PDF《全国大学生结构设计竞赛委员会文件》

全国大学生结构设计竞赛委员会文件 结设竞函〔2019〕02 号 关于公布

2019 年第十三届全国大学生结构设计竞赛题目的通知 各省(市)大学生结构设计竞赛秘书处:

2019 年第十三届全国大学生结构设计竞赛题目,由承办高校西安建筑科技大学命题,经 全国大学生结构设计竞赛专家委员会审定,现予以公布(见附件

1 和2),请各省(市)竞赛 秘书处根据竞赛规则和要求认真组织实施,并做好选拔推荐参加全国竞赛工作.

本竞赛题目解释权归承办第十三届全国大学生结构设计竞赛组委会,若有疑问与交流, 请各省(市)竞赛秘书处及时与全国竞赛承办高校西安建筑科技大学竞赛秘书处联系咨询. 在全国竞赛期间,组委会将定期向各省(市)竞赛秘书处发布赛题答疑等相关信息,并根据 实际情况可对赛题作适当修改和发布补充通知等,请各省(市)竞赛秘书处及相关参赛高校 及时关注全国大学生结构设计竞赛网站通知. 赛题解释/答疑联系人: 西安建筑科技大学土木工程学院 姓名:钟炜辉、门进杰、惠宽堂、吴耀鹏、谭政

邮箱:[email protected](首选)

电话:18189115356(备选,上午 9:00~11:00,下午 3:00~5:00) 注:竞赛进程请及时关注全国大学生结构设计竞赛网站:http://www.ccea.zju.edu.cn/structure/ 全国大学生结构设计竞赛委员会秘书处

2019 年3月20 日 主题词:竞赛题目通知 抄报:中国高等教育学会工程教育专业委员会、高等学校土木工程学科专业指导委员会、 中国土木工程学会教育工作委员会、教育部科学技术委员会环境与土木水利学部. 抄送:各省(市)分区赛组委会秘书处、全国大学生结构设计竞赛委员会委员、专家委员会 委员、承办高校西安建筑科技大学竞赛组委会 附件 1:2019 年第十三届全国大学生结构设计竞赛题目 《山地输电塔模型设计与制作》

1 命题背景 我国是世界最大的能源消费国,能源供应能力的提升在我国主要受到能源资源分布不平 衡以及各地区经济发展不平衡的制约,尤其是近年来我国能源开发加速向西部和北部转移, 更使能源基地与负荷中心的距离越来越远.因此,为满足我国能源大规模、远距离输送和大 范围优化配置的迫切需要,发展特高压输电通道已成必然. 输电塔(如图

1 所示)作为输电通道最重要的基本单元,是输电线路的直接支撑结构, 为高耸构筑物.由于输电塔所处环境、地形复杂,承受包括风荷载、冰荷载、导地线荷载等 多种荷载作用,其安全性和可靠性长期以来受到广大学者及设计人员的密切关注.特别是随 着近年来我国土地资源紧缺以及环保要求的提高,特高压输电通道所采用的输电塔正逐步趋 于大型化,出现了众多有趣的结构形式. 图1输电塔

2 模型概述 要求设计并制作一个山地输电塔模型(以下简称 模型 ) ,模型柱脚用自攻螺钉固定于 400mm*400mm*15mm ( 长*宽*厚)的竹制底板上,模型底面尺寸限制在底板中央250mm*250mm 的正方形区域内,如图 2a 所示,底板中心点为 o 点. 模型上须设置 低挂点

2 个、 高挂点

1 个用于悬挂导线, 高挂点 同时兼作 水平 加载点 用于施加侧向水平荷载.低挂点应为模型最远外伸(悬臂)点,距离底板表面高度 应在 1000mm~1100mm 范围内,2 个低挂点在底板面上的投影应分别位于如图 2a 所示的上、 下扇形圆环阴影区域内;

高挂点距离底板表面高度应在 1200mm~1400mm 范围内,其在底板 面上的投影距离 o 点不得大于 350mm, 且高挂点应为模型的最高点. 模型低挂点、 高挂点 (兼 水平加载点)的竖向位置要求如图 2b 所示. (a) 俯视图 (b) 三维简图(构型仅参考) 图2输电塔模型几何尺寸要求(mm)

3 加载概述 山地输电塔模型的加载装置主要由承台板、下坡门架、上坡门架和侧向加载架组成,如图3所示.下坡和上坡门架均设有 低挂点

2 个、 高挂点

1 个,导线悬挂在下坡门架、 模型和上坡门架的对应挂点上(对低挂点,门架与模型之间仅能在同侧挂点悬挂导线,如可 在上(下)坡门架低挂点 1@(1@@)和模型低挂点

1 之间悬挂,禁止异侧悬挂) ,如图

4 所示. 上坡门架位置固定, 下坡门架可绕 o 点水平旋转, 旋转角度有 0° 、 15° 、 30° 、 45° 供选择 (图3和图

4 均以旋转 30° 为例) .比赛时,旋转的具体角度各参赛队相同,在模型制作前统一抽签 确定. 加载前,将底板卡扣在承台板上,挂上

3 根导线(各参赛队相同,在模型制作前统一抽 签确定) 、加载盘和侧向加载引导线,此时为 空载 阶段,并在承台板上放置

3 个激光测距 仪用于测量

3 根导线跨中加载盘底面至承台板面之间的净空距离.荷载施加分三级,

一、二 级加载均为挂线荷载,分别在指定导线的加载盘上放置砝码,三级加载是通过侧向加载引导 线施加侧向水平荷载. 导线5 r≥350

45 ≤250 导线6 底板(400*400*15) O 低挂点1 O 导线3导线4

90 导线1o低挂点2 导线2R≤450 ≤250 图3加载装置示意(以30° 为例) (a) 三维简图 (b) 俯视图 图4导线悬挂示意(以30° 为例,mm) 在空载、一级和二级加载阶段,都应保证导线跨中加载盘底面至承台板面的净空高度不 得小于表

1 的规定,否则认为模型几何尺寸不符合要求或该级加载失败. 表1导线跨中加载盘底面至承台板面的净空限值 导线编号

1 2

3 4

5 6 净空限值(mm)

400 600

400 800

1000 800

4 理论方案及制作 4.1 理论方案 o 低挂点2@@ 低挂点2@ 导线6 侧向加载架 低挂点2

800 350 导线5 承台板 低挂点1@ 导线2低挂点1 上坡门架

30 导线11000 O

1000 导线3导线4 下坡门架 低挂点1@@

350 底板(400*400*15) ≤250 ≤250 (1)理论方案指模型的设计说明书、方案图和计算书.计算书要求包含:结构选型、结 构建模及计算参数、多工况下的受荷分析、节点构造、模型加工图(含材料表) .文本封面要 求注明作品名称、参赛学校、指导老师、参赛学生姓名、学号;

正文按设计说明书、方案图 和计算书的顺序编排.除封面外,其余页面均不得出现任何有关参赛学校和个人的信息. (2)理论方案力求简明扼要,要求用 A4 纸打印纸质版一式三份及电子版于规定时间内 交到竞赛组委会(电子版发至竞赛组委会指定邮箱) ,逾期作自动放弃处理. 4.2 竞赛抽签 模型制作前统一抽签,确定下坡门架的具体旋转角度和导线加载工况(各参赛队同一角 度、同一工况) .其中,下坡门架的具体旋转角度有 0° 、15° 、30° 、45° 供选择;

导线加载工况 有4种供选择,如表

2 所示. 表2导线加载工况 工况编号 导线

1 导线

2 导线

3 导线

4 导线

5 导线

6 A √ √ √ B √ √ √ C √ √ √ D √ √ √ 4.3 模型制作 (1)模型、导线制作材料由组委会统一提供,现场制作,各参赛队使用的材料仅限于组 委会提供的材料. (2)模型采用竹材制作,竹材规格及用量上限如表

3 所示,竹材参考力学指标见表 4. 各参赛队应在报到时提交所需竹材材料清单,以便组委会提前准备材料.组委会对现场发放 的竹材材料仅从规格上负责,若竹材规格不满足表

3 的规定(如出现负公差) ,各参赛队可提 出更换. 表3竹材规格及用量上限 竹材规格 竹材名称 标准质量(g) 用量上限 竹皮 1250mm*430mm*0.20 (+0.05) mm 集成竹片(单层)

85 3 张1250mm*430mm*0.35 (+0.05) mm 集成竹片(双层)

150 3 张1250mm*430mm*0.50 (+0.05) mm 集成竹片(双层)

210 3 张 竹杆件 930mm*6mm*1.0 (+0.5) mm 集成竹材 4.5

20 根930mm*2mm*2.0 (+0.5) mm 集成竹材 3.0

20 根930mm*3mm*3.0 (+0.5) mm 集成竹材 6.5

20 根注: (1)竹材规格括号内数字仅为材料厚度误差限,通常为正公差;

(2)表中 标准质量 仅用于计算各参赛队领用材料质量,进而计算材料利用效率得分. 表4竹材参考力学指标 密度 顺纹抗拉强度 抗压强度 弹性模量 0.8 g/cm3

60 MPa

30 MPa

6 GPa (3)模型制作提供

502 胶水(30g 装)6 瓶,用于结构构件之间的连接. (4)提供长度为 200mm 高强尼龙绳(2mm 粗)4 段,绑扎在低挂点、高挂点上(绑扎 方式自定) ,用于模型和导线挂钩或侧向加载挂钩之间的连接.用于悬挂导线和连接侧向加载 引导线的高强尼龙绳不允许共用,高强尼龙绳不得兼作结构构件. (5)导线采用直径 2.0mm 的钢绞线(参考质量 16g/m)制作,长度自定,但单根导线总 长(含挂钩)应在 600mm~1400mm 的范围内,各导线悬挂加载点(3 个)设在导线总长(含 挂钩)的四分点处.不得进行拆分或合并钢绞线等操作,也不得将钢绞线用作模型部件. (6)模型制作期间,统一提供美工刀、剪刀、水口钳、断线钳、刻刀、锉刀、磨砂纸、 尺子(钢尺、丁字尺、三角板) 、镊子、滴管、扳手、打孔器等常规制作工具,各参赛队可自 带设计详图图纸

1 张(不得超过 80g、A1 图纸规格) ,其他模型制作工具或物品不得私自携带 入场. (7)各参赛队要求在

16 个小时内完成模型的胶水粘贴工作以及

3 根导线的制作(包括 导线裁剪、封头挂钩、设置悬挂加载点等) ,此后不能对模型和导线再做任何操作.后续安装 阶段仅允许用自攻螺钉将模型固定到底板上. (8)模型制作过程中,参赛队员应注意对模型部件、半成品等进行有效保护,期间发生 的模型损坏,各参赛队自行负责,并不得........