不计入模型自重和承载质量.（3）支座条件加载装置设三个支座.两端设置固定不可调支座（支座顶面为基准面）.端部两个支座间地净距为1900mm(特别提示：模型尺寸应考虑可能地测量误差和必要地安装间隙).中间支座位置沿渡槽轴线方向可任意调节，在基准面(两端支点支承面)以下20cm和以上25cm内高度可任意调节.支座顺渡槽轴线方向宽度为30mm，支座可利用横向长度为250mm.三个支座均可为模型提供竖向支承.4. 加载试验要求(1)模型加载试验由参赛人员手动加载.加荷材料为经干燥处理过地河砂(暂定).河砂堆积密度为(1.3～1.5)×103Kg/m3.(2)所有加荷过程由参赛选手亲自完成，如有需要，可请求工作人员协助完成，但工作人员不为加载过程中地任何结果(包括失误)负责.(3)加载质量由学生在加载前书面申请确定，经评委会同意后按申请地加载质量连续完成加载.(4)每队累计模型加载时间规定不得超过180s(暂定).该时间由位移测试系统控制，包括从加载开始至加载结束地所有加载过程和持荷时间，不含安装时间和必要地仪器调整、更换收集砂盘地时间.5.其它要求(1)根据组委会要求制作地参赛作品提交后，各参赛队通过抽签确定作品地加载次序和答辩顺序.(2)比赛期间严格按抽签顺序进行，请参赛人员提前到场，未能按时参加比赛需提前向组委会申请并经批准，否则视为自动弃权.(3)每组派二名队员安装作品，并在位移测量装置完成完毕后对模型加载.(4)各参赛组准备PowerPoint文件或Word文档，在比赛现场安排一名对作品进行现场介绍及答辩.(5)获奖作品比赛结束后由组委会工作人员检查模型材料组成是否符合规定或对作品进行保存.四、评分规则总分为100分，包括结构造型与体系、理论分析、模型制作、陈述答辩和加载试验5个方面.1、结构造型与体系（10分）按模型结构地构思、造型和结构体系地合理性、实用性和创新性评分.2、理论分析（10分）按设计说明书、方案图和计算书内容地完整性、正确性评分.3、模型制作（10分）按模型制作工艺情况评分.以上3项均在加载前评毕.模型尺寸及材料使用不符合设计制作要求地，或参赛过程中有其他违规现象地将直接淘汰，不进入加载试验阶段.4、陈述与答辩（10分）在安置模型地同时，由一名参赛队员向评委和观众介绍参赛作品，然后回答评委提问，时间控制在3分钟内.按现场叙述和答辩情况，由评委当场给分.5、加载试验（60分）各参赛队应在设计说明书和加载申请书中明确说明模型最大容积.将模型作品安置在试验装置上由参赛队员完成，位移测试装置由工作人员安装.加载过程中，各参赛队最多可分三次加载，但第一级加载质量（加载质量含可能地洒、溢砂地质量，下同）不得小于25Kg.加载开始前申请每级加载质量.累计加载质量不得超过模型最大容积地95%.模型材料不符合规定，或无法按照现场试验条件正确安装就位，该参赛队将直接被淘汰.每级加载完成持续20s，工作人员收集完成洒出、溢出、漏出地砂量，经现场工作人员检查确认后，该级成绩(有效荷载质量=本级加载质量-洒出、溢出、漏出地砂量)有效，并方可进行下一级加载.如果出现下列任一情况，将视为结构失效或试验终止，且本级加载质量无效，不计入有效成绩：(1)该级加载过程未完成，或荷载已施加但在工作人员确认前结构明显变形甚至断裂地；(2)模型跨中测点处地最大竖向位移越过规定地限值（15mm），或跨中测点处地最大水平位移越过规定地限值（10mm）,或经评委确认其它部位位移明显超过跨中位移限值地；(3)因模型地部件障碍或变形过大或模型发生破坏等原因，使得申请地荷载不能顺利完成施加；(4)模型主要构件脱落、出现失稳、结构变形过大和破坏等，经评委确认地；(5)槽身已装满试验砂，已不能继续加载，但该级加载砂尚未完全用完地；(6)承受荷载地槽身部分出现孔洞或破损造成漏砂，明显影响比赛进程或公平比赛，经评委确认地；(7)评审委员会认为超出正常允许情形地其他失效情况.所有参赛各组按荷重比（F=Q/W）排序，并计算出各模型地相对分.其中，Q代表模型所承受地最大荷载（每级加载过程地有效荷载质量之和，N），W代表模型自重（N）；再将F值为最大（记F max）地模型定为满分（60分），其余模型地分数按（满分×F/F max）计算.加载过程中洒出或溢出槽外地试验用砂，该级加载完成后由工作人员收集并称重扣除.五、附则1、此细则解释权归竞赛委员会所有.2、此细则如有修改或补充，将及时通知.2009年10月24日附件一、参赛与加载试验程序1.学生报名时提交设计说明书.2.在规定时间和地点领取模型制作材料.3.在规定地点和时间内完成模型制作并提交作品.提交作品时称重和拍照.4.抽签确定作品地加载次序和答辩顺序.5.评委对参赛设计说明书进行评分.6.评委对模型造型和制作分别进行评分.7.依抽签次序比赛时，由参赛队员在规定时间内将模型安置在试验装置上，并由工作人员完成位移测试系统地安装.8.学生在加载前书面申请加载质量，经评委会同意后按申请地加载质量依次完成加载.9.在安装和加载模型地同时，由一名参赛队员向评委和观众介绍参赛作品，然后回答评委提问，时间控制在3分钟内.评委对现场叙述和答辩情况打分.10.参赛选手完成所有加荷过程.如有需要，可请求工作人员协助完成.11.每级加载完成并持荷不少于20s，加载过程中洒出或溢出槽外地试验用砂，由工作人员收集、称重.12.每级加载完成，经现场工作人员检查确认后方可成绩有效，并方可进行下一级加载.13.计算各级实际荷载质量Q （该级申请荷载扣除洒、溢、漏出砂后地质量）和荷重比F.14.工作人员统计、评分、排序.二、加载装置结构组成1.加载台架结构简图(图1)图1 加载结构简图（单位:mm ）2.加载装置构造说明加载装置由固定台架、供料装置、支座装置、活动式加载平台、集砂装置、称重装置、激光位移测试系统及成绩评定系统组成.固定台架为供料装置、支座装置、位移测试装置提供支承平台.可推移式活动式加载小车(备用推车)在一个参赛队加载时，供另一参赛队进行安装准备，也可供加载完成后完好地模型作品快速撤出比赛场地.供料装置由参赛学生操作向模型供砂加载.支座装置包括两端固定支座和中间可调支座.集砂装置(集砂盘)用于收集加载过程中洒落地砂.称重装置称量加载砂质量和收集地砂地质量.位移测试系统为非接触式激光测试系统，在模型就位后安装在固定台架上.成绩评定系统可在所有参赛队完成比赛后按规定进行打分排序.加载装置各部分构造示意图如图2.图2 加载装置构造（单位:mm）3.加载台架使用说明(1)加载台要求模型尺寸不超过规定尺寸.(2)加载台中间支座可利用尺寸为30mm*250mm，可沿渡槽轴线方向调节水平位置和在支承基准面下方20cm和上方20cm内调节顶面高度.(3)加载前在备用推车上进行准备，模型安装到位后，推入加载架就位.(4)支座上方模型结构外缘距支座顶面高度最高必须小于36cm，以免影响模型安装和砂荷载施加.(5)模型必须按规定提供足够尺寸地合适地平面，以粘贴铝合金方块用于位移测量.版权申明本文部分内容，包括文字、图片、以及设计等在网上搜集整理.版权为个人所有This article includes some parts, including text, pictures, and design. Copyright is personal ownership.1nowf。

中南大学钢结构设计原理考题题库

粗制螺栓 d=20mm，孔径 d0=21.5mm。
中南大学钢结构设计原理考试必备
8.图示一用 M20 普通螺栓的钢板拼接接头，钢材为 Q235，ƒ＝215 N/mm2。试计算接头所
能承受的最大轴心力设计值
Nmax。螺栓
M20，孔径
21.5mm，
f
b v
=130N/mm2，
f
b c
=305
N/mm2。
9.用轧制工字钢 I36a（材料 Q235）做成的 10m 长两端铰接柱，轴心压力的设计值为 650kN，在腹板平面承受均布荷载设计值 q＝6.24kN/m。试计算此压弯柱在弯矩作用平面内的稳定有无保证？为保证弯矩作用平面外的稳定，需设置几个侧向中间支承点？已知：A=76.3cm2，Wx＝875cm3，ix＝14.4cm，iy＝2.69cm，f＝215N/mm2。
中南大学钢结构设计原理考试必备
2.已知一两端铰支轴心受压缀板式格构柱，长 10.0m，截面由 2I32a 组成，两肢件之间的距离 300cm，如图所示，尺寸单位 mm。试求该柱最大长细比。注：一个 I32a 的截面面积 A = 67cm2，惯性矩 Iy =11080cm4，Ix1 = 460cm4
中南大学钢结构设计原理考试必备
钢结构设计原理（含答案）
一、填空题：
1.钢结构计算的两种极限状态是
和
。
2.提高钢梁整体稳定性的有效途径是
和
。
3.高强度螺栓预拉力设计值与
和
有关。
4.钢材的破坏形式有
和
。
5.焊接组合工字梁，翼缘的局部稳定常采用
的方法来保证，而腹板的
局部稳定则常采用
的方法来解决。
6.高强度螺栓预拉力设计值与

第七届全国大学生结构设计竞赛赛题精简版

一.要求1.模型整体包括竹高跷模型和踏板两个部分2.踏板固定在竹高跷模型顶面上，将来自参赛选手的荷载通过踏板A、B、C 三处实木条传递至模型。

踏板由组委会提供。

二.竹高跷模型竹高跷模型由参赛队使用组委会提供的材料及工具，在规定的时间、地点内制作完成，其具体要求如下：（1）模型采用竹材料制作，具体结构形式不限。

（2）制作完成后的高跷结构模型外围长度为400mm±5mm，宽度为150mm±5mm，高度为265mm±5mm；模型结构物应在图1所示的阴影部分之内。

（3）模型底面尺寸不得超过200mm×150mm的矩形平面。

图1 模型结构区域图三.踏板踏板由组委会提供，其结构及尺寸如图2所示。

踏板结构的面板为中密度板，面板上固定有A、B、C三根实木条，通过热熔胶与竹高跷模型固定。

参赛选手用热熔胶将参赛鞋固定于踏板上，踏板上设有4个直径为15mm通孔供穿绕系带（系带由组委会提供），以进一步固定参赛鞋（参赛鞋由各参赛队自备，建议选用类似轮滑鞋的可以保护踝关节的高帮鞋）。

图2踏板结构图踏板与竹高跷模型固定后的模型整体高度应为300mm±5mm。

如图3所示。

在踏板与模型连接处的外侧（图3中的a、b处）允许增加构造物以进一步提高连结强度，构造物的高度不得超过10mm。

图3模型整体图四.模型材料及工具竞赛期间，组委会为各参赛队提供如下材料及工具用于模型制作。

1.竹材，用于制作结构构件。

竹材规格及数量见表.竹材名称数量表竹材规格及数量竹材规格1250×430×本色侧压双层复压竹5张皮6张1250×430×本色侧压双层复压竹皮5张1250×430×本色侧压单层复压竹皮注：竹材力学性能参考值：弹性模量×104MPa，抗拉强度60MPa。

胶水，10瓶（规格25克），用于模型结构构件之间的连接。

3.制作工具：美工刀（3把），1米钢尺（1把），三角板（2块），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）。

土木工程学院结构设计竞赛赛题

2019 年土木匠程学院构造设计比赛赛题一一、比赛题目纸质多层建筑模型构造设计二、赛题背景三层房子作为现在建筑的一大广泛形式，拥有极大的构造改良空间。

本次院赛以三层房子为模拟对象，成立纸质三层模型，观察模型在静荷载及竖向突加荷载下的承载能力，锻炼学生的着手能力，提高学生的空间构造设计能力和模型制作技巧。

三、比赛要求1.参赛对象中南大学土木安全类2019 级重生（若大一起学与高年级同学组队则不行参加赛题一）。

2.参赛要求（1）每个参赛队由 1 至 3 名在校整日制学生构成，每位参赛选手只同意加入一个参赛队，参加多个参赛队的选手一经发现将撤消其比赛资格。

各队独立设计、制作，每个参赛队提交一份作品。

（2）各参赛队一定在规准时间以内达成构造模型制作。

模型制作达成，风干以后进行现场加载实验。

四、模型设计制作要求1.模型制作资料表 1 模型制作资料及数目资料种类规格数目A3 打印纸100g/m 2 50 张白乳胶300mL/ 瓶 1 瓶美工刀、直尺、剪刀、三角板、铅笔等制作工具参赛者自行准备，主办方不予供给。

2.模型设计要求（1）模型为三层建筑，应有 3 个楼面（二、三层及顶层楼面），各楼面均设置为水平加载面。

每层楼面下方可自行设计构造，且一定能将砝码顺利搁置在楼层上部平面，10Kg 砝码尺寸为165mm( 长高)×度105mm不小于（200mm宽）×，130mm且下方净（空高）100mm，实物如（图如图8。

1第红二色层区楼域层）距，地其面余楼层之间（以上一楼层最高水平点至下一楼层最高水平点计算）高度差不小于250mm ，模型总高需不小于700mm 且不大于800mm 。

图 1 正视图（2）模型在水平投影为 500mm ×500mm 的正方形地区内进行设计制作且模型投影面积须大于300mm × 300mm 。

第二层楼层以下支柱水平投影不同意超出图示四个边长为100mm 的正方形，如图 2。

结构设计竞赛决赛试题及评分标准

第八届构造设计竞赛决赛试题及评分标准1、赛题名称体育馆屋盖构造静力荷重比2、竞赛模型竞赛模型为体育馆屋盖构造，采用木头为主要制作材料，具体构造形式不限，但应满足规定的尺寸范围。

参赛选手设计制作模型包括屋盖构造、屋盖及支座连接节点、荷载施加节点三局部，竞赛组织方提供屋盖下部的支撑柱。

图1给出一示意性构造形式〔正放四角锥平板网格屋盖构造〕。

图1示意性屋盖构造3、模型要求屋盖可以设计为多种形式，如矩形、圆形、多边形以及不规那么图形等，力求新颖及创新性。

设计要求：（1）屋盖所覆盖的空间投影面积不小于为1m2，最大跨度不能小于0.8m；〔如图2所示〕（2）屋盖构造的高m以内，悬索的高度不受限制；（3）允许屋盖向周边外挑〔即支撑柱外局部〕，净外挑长度不应大于0.2m；（4）屋盖支承在周边钢柱上，支承柱共设8根〔参赛者可使用少于8根支承柱作为屋盖支承，但不得多于8根〕，其具体位置可以按照设计的屋盖构造形式进展调整。

支撑柱采用无缝钢管制作，钢管尺寸32mm×3mm，〔如图3所示〕。

（5）支座节点，即屋盖构造如何固定在支承钢管柱上，请参赛选手自行设计，要求连接节点插入钢管内的长度不得大于100mm。

〔提示：支座节点可设计为装配式可拆卸的形式，可现场方便拆卸，有效减轻屋盖自重，不可拆卸的支座须计入屋盖自重〕（6）m×m〔或直径D=0.2m〕范围内，共4个加载点，要求均匀排列在该区域内，加载点统一设计在在屋盖构造的下外表，具体加载点的位置、加载节点的设计由参赛人员考虑。

〔7〕参赛选手应在5min内将屋盖构造安装在提供的支承钢柱上。

图2跨度要求示意图〔多边形、圆形、矩形柱网布置〕注：图2仅给出圆形与矩形柱网布置情况，亦可设置不规那么布置形式，但必须满足最大跨度不小于0.8m要求。

图3钢管柱示意图4、加荷方式竞赛组织方提供不锈钢砝码假设干，砝码重量分别为1kg/个、2kg/个、5kg/个，由参赛者自己施加荷载，砝码必须挂在预先选定的构造加载点上。

第四届中南六省结构力学竞赛试题及答案#精选.

5ql4 24EI
X1
4l 3
求算（2 分）
word.
因 Mc
ql 2 2
ql 2 16
,得 =- ql4 48EI
题 5.（12 分）
1 k12
EI k21
1 k22
m2g
m2g
k11
24EI h3
m3 g h
, k21
m2 g h
(4 分)
k12
m2 g h
, k22
m2 g h
（4 分）
题2图
3.（12 分）图示多跨梁上有移动集中力矩 M 1作用，试绘制 M B 的影响线。
M=1
A
mB
C
D
2a
a
a
a
题3图
4.（4
分）图示结构设
EA
EI 5l 2
104
。现拟通过认为设置 CD 杆的长度误差
，
使得梁 C 截面的弯矩为 ql2 / 16 ，试求该值（以杆长增加为正）。
A EI C
EI
个多余约束。用矩阵位移法计算
时，试填写：处理边界位移条件后结构刚度矩阵为
阶，其中有
个零元素；结构刚度矩阵元素 K11 =
；⑥单元刚度矩阵第 2 行第 4 列的元
素送至结构刚度矩阵第
行第
列。
l
2 34
7
1
9
4
5
8
2 3 6 5 10
6
l
l
l
题6图
7.（12 分）图示空间结构的杆件轴线均在水平面内， BD 杆与 ABC 杆垂直且刚
结。试采用弯矩分配法绘制图示竖向分布荷载作用下 AC 杆的弯矩图。设 BD 杆

第一届结构设计大赛赛题

第一届结构设计大赛一、主题：创新协作交流文化二、宗旨：倡导和发扬学子“笃实格致、创新求实”的精神，培养和锻炼大学生的实践能力和创新精神，要求参赛学生综合应用结构和美学等多方面知识，自主进行模型结构的设计和制作。

三、口号：结构有形创意无限四、大赛组织机构：1、承办单位：2、协办单位：五、参赛对象：我校各院系在籍本科生。

六、竞赛题目：1、本届大赛分：规定赛题组和自由创作组。

2、规定赛题组比赛的题目为“承受竖向静压荷载的结构模型设计”。

3、自由创作组比赛不限赛题。

七、竞赛形式：规定赛题组：参赛者均以竞赛小组形式组队参加，各队队员在3到4名之间；鼓励学生跨年级、跨专业组队参加。

自由创作组：参赛者可以以小组形式组队参加也可以单独参赛，各队队员人数不限；鼓励学生跨年级、跨专业组队参加。

八、报名方式及时间安排报名时间：4月13日——4月20日咨询电话：第一届结构设计大赛组委会第一届结构设计大赛细则规定赛题组：承受竖向静压荷载的结构模型设计1、参赛要求(1)完整的结构设计大赛应包括理论设计方案和结构模型两部分。

(2)每个参赛队只能提交一份作品，并给出团队名称和作品命名。

(3)参赛队由3-4人组成，鼓励学生跨年级、跨专业组队参赛。

每位学生只允许参加一个参赛队，各参赛队应独立设计、制作。

(4)各参赛队必须在规定时间和地点参加大赛活动，缺席者作自动放弃处理。

2、理论方案要求(1)结构设计理论方案内容包括：方案图和计算书。

方案图包括若干结构图及主要构件、结点详图；计算书包括荷载分析、内力分析、结构选型、计算简图、承载能力估算等。

（大一大二学生可适当放宽要求，但也必须做）(2)理论方案要求：第一页为300字左右的摘要，其后为方案图和计算书。

各页面上均不得出现参赛队伍和个人的姓名，否则取消理论方案评审资格。

(3)参赛队必须在规定时间将理论方案交到土木工程学院，逾期作自动放弃处理。

送审的理论方案包括以下内容：用A4复印纸打印、装订的方案设计与理论分析文本一式3份；方案设计与理论分析的电子文档以文件夹（组号-团队名称-队长姓名）的形式发到大赛邮箱。

中南地区结构力学竞赛真题(第一至第五届)

第一届中南地区结构力学竞赛试题一．〔15分〕试分析图示刚夹，绘制其弯矩图。

二．〔10分〕试求图示桁架1、2杆的轴力N1F 和N 2F ，设各杆EA =常数。

m3m 3m第一题图第二题图三．〔12分〕试用力法求出图示梁C 处的弯矩值。

已知梁与C 支座间由间隙/600d l =。

四．〔6分〕试作出图示多跨静定梁A 支座的反力影响线〔4分〕，并求出在可任意间断布置的均布荷载q 作用下，该反力的最大值〔2分〕。

q第三题图第四题图五．〔12分〕试利用位移法解图示刚架〔10分〕，并计算K 点的竖向位移〔5分〕六．〔12分〕试用力矩分配法求解图示结构C 支座发生沉降31/300∆=时的弯矩图〔9分〕，并求出B 节点的转角〔3分〕，各杆EI =常数。

第五题图第六题图七．〔14分〕试求解图示刚架的全部自振频率，各杆的EI =常数，忽略各杆的自身质量。

八．〔8分〕假设用矩阵位移法中的后处理法求解图示刚架，杆上箭头表示局部坐标系x 轴，设各杆E 、A 、I 均相同，试答复：〔1〕②单元刚度矩阵中第2行第6列元素值是多少？〔4分〕〔2〕该元素被送到总刚中第几行第几列？〔4分〕九．〔8分〕试分析图示结构体系的失稳临界荷载Pcr F 。

2ll 60DxyP第七题图第八题图第九题图第二届中南地区结构力学竞赛试题一．(14分)试分析图示刚架，并绘制其弯矩图和剪力图。

二．〔12分〕试分析图示结构的几何组成〔说明理由〕，并求出指定杆1和2的轴力N1F 和N 2F 。

三．〔7分〕试求图示刚架K 截面的竖向位移，各杆EI =常数。

aa第一题图第二题图第三题图四．〔9分〕试求图示梁在M =1移动荷载作用下A M 影响线在A 、B 、C 三个截面的竖标。

五．〔10分〕图示刚架假设A 支座向左水平位移a 并顺时针转动θ，B 支座向下沉陷b ，取力法基本体系如右图，则力法方程中常数项2P ∆= ；1c ∆= ；1∆= ；2∆= 。

中南地区大学生结构设计竞赛赛题

附件：第五届中南地区大学生结构设计竞赛赛题高压输电塔结构设计一、选题背景高压输电塔线体系是高压电能的输送载体（如图1所示），是极其重要的生命线工程，具有塔体高、跨距大、柔度大等高耸结构和大跨结构的共同特点，对地震、强风等水平动力作用响应灵敏，容易发生振动疲劳损伤，甚至会引起结构倒塌破坏，造成严重的灾害。

图1 高压输电塔二、竞赛模型及制作要求2.1 竞赛模型采用高压输电塔作为竞赛模型，图2为输电塔实例照片（输电塔并不局限于该形式）。

(a) 轴测图(b)立面图(单位：cm) (c)俯视图(单位：cm)图2 模型示意图a ( cb ( d )2 ( 4 )1 ( 3 5 ( 76 ( 8 )图2为输电塔轴测图、立面图和俯视图。

数字1到6表示与输电塔连接的六根输电线（输电线方向沿Y 向水平布置），a 、b 、c 、d 分别为输电线与输电塔的连接点，其中a 点和b 点同高，c 点或d 点同高。

模型高度（Z 轴方向）为1000mm ，允许误差为±5mm ；a 点和d 点距底板高度为300mm ；c 点和d 点距底板高度为700mm ；1和2、3和4、5和6、7和8号输电线之间的间距均为300mm 。

模型底面X 和Y 方向尺寸限制在300mm ×300mm 以内，模型底脚用热熔胶固定于底板之上，底板尺寸及预留空洞见图3所示。

2.2模型制作要求（1）输电塔采用格构式结构；（2）下部净空尺寸要求：底层中部空间能容纳一个底面直径250mm 、高700mm 的圆锥；（3）1和5号输电线与输电塔的连接点为同一点（即a 点），2和6号输电线与输电塔的连接点为同一点（即b 点），3和7号输电线与输电塔的连接点为同一点（即c 点），4和8号输电线与输电塔的连接点为同一点（即d 点）；（4）输电线与输电塔的连接点的悬挑长度l 不得小于90mm ；（5）除竖向高度外，模型其他尺寸精度要求为±3mm ；（6）加载点a 、b 、c 、d 处竖向配重各2 kg 。

2023年第四届中南六省结构力学竞赛试题及答案

第四届（2023年）中南地区高校土木工程专业“结构力学竞赛”试题1.（14分）试绘制图示结构弯矩图。

题1图2.（12分）图示不等高排架体系，已知柱截面弯曲刚度EI 相同，试采用概念分析（不必计算）题2图3.（12分）图示多跨梁上有移动集中力矩1M =作用，试绘制B M 的影响线。

4.（4分）图示结构设25EI l=⨯δ，使得梁C 。

0.8qEA=EA=0.5qEIEI EI0.5q0.6h0.4hAaaa aa a 2Fq=4F p /a BC DEM=1ABCDa a a 2a/题4图5.（12分）图示振动体系，横梁的刚度1EI =∞,质量为1m ；柱的质量已集中于横梁。

在横梁的中点用无质量的刚性索悬挂一重物，其质量为2m 。

设重物的振幅是微小的并忽略杆件的轴向变形，试写出该体系的刚度矩阵。

题5图6.（12分）图示桁架从几何构造分析有个多余约束。

用矩阵位移法计算时，试填写：解决边界位移条件后结构刚度矩阵为阶，其中有个零元素；结构刚度矩阵元素11K = ；⑥单元刚度矩阵第2行第4列的元素送至结构刚度矩阵第行第列。

题6图7.（12分）图示空间结构的杆件轴线均在水平面内，BD 杆与ABC 杆垂直且刚结。

试采用弯矩分派法绘制图示竖向分布荷载作用下AC 杆的弯矩图。

设BD 杆的抗扭刚度p GI EI =,杆长0.5l 。

m 1EIEIm 2hEI=ll l l1234678591023456题7图8．（12分）试作图示振动体系的动力弯矩图，设动荷载干扰频率为0.6θω=，ω为体系的自振频率。

第四届（2023年）中南地区高校土木工程专业“结构力学竞赛”试题参考答案题1.（14分）题2.（12分）F p M 图形状题3.（12分）题4.（3311011626l lEI EA EIδ=+=约为（2分）41524Pql EI∆= (2分) aM=1移动荷载作用下的影响线（8分）M 图基本方程（4分）1111P X δδ+∆=- 基本未知量（2分）4135244ql EI X l δ+=-求算δ （2分）因224,=-21648c ql ql ql M EIδ+=得题5.（12分）321121324,m gm g EI k k h h h =+=- (4分) 221222,m g m gk k h h=-= （4分）[]3232224m g m g EI h h h k m g m g h h ⎡⎤+-⎢⎥=⎢⎥⎢⎥-⎢⎥⎣⎦（4分）题6.（12分）（说明：括号内合用于各杆EA 相同的情况，两者均满分） 1 （2分）， 9 （2分），34（或38）（2分），312(1)442EA EA EA EAl l l l+++或（）（2分）， 4 （2分） 8 （2分）。

结构设计赛试题草稿 - 副本

结构设计赛细则一、竞赛题目高层结构模型设计与制作。

二、竞赛内容结构选型、结构设计、结构模型制作、结构模型加载试验。

三、竞赛对象和形式全日制在校本科生，2-4人组队参赛，各队独立设计制作。

鼓励跨年级、跨专业组队。

四、竞赛要求（一）参赛要求（1）各参赛队应独立设计制作，每人只允许参加一个参赛队，比赛期间不得换人，若有参赛队员因参赛原因退出，则缺人比赛。

（2）每个参赛队只能提交一份作品，并给作品命名，针对作品准备不少于1分钟的叙述介绍。

（3）各参赛队必须在规定的时间参加竞赛活动，迟到或缺席者作为自动弃权处理。

理论方案要求（二）理论方案要求各个参赛队比赛之前应向组委会提交本队的理论方案（1）理论方案的内容应包括：设计说明书、方案图。

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、主要构件详图和方案效果图。

注：方案图可以由CAD绘制，拍摄照片等形式。

方案构思应包含荷载分析，内力分析，承载能力估算等。

（2）理论方案封面必须注明作品名称、参赛队员姓名和专业，正文按设计说明书、方案图和计算书的顺序编排。

（3）理论方案要求用A4纸打印，一式五份于规定时间交到竞赛组委会，逾期作自动放弃处理。

（三）模型设计要求(1) 模型制作材料：模型制作材料为木条、502胶，砂纸、刻刀、钢尺和铅笔，材料力学性能见附录（仅供参考）。

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。

(2) 模型制作要求：A.模型高度为700mm ± 3mm，加载装置的底面内尺寸为150mm × 250mm。

模型顶部必须提供足够的平面尺寸，即结构顶部中央应有面积不小于90mm×150mm的加载面，加载面为水平面，并且能使加载钢板置于加载面上，只要求在加载时具有足够的刚度，平面不必满铺，加载板不能作为结构的主要构件，模型最高点应与加载板底面接触。

加载钢板形心位于通过加载支点所在平面的中心的法线上，如图1所示，模型最高点应与加载板底面接触。

中南大学钢结构简答题及答案

1.摩擦型高强度螺栓工作机理是什么？答：依靠连接板件间的摩擦力来承受荷载，以板件间的摩擦力刚要被克服作为承载能力极限状态。

2.拉杆为什么要控制刚度？如何验算？拉杆允许长细比于什么有关？答：（1）防止由于长细比过大在运输、施工过程中产生较大的变形，同时因自重作用产生较大挠度，对承受动力荷载的构件还将产生较大的振幅（2）控制其长细比小于容许值。

（3）允许长细比与构件类型的重要性、承受荷载的性质和截面的类型有关。

3.建筑结构用钢材必须具备哪些特点？答：强度高、塑性好、冲击韧性好，具有良好的加工性能，对于焊接结构需要有良好的可焊性。

4.我国钢结构设计规范梁的整体稳定验算中为什么要引入等效弯矩系数？答：以承受纯弯曲的压弯构件作为依据，并取βmx=1.0，对其他压弯构件规范所取βmx值可称为等效弯矩系数，其他荷载形式等效于纯弯曲形式时引入的βmx值。

5.钢结构规范规定哪些情况下，可不计算梁的整体性？答：当梁上有铺板密铺在梁的受压翼缘上并与其牢固相连，能阻止梁受压翼缘的侧向位移；当梁在跨中设有中间侧向支承，使梁的整体性稳定性临界弯矩高于或接近于梁的屈服弯矩，此时在验算了梁的抗弯刚度后也就不需要验算梁的整体性；规范规定工字形截面（含H形钢）简支梁不需稳定性计算的最大长宽比的值；规范规定当箱形截面尺寸满足高宽比不大于6且长宽比不超过95时，不计算稳定性。

6.钢材有哪几项基本技术指标？各项指标可以来衡量钢材那些方面的性能？答：（1）屈服强度、抗拉强度、弹模、伸长率、断面收缩率、冷弯性能、冲击韧性及可焊性。

（2）屈服点反映强度指标；抗拉强度反映强度储备；弹模反映应力应变关系；伸长率、断面收缩率反映钢材塑性性能；冷弯试验评估钢材质量优劣；冲击韧性衡量钢材抵抗脆性破坏的机械性能。

7.焊接残余应力对结构有什么影响？答：不影响构件静力强度；降低构件稳定承载力；降低结构的疲劳强度；降低结构的刚度；加速构件的脆性破坏；残余变形影响安装、正常使用。

2022年全国第十五届大学生结构设计竞赛题目)

2022年全国第十五届大学生结构设计竞赛题目《三重木塔结构模型设计与制作》1命题背景应县木塔（图1）是我国现存唯一的纯木构楼阁式古塔，建筑宏伟，体量高大，设计精妙，外形稳重庄严，历经近千年的风雨沧桑，仍巍然盘立，堪称天下奇观，是世界木结构建筑之典范，与意大利比萨斜塔、巴黎埃菲尔铁塔并称“世界三大奇塔但随着时间推移，塔身木材性质发生变化，且经受了屡次强烈地震和人为破坏的影响，承载能力减弱，如遇突发的自然灾害，将危及木塔平安。

本次题目模型以三重木塔结构为基本单元，要求参赛者针对竖向荷载、扭转荷载及水平荷载等多种荷载工况下的空间结构进行受力分析、模型制作及加载试验。

图1应县木塔实景图2模型及加载要求2.1模型尺寸要求本竞赛需制作一个带挑檐加载点的三层木塔结构，木塔内部给出圆形中空规避区，外部给出正八边形的外边界限，木塔各层外边界尺寸由低往高逐渐减小。

具体要求如下：（1）木塔层高要求：一至三层顶部标高如图2所示（由底板上外表量至各楼层梁的上外表最高处）分别为0.35m、0.70m. 0.90m,塔顶标高为1.05m。

其中蓝色区域为外规避区，黄色区域为挑檐区，红色阴影局部为内规避区。

（2）木塔各层外边界要求：木塔由三层结构及锥形塔顶组成。

一层底面（I-I截面）、二层底面（ii-n 截面）、三层底面（ni-ni截面）和三层顶面（IV-IV截面）正八边形外边界线跨径分别为350mm、320mm> 290mm、273mm,如图3 所示。

全国第十五届大学生结构设计竞赛理论方案附录A三重木塔结构模型加载测试装置根据三重木塔结构模型加载需求，本次加载设备主要包括刚架与滑轮，加载设备具体尺寸与型材如下所示。

模型加载设备共包含A、B、C三局部，A为八边形加载设备底座，与B通过8根立柱支架连接，C 用于实现水平与扭转加载，位于B上方，由四根立柱与横梁形成框架结构，在顶部横梁距离B位置处1050m 高度处设置一定滑轮，用于三级水平加载。

中南大学第七届结构设计竞赛

中南大学第七届结构设计竞赛一、竞赛题目大跨度屋盖纸质模型结构设计二、赛题背景近年来，随着国民经济的快速发展以及综合国力的提高，大跨度屋盖结构的社会需求和工程应用逐年增加，这种结构体系在各种大型体育场馆、剧院、会议展览中心、机场候机楼、高铁旅客站等建筑中得到了广泛的应用。

赛题主要考察模型承受竖向荷载、水平冲击荷载的能力。

通过本次比赛，考察学生的结构设计与计算能力、空间模型制作安装能力以及团队合作沟通能力，检验大学生对工程结构知识的综合运用能力。

三、赛题内容竞赛结构为大跨度屋盖结构，采用纸质材料制作，具体结构型式不限。

1.理论分析包含但不限于设计说明书、方案图、计算书。

2.结构制作在规定时间内完成结构制作。

3.结构加载结构尺寸与质量测量，结构力学性能测试。

四、参赛要求1.参赛对象中南大学所有专业全日制在校本科生。

2.组队要求学生自愿组队，每个参赛队伍由1至3名在校本科生组成（可跨专业、跨院系、跨年级组队），每位参赛学生只允许加入一个参赛队，否则取消比赛成绩。

各个参赛队提交一份作品，并给作品命名。

五、总体模型总体模型由模型试验装置、下部支承构件与上部屋盖结构三部分组成，赛题总体示意见图1。

加载装置加工图见本文档附录。

图1 赛题总体示意图1.模型试验装置模型试验装置由加载台、力加载装置、屋盖下部净空监控装置、模型固定装置组成。

（1）加载台加载台共两层，主要由钢架与承台板组成。

钢架一、二层高度分别为700mm 、300mm 。

承台板采用17mm 厚生态木板，标准尺寸为800mm ×600mm ，中间设500mm ×300mm 矩形孔洞。

承台板平面尺寸、屋盖水平投影区域、下部支承构件水平投影区域要求如下：下部支承结构竖向砝码承台板光幕传感器负y 向水平加载穿心砝码加载盘上部屋盖结构挡板①承台板平面尺寸：见图2阴影面积，中间设有500mm×300mm孔洞。

承台板上表面标高定义为±0.000。