第八华东地区高校结构设计邀请赛竞赛手册

“东华测试杯”第八届华东地区高校结构设计邀请赛(2011年10月)竞赛手册主办单位上海交通大学承办单位上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院“东华测试杯”第八届华东地区高校结构设计邀请赛组织委员会2011年10月“东华测试杯”第八届华东地区高校结构设计邀请赛一、竞赛宗旨及目的通过竞赛活动，激发大学生的创新意识，培养大学生的动手实践能力，提高大学生的综合素质，并进一步加强华东地区高校学生间的交流与合作。二、竞赛要求（一）每个学校派出1-2个参赛小组，每组由三人（至少一名女生）组成。（二）参赛小组成员须为未毕业的全日制在校本科学生。（三）每个学校派一名领队负责组织本校参赛队员。三、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。四、竞赛题目A：材料和工具模型材料和制作工具按竞赛组委会提供的规格选取，不得使用竞赛组委会指定以外的其它任何材料和工具。模型材料和制作工具见附表。B：加载装置B1：加载装置由加载台、底板、侧向加载滑轮、加载块等部分组成（附图1）。B2：底板为44044020mm的木板。底板可通过夹具水平固定在加载台上。每组在申领模型材料时可以领取底板一块。底板表面中央200200的范围为模型固定区（见附图7）。B3：侧向加载滑轮共12个，位置见附图1。B4：加载块分为竖向加载块和水平加载块两类。竖向加载块为255mm255mm20mm的钢板2个，总重20。水平加载块为2kg砝码8个，1 kg砝码4个。C：模型的功能C1：在加载状态E1，模型应支承竖向加载块，使其底面距离底板顶面的距离为600mm3mm。C2：在加载状态E4、E5、E6，模型应保证不倒塌，并满足相应的位移要求。（关于加载状态的描述见E部分）D：模型的边界条件D1：模型结构的支座应支承在B2条所叙述底板上，支座数量任意，支座与底板的接触范围必须位于底板表面中央200200的范围内。模型支座可通过502胶水和底板连接。D2：在模型2005mm、4005mm、5955mm的三个高度上，均分别设置4个水平加载点。各高度上的4个水平加载点分为2个X向加载点和2个Y向加载点。2个X向加载点之间的Y向投影距离Dy应满足Dy150mm。2个Y向加载点之间的X向投影距离Dx应满足Dx150mm。水平加载点编号表示方法：D高度-方向-左右 左右位置（见附图5） 按照水平力加载的方向分别表示为X、Y 按照所在高度分别表示为200、400、600编号举例：D400-X-左 表示400高度X方向左侧加载点。在水平加载点处绑扎尼龙绳形成绳套，以方便与挂钩连接施加水平荷载。每个绳套由长度为160mm的尼龙绳制作而成，由队员在加载测试前自行安装。尼龙绳只用于在水平荷载加载点形成绳套，方便与水平挂钩连接，尼龙绳不得成为结构构件。D3: 规避区：如附图6、附图7所示，规定在模型内部有一竖向不连续柱体规避区，其水平截面为100100mm，规避区的水平投影见附图8。在规避区内不得有构件存在。E：模型加载及测试要求E1：状态一竖向加载：将竖向加载块放置在模型上，保证竖向加载块的两个边长为255mm255mm的面与底板顶面平行，模型只可与边长为255mm255mm的两侧面之一接触。竖向荷载加载完毕后，计时5秒，方可进行水平加载。E2：竖向加载块放置到模型上后，应保证竖向加载块至底板顶面之间的最小距离为6003mm，以满足C1条要求。E3：在竖向荷载施加完毕后，开始采用激光位移计测试并记录竖向加载块的X和Y向侧向位移。激光位移计的标靶位于竖向加载块上方（附图1），在位移测试过程中，应始终保证激光发射点至标靶之间无遮挡。E4：状态二水平加载1：按照加载点由低到高的顺序进行水平荷载加载。水平荷载以悬挂的方式施加，并经由拉索及转向滑轮通过挂钩与固定在模型上的尼龙绳套连接。200mm高处的四个水平加载点各施加一个1kg的砝码，其余8个水平加载点各施加一个2kg的砝码，E5：状态三水平加载2：现场抽签确定X向和Y向，按照加载点由低到高的顺序按照下表所规定的规则逐一移除6个水平加载的砝码，并将移除的砝码转移至对应的移至点位置。表一 状态三水平荷载移动规则抽签结果X抽签结果Y移除点移至点移除点移至点D-200-X-左D-200-X-右D-200-X-右D-200-X-左D-400-X-右D-400-X-左D-400-X-左D-400-X-右D-600-X-左D-600-X-右D-600-X-右D-600-X-左D-200-Y-左D-200-Y-右D-200-Y-右D-200-Y-左D-400-Y-右D-400-Y-左D-400-Y-左D-400-Y-右D-600-Y-左D-600-Y-右D-600-Y-右D-600-Y-左E6：状态四裁减构件：此阶段的总耗时时限为450秒。在状态三的基础上，去除模型上的结构构件，可借助的工具为剪刀和手工刀。在去除构件过程中，只允许参赛队员的手接触正在被裁剪的构件。为避免构件突然破坏伤及队员，三名队员必须佩带现场提供的护目镜。每去除一个构件，应静止5秒钟，如结构未倒塌或位移测试值未超过限值（限值要求见G3条），则刚刚去除的构件为有效去除构件。继续去除工作，直至达到H条要求的加载测试停止标准为止。收集所有有效去除构件。F：模型违规标准出现以下四种情况之一，判定违规，取消比赛资格F1：不满足A1条关于模型材料和模型工具的要求，取消参赛资格。F2：不满足D1条关于支座与底板的接触范围的要求。F3：不满足D2条关于水平加载点位置和尼龙绳的相关要求。F4：不满足D3条关于规避区的规定F5：不满足E1条关于模型与竖向加载板接触范围的相关规定。G：加载失效判定标准出现以下五种情况之一，判定加载失效。G1：状态一（E1）的失效判定：不满足E2条关于竖向加载块底面至底板顶面距离的相关规定或结构倒塌。G2：状态二、三（E4，E5）的失效判定：X、Y两个方向测得的水平位移之一超过10mm或结构倒塌。G3：状态四（E6）的失效判定：在裁减构件过程中，X、Y两个方向测得的水平位移之一超过15mm或结构倒塌；不满足E6条关于在去除构件过程中，只允许参赛队员的手接触正在被裁剪的构件的规定。G4：不满足E3条关于激光发射点至标靶之间始终无遮挡的规定。G5：在整个加载过程中出现加载状态的砝码落地现象。H：加载测试停止标准出现以下三种情况之一，即可判定加载结束。H1：满足G条关于加载失败的标准。H2：不满足E6条关于必须佩带现场提供的护目镜的要求。H3：整个加载过程（从安装模型开始）超过900秒。H4：裁减构件过程（从开始裁减构件开始）耗时超过450秒。五、模型现场安装、加载及测试步骤模型制作完毕后，由工作人员对模型称重：将制作好的模型（含底板、尼龙绳）称重得到G1（精度0.1g）。评委对造型分及工艺分打分，进行模型尺寸违规检查。得到入场指令后，迅速将模型及底板运进场内，安装在加载台上，紧固螺栓，准备进行加载。赛场内安装时间不得超过3分钟。同时由一名队员进行模型陈述（1分钟）及回答评委问题（2分钟）。以上模型安装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。 依次进行状态一至状态四加载，每级加载完成后依据G条的失效评判准则评价模型是否失效。将加载状态四中剪裁下的有效杆件收集到收集袋中。加载结束后，对底板进行清理并称重（底板的清理工作由参赛队员在赛会人员的监督下进行）得到G2（精度0.1g）。称量所有有效去除构件得到g（精度0.1g）。六、评分规则本次比赛总分100分，参赛模型得分高者取胜。（一）造型分（10分）（1） 宏观造型（5分）按构思新颖、外形美观、比例协调三原则打分。分优、良、差三等，分别得5、3、1分。（2） 微观造型（5分）构件和节点剪裁合理，制作美观，连接可靠。同样分优、良、差三等，分别得5、3、1分。本项分数在加载前评毕。（二）计算书（10分）参赛者应在比赛前将模型设计的计算书提交给大赛组委会。计算书应包括模型详图、承载力和位移计算结果，模型预计重量，主要材料预算等内容。组委会根据计算书的质量打分，其中，编排清晰易读得2分，图纸齐备得2分，提供预计重量得2分，提供材料预算得2分，提供承载力和位移计算结果得2分。本项分数在加载前评毕。（三）工艺分（5分）组委会根据参赛者的计算书中的材料预算，在比赛开始时提供其数量2倍的材料用于模型制作。模型制作期间，材料使用占5分，参赛者在制作过程中向组委会申请追加材料的，每一次提供预算值的0.5倍数量，扣2分，此项5分扣完为止。未提供材料预算的此项不得分。（五）模型表现分（75分）（1） 状态一表现15分计算方法为： （2） 状态二、三表现20分计算方法为：（3） 状态四表现40分计算方法为： G=G1-G2G为被测模型在裁减构件之前的重量 G1为含底板重量G2为底板重量G为被测模型在裁减构件之后的重量g为有效去除构件重量其中，状态一至三的最轻模型重Gmin取在前三个加载状态均成功的模型重量（不包含底板重）中的最小值。状态四的最轻模型重Gmin取考虑有效去除构件重量之后的最小值（不包含底板重）。如前一状态加载失败，则后继状态的得分为零。七、奖励办法本次竞赛设一等奖一名（组），奖金3000元 二等奖二名（组），奖金1500元 三等奖三名（组），奖金 1000元 鼓励奖若干名（组），奖金500元八、组织机构1.竞赛委员会主 任： 同济大学 顾祥林教授成 员： 上海大学 朱杰江教授上海交通大学 宋晓冰副教授中国矿业大学 刘志强教授东南大学 邱洪兴教授合肥工业大学 叶献国教授青岛理工大学 王 燕教授河海大学 吉伯海教授南京工业大学 董 军教授秘书处：同济大学 熊海贝 严长征2.组织委员会主 席：黄 震 上海交通大学副校长副主席：朱 健 上海交通大学学指委秘书长、学生处处长江志斌 上海交通大学教务处处长张卫刚 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院分党委书记成 员：王伟明 上海交通大学学指委副秘书长、校团委书记郑益惠 上海交通大学教务处副处长杨 启 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院副院长刘士兴 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院分党委副书记杨建军 上海交通大学船舶海洋与建筑工程学院学工办主任秘书组：滕念管 许 艳 龚震震 李云峰 段海娟 赵永峰 张大旭 程 斌 邱国志 吴雪萍 3.技术委员会主 席：刘西拉成 员：赵金城 宋晓冰 陈务军 付功义 滕念管 张雷明 龚景海 高圣彬 宋振森 史健勇4.评审委员会召集人：赵金城主席、副主席：从评审委员中产生，由评审委员会讨论决定委 员：参赛高校各推荐一名委员九、备注竞赛技术负责联络方法：宋晓冰 电话：13636545501Email: xbsong东华测试公司为本届比赛提供赞助，并可为各高校参赛队提供免费测试服务。“东华测试杯“第八届华东地区高校结构设计邀请赛组织委员会上海交通大学船舶海洋与建筑工程2011年10月附表模型材料模型材料为桐木。规格及参考强度见下表。木材：规格、强度表：材料规格截面尺寸（mm）抗拉强度(MPa)弹性模量E（GPa）W222233.13.93W424231.73.03W626230.72.98W828230.02.92W858522.32.23W55155128.42.80W55255226.42.70粘结剂：502模型辅助材料：尼龙绳，每组12根，每根长80mm。模型制作工具：（a）美工刀，每组3把（b）砂纸，粗、细各若干（c）铅笔（d）聚乙烯薄膜（防止粘手用）（e）100cm直尺、三角尺、圆规（f）大头钉、大头针（g）燕尾夹，每组大、小各5个（h）护目镜3个加载装置照片