内蒙古科技大学生结构设计竞赛赛题

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内蒙古科技大学混凝土结构设计原理历年试题(2)

内蒙古科技大学2014/2015学年第一学期《混凝土结构设计原理》考试试题(A卷)一、综合题一1、某钢筋混凝土偏心受压柱，截面尺寸b Xh = 400mm X500mm，采用HRB400 级钢筋(f y=f y' =360N/mm 2),混凝土强度等级C30(f c=11.9N/mm 2) , Z b=0.518, a= a s' =40mm,承担弯矩设计值M1=168KN ・m,M2=172KN ・m，轴力设计值N=300KN 。

提示: p min = p' min =0.2%, Z=1- Vl-2 a s , n ns=1.02⑴试确定附加偏心矩e a的大小，说明附加偏心矩e a考虑哪些因素的影响。

⑵初步判别该柱的破坏形态？说明该破坏形态的破坏特征？⑶试按不对称配筋计算所需的纵向受力钢筋A s及A s'。

⑷若计算中出现时x<2 a s'时，该如何计算A s。

2、填空题⑴受拉构件由于轴力作用位置的不同，可以分为________ 和________ 。

⑵根据配筋率的大小，受扭构件的破坏形态大致可分为适筋破坏、_、_、_。

二、综合题二1、简答题⑴请简要对比说明素混凝土、钢筋混凝土、预应力混凝土三者的优缺点。

⑵钢筋混凝土梁刚度计算中，短期刚度如何考虑荷载组合？刚度又是如何考虑荷载组合？⑶钢筋混凝土矩形双筋截面适筋梁增大受拉钢筋的配筋率P、减小受压钢筋配筋率p'对截面延性各有什么样的影响。

⑷影响钢筋和混凝土粘结力的主要因素有哪些？(至少写出5条) 2、简要计算某一后张法屋架，通过计算得知其各项损失分别为c ii=30MPa, o ti=20MPa, c ii=28MPa, c i=126MPa，分别计算出混凝土构件的第一批损失和第二批损失。

三、综合题三® 一已知梁的截面尺寸为 b xh = 250mm X450mm，配置4 22的受拉钢筋，f y=360N/mm 2,A s=804mm 2;混凝土强度等级为C40 ，f t=1.71N/mm 2,f c=19.1N/mm 2;Z=0.518, a i=1.0,该梁在均布荷载作用下最大弯矩设计值M=90KN .m，最大剪力设计值V=130KN。

2018 年第十二届全国大学生结构设计竞赛题目

附件12018 年第十二届全国大学生结构设计竞赛题目（结设竞函〔2018〕03 号）《承受多荷载工况的大跨度空间结构模型设计与制作》1．命题背景目前大跨度结构的建造和所采用的技术已成为衡量一个国家建筑水平的重要标志，许多宏伟而富有特色的大跨度建筑已成为当地的象征性标志和著名的人文景观。

本次题目，要求学生针对静载、随机选位荷载及移动荷载等多种荷载工况下的空间结构进行受力分析、模型制作及试验。

此三种荷载工况分别对应实际结构设计中的恒荷载、活荷载和变化方向的水平荷载(如风荷载或地震荷载)，并根据模型试验特点进行了一定简化。

选题具有重要的现实意义和工程针对性。

通过本次比赛，可考察学生的计算机建模能力、多荷载工况组合下的结构优化分析计算能力、复杂空间节点设计安装能力，检验大学生对土木工程结构知识的综合运用能力。

2．赛题概述竞赛赛题要求参赛队设计并制作一个大跨度空间屋盖结构模型，模型构件允许的布置范围为两个半球面之间的空间，如图1所示，内半球体半径为375mm，外半球体半径为550mm。

`R375R55R375R550(a) 平面图(b)剖面图(c)3d图图1 模型区域示意图(单位：mm)模型需在指定位置设置加载点，加载示意图如图2所示。

模型放置于加载台上，先在8个点上施加竖向荷载（加载点位置及编号规则详见4.1及4.3），具体做法是：采用挂钩从加载点上引垂直线，并通过转向滑轮装置将加载线引到加载台两侧，采用在挂盘上放置砝码的方式施加垂直荷载。

在8个点中的点1处施加变化方向的水平荷载，具体做法是：采用挂钩从加载点上引水平线，通过可调节高度的转向滑轮装置将加载线引至加载台一侧，并在挂盘上放置砝码用于施加水平荷载。

施加水平荷载的装置可绕通过点1的竖轴旋转，用于施加变化方向的水平荷载。

具体加载点位置及方式详见后续模型加载要求。

— 2 —图2 加载3d示意图(注：本图的模型仅为参考构型，只要满足题目要求的结构均为可行模型)3. 模型方案及制作要求3.1. 理论方案要求(1) 理论方案指模型的设计说明书和计算书。

土木与建筑学院第六届结构设计竞赛赛题演示教学

土木与建筑学院第六届结构设计竞赛赛题附件a:土木与建筑学院第六届结构设计竞赛赛题一．竞赛背景大跨度空间结构是国家建筑科学技术发展水平的重要标志之一。

世界各国对空间结构的研究和发展都极为重视，例如国际性的博览会、奥运会、亚运会等，各国都以新型的空间结构来展示本国的建筑科学技术水平，空间结构已经成为衡量一个国家建筑技术水平高低的标志之一。

近年来我国大跨度空间结构发展迅速，特别是北京奥运会的大型体育场馆的建设规模和技术水平在世界上都是领先的，将成为我国空间结构发展的里程碑。

空间结构以其优美的建筑造型和良好的力学性能而广泛应用于大跨度结构中。

二．竞赛赛题承受静荷载的五角大跨度空间结构模型设计三．竞赛要求1.参赛队员要求(1)参赛者为土木与建筑学院在校生。

每个参赛队由3-4名学生组成。

每位参赛者只允许参加一个参赛队，各参赛队应独立设计、制作。

(2)每个参赛队只能参与一个项目，提交一份作品，并给作品命名。

(3)各参赛队必须在规定时间和地点参加竞赛活动，缺席者作为自动弃权处理。

竞赛期间不得任意换人，若有参赛队员因特殊原因退出，则缺人竞赛。

2.参赛作品要求(1)作品应力求有创造性，贴近实际、结构合理、制作精巧。

(2)每个参赛队仅能提交一份作品。

3.竞赛内容竞赛内容包括：理论方案设计、结构模型制作、模型加载试验。

4.理论方案要求(1)理论方案的内容为计算书。

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、参赛队名、参赛队员姓名和专业。

除封面外，其余页面均不得出现任何有关参赛队名和个人姓名的信息，否则取消参赛资格。

(3)理论方案要求用A4纸打印，于规定时间内交到竞赛组委会，逾期未交和过期交接扣除10分，未交作自动放弃处理。

四．模型制作1.制作材料(1)本届大赛的模型制作材料为卡纸和502胶水。

(2)模型制作所用材料仅限于举办方所提供的材料。

允许对所给材料进行加工、组合，但不允许灌胶。

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）。

内蒙古自治区第二届大学生结构竞赛

内蒙古自治区第二届大学生结构竞赛
邀请函
亲爱的老师、同学：
您好！
2014年全区大学生结构竞赛将于2014年9月上旬在内蒙古科技大学举行。

值此之际，我们向您发出最诚挚的邀请，热情邀请您参加此次全区大学生结构竞赛的盛会，并期待着在大赛中看到您智慧的火花。

全区大学生结构竞赛是由教育厅，内蒙古工程结构专业委员会主办，内蒙古科技大学承办的全区大学生结构竞赛活动。

竞赛将为全区大学生提供一个在建筑结构领域沟通与交流的平台，一个展示同学们科技创新精神和实践能力的机会。

本次比赛将于2014年9月6日~7日在内蒙古科技大学举行。

从即日起至2014年7月10日24时，组委会接受团体报名。

值此，内蒙古科技大学所有师生员工将诚挚邀请全区各地老师和同学的到来。

此致
敬礼！
全区大学生结构竞赛组委会内蒙古科技大学 2014年6
月19日
内蒙古自治区第二届大学生结构竞赛邀请函回执
内蒙古自治区第二届大学生结构竞赛组委会：
我校（学院）已收到内蒙古自治区第二届大学生结构竞赛邀请函，同意参加本次大赛，我校（学院）负责此次大赛联系工作的人员相关信息如下：
大学（学院）
年月日秘书处地址：内蒙古包头市昆都仑区阿尔丁大街7号内蒙古科技大学建筑与土木工程学院邮编：014010
联系人：汤伟、李娟
电话：、。

内蒙古科技大学第二届大学生结构设计竞赛细则

内蒙古科技大学第二届大学生结构设计竞赛细则引言简要介绍内蒙古科技大学大学生结构设计竞赛的背景、目的和意义。

第一章总则第一条竞赛宗旨阐述竞赛旨在培养学生的创新能力、团队协作能力和工程实践能力。

第二条竞赛原则明确竞赛遵循的公平、公正、公开的原则。

第三条组织机构介绍竞赛的主办单位、承办单位和协办单位。

第二章参赛对象与报名第四条参赛资格详细说明参赛者的条件，如年级、专业等限制。

第五条报名方式介绍参赛队伍的报名流程、截止时间和联系方式。

第六条参赛队伍组成阐述每支队伍的成员数量、指导教师的要求等。

第三章竞赛内容与要求第七条竞赛主题明确本届竞赛的主题和设计要求。

第八条设计任务详细描述设计任务的具体内容和技术指标。

第九条作品提交介绍作品提交的格式、内容和截止时间。

第四章竞赛流程第十条竞赛阶段列出竞赛的主要阶段，如初赛、复赛、决赛等。

第十一条评审标准详细说明评审的依据和评分标准。

第十二条竞赛日程提供竞赛的具体日程安排，包括各阶段的时间节点。

第五章奖项设置第十三条奖项分类介绍竞赛设置的奖项类别，如一等奖、二等奖、三等奖等。

第十四条奖金与证书说明各奖项的奖金数额和证书颁发事宜。

第六章竞赛规则第十五条竞赛纪律阐述参赛者应遵守的竞赛纪律和行为规范。

第十六条知识产权介绍作品的知识产权归属和保护措施。

第十七条违规处理列出违规行为的处理规定和后果。

第七章技术支持与辅导第十八条技术指导介绍竞赛期间提供的技术支持和指导服务。

第十九条辅导安排说明辅导的时间、地点和内容。

第八章附则第二十条竞赛解释权明确竞赛细则的解释权归属。

第二十一条其他事项补充其他需要说明的事项。

结语总结竞赛的意义，鼓励广大学生积极参与，展现自己的才华和创意。

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）。

第六届全国大学生结构设计竞赛赛题(修改版)

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12小时内现场完成。

模型各层楼面系统承受的竖向荷载由附加配重钢板或配重铅块实现。

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θθ加速度传感器螺杆弹簧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qo 300L 200mm ≥——H100015mm ±L240mm ≤——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2200mm要求平整，且与后固定板端头有效接触面积不小于2200mm底板示意图允许固定区域弹簧螺杆螺杆弹簧h2205mm ± 1M20~60kg kg配重1M 为规定尺寸的钢板或者铅块，具体规格与安装详见4.3j h34010mm ± 2M 2.5kg 约为配重2M 为规定尺寸的钢板。

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。

第二届“全国大学生结构设计信息技术大赛”竞赛题2019-12-05

第二届“全国大学生结构设计信息技术大赛”竞赛题2019-12-05第二届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二〇一九年九月第二届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，建筑面积约15000平方米，建筑高度91米，地上30层（主体结构），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）。

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，室内部分尽量减小结构梁尺寸，外立面周边梁高≤800mm，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，底部结构加强区剪力墙厚度≤300mm，非底部结构加强区剪力墙厚度≤200mm，端柱尺寸按原图纸。

(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≤C60，C30≤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(7)设计要求本竞赛题设计要求如下：a)只要求进行地面以上部分结构设计，不要求进行地下室设计和基础设计，计算模型嵌固端设置在±0.000；b)按装配式建筑进行设计，预制构件为：叠合梁、叠合板、楼梯和夹芯外墙，剪力墙和卫生间沉箱楼板采用现浇；c)不要求楼梯参与结构整体计算；楼板设备管井开洞可不建入模型；d)设建筑标高为H，结构层面标高为：H-0.050，卫生间板面标高为：H-0.400，阳台、露台板面标高为：H-0.100（单位：m）。

内蒙古科技大学钢结构设计原理简答题重点

内蒙古科技大学钢结构设计原理简答题重点内蒙古科技大学钢结构设计原理简答题重点1、钢结构有哪些特点。

答：（1）材料的强度高，塑性和韧性好；（2）材质均匀，和力学计算的假定比较符合；（3）制作简便，施工周期短；（4）质量轻；（5）钢材耐腐蚀性差；（6）钢材耐热，但不耐火；2、钢结构中，选用钢材时要考虑哪些主要因素？（8分）答：结构或构件的重要性；荷载的性质(静载或动载)；连接方法（焊接、铆接或螺栓连接）；工作条件（温度及腐蚀介质）。

3、螺栓连接的五种破坏形式为：（1）螺栓杆剪断；（2）孔壁挤压；（3）钢板被拉断；（4）钢板剪断；（5）螺栓杆弯曲。

4、什么是钢材的疲劳？答：钢材在连续反复荷载作用下，当应力还低于钢材的抗拉强度，甚至还低于屈服点时也会发生断裂破坏，这种现象称为钢材的疲劳或疲劳破坏。

5、在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑哪些初始缺陷的影响？答：在考虑实际轴心压杆的临界力时应考虑残余应力的影响、初弯曲和初偏心的影响、杆端约束的影响。

6、影响钢梁稳定承载力的因素有：荷载类型、荷载作用点位置、截面平面外的抗弯刚度和抗扭刚度以及梁受压翼缘侧向支承点的距离。

提高钢梁整体稳定性的有效措施是加宽受压翼缘板的宽度、增加受压翼缘的侧向支承点。

7、提高轴心受压构件整体稳定性的措施有哪些？答：（1）采用宽展的截面以增加惯性矩；（2）增加约束以减少计算长度。

8、建筑钢材主要有哪五个机械性能指标？分别由什么试验确定？答案：建筑钢材的主要机械性能指标有：①屈服点fy，通过一次静力单向拉伸试验确定；②抗拉强度fu，通过一次静力单向拉伸试验确定；③伸长率δ5(δ10)，通过一次静力单向拉伸试验确定；④冷弯性能，通过冷弯试验确定；⑤冲击韧性，通过冲击试验确定。

9、焊接残余应力对结构性能的影响有哪些？（1）对结构静力强度的影响：不影响结构的静力强度；（2）对结构刚度的影响：残余应力使构件的变形增大，刚度降低；（3）对压杆稳定的影响：焊接残余应力使压杆的挠曲刚度减小，从而必定降低其稳定承载能力；（4）对低温冷脆的影响：在低温下使裂纹容易发生和发展，加速构件的脆性破坏；（5）对疲劳强度的影响：焊接残余应力对疲劳强度有不利的影响，原因就在于焊缝及其近旁的高额残余拉应力。

结构设计大赛073内蒙古科技大学计算书

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竹皮需在粘结前做出所需的尺寸，切割并打磨，如在粘接后进行打磨不仅不易于操作，而且极易破坏杆件及已经粘结好的节点。此外，还应注意不让杂物粘到竹皮上，以免影响到模型的美观以及增加不必要的自重。
4.2.1 柱子的粘接箱形柱的粘接是比较麻烦的，为了粘结出较直柱子，内部需增加双层横向隔片,双层横向隔片同时增加了柱子的稳定性。为了保证箱形柱的粘结效果，就必须使其两边处于直角，再用胶水分点粘结，固定薄片位置，然后将各个点之间的空隙处粘以胶水，在粘胶的同时一定要用手压住竖向的杆片，以免出现空隙影响整体杆件的强度。 4.2.2 梁、柱节点的粘接梁与柱子的连接是通过节点实现的，节点位于柱子的内部，通过多层竹皮叠加粘接在一起的箱形实体，然后用锯条和刻刀做出节点，此节点具有稳定性强的特点,通过试验论证，此节点性能要比外部节点好，并且质量轻。梁经过裁剪插入节点，然后进行粘结，缝隙用锯末填充，这样可以增强柱子与梁的粘结强度。 4.2.3 柱和底板的粘接柱子与底板的粘结，用三角板保证及检查柱子与底板的垂直，待检查完毕，用胶水把柱子粘结在底板上，然后在柱脚外侧进行节点处理，此节点为直角梯形，外侧直接粘结，内侧的两个直角梯形进行十字交叉处理后再粘结
图 2 一阶振型 5.2 二阶振型及弯矩图
图 3 一阶振型弯矩图
图 4 二阶振型
图 5 二阶振型弯矩图
5.3 三阶振型及弯矩图
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图 6 三阶振型 5.4 扭转振型
图 7 三阶振型弯矩图
由于竹皮材性的不均衡及手工制作的误差，四根柱子的刚度会略有差异，导致在加载过程中会产生扭转变形，如图 8 所示。
图 8 扭转振型
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5.5 虚功图
图 9 虚功图从虚功图可以看出材料的利用率已经接近极限，可以获得更大的效能比。 5.6 静载弯矩图

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内蒙古科技大学生第三届结构设计竞赛赛题：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。

(3) 模型顶面上应放置水箱，且水箱内应至少注入10cm高的水。

水箱尺寸的长、宽、高为15.5cm×15.5cm×25.7cm，容量为4L。

模型顶面不能放置铁块。

（4）模型试验仅在单一水平向施加地震作用，模型的抗侧体系应在计算书中阐述清楚。

试验时模型放置方向按照安装底板标识(A或B，如图3中所示)通过抽签挑边确定。

三加载设备介绍结构模型采用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。

振动台系统的主要组成部分及相关参数信息如下（详情可参见竞赛材料及设备介绍附件2）：图4 水平振动台和激振器图5 功率放大器水平振动台：型号：WS-Z30-50指标：水平台尺寸：506×380×22mm，荷载：30kg，重量：11.5kg，材料：铝合金L Y12。

功能：承载实验模型。

激振器：型号：JZ-50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：500V A，供电电压：220V AC，尺寸：44x48x18cm，重量：18g功能：为激振器提供输出功率关于该振动台系统的其它组成部分(控制传感器、振动台控制仪、电荷放大器等)的介绍详见附件2。

四、加载与测量4.1 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，如图6所示，其数据文件如附件3所示。

图6 竞赛加载所用的基准输入波（32s）4.2 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所示：上的竹模型附加了24块小铁块，台面位移未超限。

实际输出的台面加速度峰值会因模型结构型式、附加铁块重量及布置方式的不同而存在一定差异。

4.3 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许的台面最大位移为±8mm，若一些模型在加载过程中，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值为低通20Hz。

加载过程中，将实时显示该级加载下台面振动加速度的峰值I，用于最终模型效率比的计算（参见第七项：评分标准）。

注：如因台面位移超限而引起的结构不良反应符合4.4所列情况，均判加载失败。

4.4 模型失效评判准则在进行加载时，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；(2) 第二级加载时：模型的主要构件——梁和柱中任一构件出现破坏；(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。

上述失效准则中的“构件破坏”定义为构件出现明显开裂、断开或者节点脱开。

五、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。

(1) 竹材：用于制作结构构件。

有如下两种规格：竹材规格款式 1250×430×0.50mm 本色侧压双层复压竹皮 1250×430×0.35mm 本色侧压双层复压竹皮 1250×430×0.20mm 本色侧压单层复压竹皮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及水箱与模型的固定。

(3) 热熔胶：用于铁块与模型的固定。

(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) 制作工具：美工刀、钢尺、砂纸、锉刀、改锥、小型锯子。

另外，承办方还提供公用的砂轮机等。

六、模型现场安装、加载及测试步骤6.1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 ）； (2) 将模型安装在底板上，并将铁块固定在模型上，然后：① 核查每层铁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W i ；统计水箱中的注水质量(W W )；② 进行高度测量，测出每一层所放置铁块的最底面至模型底板的垂直高度h i ；测出模型实际总高度H ；以上高度计量单位均为cm ；③ 根据式(1)计算模型等效负载重量W e ：=()100+∑i e iw h HW W W H (1) (3) 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，固定水箱，准备进行加载。

赛场内安装时间不得超过10分钟。

(4) 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。

6.2加载及测试步骤(1) 参赛队代表进行2分钟陈述，之后评委提问2分钟。

(2) 依次进行三级加载，每级加载完成后依据4.4的失效评判准则评价模型是否失效。

七、评分标准7.1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）7.2评分细则A. 计算书及设计图(1) 计算内容的完整性 (共6分) (2) 图文表达的清晰性、规范性 (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）、铁块分布详图、水箱注水重量。

B. 结构选型与制作质量(1) 结构合理性与创新性 (共6分) (2) 模型制作美观性 (共4分) C. 现场表现(1) 现场陈述 (共3分) (2) 现场答辩 (共2分) D. 加载表现评分本次比赛各组模型在加载环节的表现将根据其效率比E i 的计算结果进行评分。

效率比E i 的计算如式(2)所示：i =100⨯eMI W E M (2)其中各项指标的意义与计算如下：W e 为所有各层铁块的总重量(W i )和水箱注水重量(W W )，并考虑高度的加权系数后计算得到的等效负载重量，如式(1)所示；M M 为模型(不含底板和螺栓)质量。

I 为该级加载完成后通过振动台加速度传感器实测的台面振动加速度峰值。

设E max 为所有模型中的最高效率比，各模型根据其效率比结果获得的加载表现分K 的计算公式如式(3)：imaxK=75E E ⨯ (3) 以上A-D 各项得分相加，分数最高者优胜。