重慶大學(xué)第十七屆大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽賽題

1、重慶大學(xué)第十七屆大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競(jìng)賽賽題山地輸電塔模型設(shè)計(jì)與制作1 命題背景輸電塔（如圖1所示）作為輸電通道最重要的基本單元，是輸電線路的直接支撐結(jié)構(gòu)，為高聳構(gòu)筑物。由于輸電塔所處環(huán)境復(fù)雜，承受包括風(fēng)荷載、冰荷載、導(dǎo)地線荷載等多種荷載作用，其安全性和可靠性長(zhǎng)期以來(lái)受到廣大學(xué)者及設(shè)計(jì)人員的密切關(guān)注。 圖1 輸電塔2 模型概述要求設(shè)計(jì)并制作一個(gè)山地輸電塔模型（以下簡(jiǎn)稱“模型”），模型柱腳固定于400mm400mm15mm（長(zhǎng)寬厚）的竹制底板上，模型底面尺寸限制在底板中央250mm250mm 的正方形區(qū)域內(nèi)，如圖2（a）所示，底板中心點(diǎn)為O點(diǎn)。 模型上需設(shè)置“低掛點(diǎn)”2個(gè)、“高掛點(diǎn)”1個(gè)用于懸掛導(dǎo)線。

2、低掛點(diǎn)應(yīng)為模型最遠(yuǎn)外伸（懸臂）點(diǎn)，距離底板表面高度為1000mm以上，2個(gè)低掛點(diǎn)在底板面上的投影應(yīng)分別位于如圖 2（a）所示的上、下扇形圓環(huán)陰影區(qū)域內(nèi)；高掛點(diǎn)距離底板表面高度為1200mm以上，其在底板面上的投影距離O點(diǎn)不得大于 350mm，且高掛點(diǎn)應(yīng)為模型的最高點(diǎn)。模型低掛點(diǎn)、高掛點(diǎn)的豎向位置要求如圖2（b）所示。 (a) 俯視圖(b) 三維簡(jiǎn)圖圖2 輸電塔模型尺寸要求（單位mm）3 加載概述山地輸電塔模型的加載裝置主要由承臺(tái)板、下坡門架、上坡門架和側(cè)向加載架組成，如圖 3 所示。導(dǎo)線懸掛在下坡門架、模型和上坡門架的對(duì)應(yīng)掛點(diǎn)上，如圖 4 所示。加載前，將底板卡扣在承臺(tái)板上，按如圖所示方式掛上

3、 3 根導(dǎo)線（導(dǎo)線1、2、6）、共9個(gè)加載盤，此時(shí)為“空載”階段。一、二級(jí)加載均為掛線荷載，分別在指定導(dǎo)線的加載盤上放置砝碼。 圖3 加載裝置示意圖 (a) 三維簡(jiǎn)圖(b) 俯視圖圖4 模型懸掛導(dǎo)線邊界（單位mm）4 制作要求（1）模型、導(dǎo)線制作材料由科協(xié)統(tǒng)一提供，各參賽隊(duì)使用的材料僅限于組委會(huì)提供的材料。 （2）模型采用竹材制作，竹材規(guī)格如表 3 所示，竹材參考力學(xué)指標(biāo)見(jiàn)表 4。表3 竹材規(guī)格（3）模型制作提供 502 膠水（30g 裝）10瓶，用于結(jié)構(gòu)構(gòu)件之間的連接。 （4）提供長(zhǎng)度為 200mm 高強(qiáng)尼龍繩（2mm 粗）3段，綁扎在低掛點(diǎn)、高掛點(diǎn)上（綁扎方式自定），用于模型和導(dǎo)線掛鉤之間

4、的連接，要求繩不能沿桿件滑移超過(guò)5mm。（5）導(dǎo)線采用直徑2.0mm的鋼絞線（參考質(zhì)量16g/m）制作，各導(dǎo)線懸掛加載點(diǎn)（3個(gè)）設(shè)在導(dǎo)線總長(zhǎng)（含掛鉤）的四分點(diǎn)處。（5）模型制作期間，統(tǒng)一提供美工刀、剪刀、銼刀、磨砂紙、尺子（鋼尺、三角板）、膠水等常規(guī)制作工具。 （6）各參賽隊(duì)稱重后不能對(duì)模型再做任何操作，后續(xù)安裝階段僅允許用熱熔膠（每支參賽隊(duì)伍限用一支11mm粗熱熔膠棒）將模型固定到底板上。 （7）模型制作過(guò)程中，參賽隊(duì)員應(yīng)注意對(duì)模型部件、半成品等進(jìn)行有效保護(hù)，期間發(fā)生的模型損壞，各參賽隊(duì)自行負(fù)責(zé)，并不得因此要求延長(zhǎng)制作時(shí)間。 （8）模型制作完成后，對(duì)模型（含高強(qiáng)尼龍繩）進(jìn)行稱重，得到模型質(zhì)量

5、，記為 M0（精度 0.1g）。（9）加載時(shí)，每個(gè)加載盤上放置的砝碼質(zhì)量有 1.0kg、2.0kg兩種供選擇，但在同一根導(dǎo)線的加載盤上，放置的砝碼質(zhì)量須相同，每個(gè)盤放置砝碼質(zhì)量為2kg4kg。5 試加載（1） 加載地點(diǎn)：重慶大學(xué)松園三棟樓底架空層。（2） 加載時(shí)間：根據(jù)科協(xié)相關(guān)工作人員與參賽隊(duì)員的協(xié)商而定，盡量滿足所有參賽小組的試加載需求。（3） 加載方式：自行加載，加載形式與正式加載的加載形式相同。（4） 二次申請(qǐng)材料：若第一個(gè)模型做完后材料不足，參賽隊(duì)伍可以通過(guò)向相關(guān)工作人員提供加載前的模型圖片、加載時(shí)間以及所需材料清單（含規(guī)格），二次申領(lǐng)材料（僅限竹材）。6 加載與測(cè)量6.1 加載前稱重

6、、外觀檢測(cè)及安裝（1） 加載前，將模型放置在底板上，進(jìn)行模型的幾何外觀尺寸及掛點(diǎn)位置檢測(cè)，并對(duì)導(dǎo)線長(zhǎng)度及其上的懸掛加載點(diǎn)位置進(jìn)行檢查。 （2） 模型的幾何外觀尺寸及掛點(diǎn)位置檢測(cè)內(nèi)容主要包括模型底面尺寸、低掛點(diǎn)位置、高掛點(diǎn)位置。其中，低掛點(diǎn)在底板面上投影位置及豎向位置的檢測(cè)，可通過(guò)在檢測(cè)臺(tái)上旋轉(zhuǎn)模型底板到規(guī)定最大角度（45），觀察“觸碰桿”是否移動(dòng)確定；高掛點(diǎn)在底板面上投影位置及豎向位置的檢測(cè)，同樣可通過(guò)“觸碰桿”方式確定。低掛點(diǎn)和高掛點(diǎn)位置的檢測(cè)方式如圖 5所示，允許 5mm 的誤差。 （3） 模型及導(dǎo)線檢測(cè)合格后，進(jìn)行加載準(zhǔn)備（各參賽隊(duì)自行操作）：將底板卡扣在承臺(tái)板上，掛上 3 根導(dǎo)線及加載

7、盤。 （4） 若3根導(dǎo)線在承臺(tái)板面上的投影出現(xiàn)交叉，又或是導(dǎo)線與模型桿件之間發(fā)生碰觸，均判定模型幾何尺寸不符合要求。 6.2 一級(jí)加載 （1） 各參賽隊(duì)自行選取3根指定導(dǎo)線中的1根，在其上所有加載盤上放置砝碼，該級(jí)放置砝碼總質(zhì)量計(jì)為 M1，如圖 5所示。 （2） 加載完成停留10s后，若模型未失效，則加載成功。 6.3 二級(jí)加載 （1） 一級(jí)荷載保持，對(duì)剩余2根指定導(dǎo)線上所有加載盤內(nèi)放置砝碼，該級(jí)放置砝碼總質(zhì)量計(jì)為M2，如圖6所示。 （2） 加載完成停留10s后，若模型未失效，則加載成功。圖5 第一級(jí)加載示意圖6 第二級(jí)加載示意6.4 模型失效評(píng)判及罰則加載過(guò)程中，若出現(xiàn)以下情況，則終止加載，

8、本級(jí)加載及后續(xù)級(jí)別加載成績(jī)?yōu)榱悖海?）加載過(guò)程中，模型結(jié)構(gòu)發(fā)生整體傾覆、垮塌；（2）加載過(guò)程中，導(dǎo)線墜落、掛鉤脫落，也視為模型失效； （3）專家組認(rèn)定不能繼續(xù)加載的其他情況。無(wú)特殊情況下（是否特殊情況由專家組判定），每個(gè)參賽隊(duì)的安裝和加載時(shí)間（含模型固定在底板的準(zhǔn)備時(shí)間）應(yīng)在10分鐘內(nèi)結(jié)束，若超過(guò)此時(shí)間，每超過(guò)1分鐘，總分扣去2分，扣分累加。7 評(píng)分標(biāo)準(zhǔn)7.1 總分構(gòu)成（1） 模型方案：10分（2） 模型制作：5分（3） 現(xiàn)場(chǎng)講解：5分（4） 加載表現(xiàn)分值：80分，其中一級(jí)加載30分，二級(jí)加載50分7.2 評(píng)分細(xì)則（1） 模型方案分（Ai）：滿分10分由專家組根據(jù)模型結(jié)構(gòu)的合理性、創(chuàng)新性、美觀

9、性和實(shí)用性等進(jìn)行評(píng)分。（2） 模型制作分（Bi）：滿分5分由專家組根據(jù)模型的制作質(zhì)量、美觀性等進(jìn)行評(píng)分。（3） 現(xiàn)場(chǎng)講解分（Ci）：滿分5分由專家組根據(jù)隊(duì)員現(xiàn)場(chǎng)的內(nèi)容表述、邏輯思維等進(jìn)行評(píng)分。（4） 加載表現(xiàn)分（Di）：滿分80分i. 第一級(jí)加載成功，計(jì)算各參賽隊(duì)模型的單位承載力：k1i = M1i / M0i。其中，M1i為該級(jí)懸掛砝碼總重，M0i為該級(jí)加載成功時(shí)的模型總質(zhì)量（含尼龍繩）。k1i最高的參賽隊(duì)得30分（滿分），記為k1max；其他參賽隊(duì)得分30*k1i / k1max。ii. 第二級(jí)加載成功，計(jì)算各參賽隊(duì)模型的單位承載力：k2i = M2i / M0i。其中，M2i為該級(jí)懸掛砝碼總重（不含第一級(jí)），M0i為該級(jí)加載成功時(shí)的模型總質(zhì)量（含尼龍繩）。K2