湖南省第三届大学生结构设计竞赛竞赛规程

一、竞赛题目

承受颗粒冲击纸质结构模型设计

二、竞赛目的

其主要目的是考察模型承受颗粒冲击与分布荷载的能力。使学生通过竞赛活动获得结构承载能力与散体物质装载过程中的相关力学知识，如：结构承受分布荷载时的变形，颗粒冲击荷载下结构反应，散体物质装载形成的分布荷载及其对结构的影响等。

三、竞赛内容

设计承受颗粒（额定总重量与单颗大小）冲击的纸质结构模型，结构类型不限。

1、模型设计：理论分析（含设计说明书、方案图、计算书）。

2、模型制作：在规定时间和地点完成结构模型现场制作。

3、模型测试：模型尺寸与模型质量测量，模型承重性能测试。

四、竞赛要求

1、参赛对象

湖南省高等学校土木建筑类专业全日制在校本科生，可以跨专业报名。

2、参赛要求

（1）以学校为单位组织参赛队，各单位参赛队总数不超过3支（不含独立学院参赛队），独立学院限１支参赛队。每队须交参赛费用600元。

（2）每个参赛队由1至3名在校全日制学生（年级和专业方向不限）和1名指导教师组成，每位参赛学生只允许加入一个参赛队。每个参赛队提交一份作品，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，竞赛期间不得换人，若有参赛队员退出，则缺人竞赛。迟到者（参赛队或参赛者）作为自动弃权处理。

3、参赛时间

报名时间：截止于2014年11月10日，以学校为单位，按要求填写竞赛报名表，并将报名表发送到jiegoumoxing_usc@163.com

竞赛时间：2014年11月28日~30日

4、模型设计基本要求

（1）模型尺寸要求：结构模型按照空间直角坐标投影限制，具体要求如下：

模型长度为300mm≤l≤400mm，宽度300mm≤b≤400mm，高度h≤100 mm；

模型尺寸示意图如图1所示。

图1 模型尺寸示意图

（2）模型重量要求：模型总质量不得超过600.0g。

（3）模型设计文件要求

① 设计文件内容：设计文件包括设计说明书、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和主要构件详图；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 设计文件装订：文件用A4纸打印，按目录、设计说明书、方案图和计算书的顺序编排装订；封面必须注明作品名称、参赛学校、参赛队员姓名和指导老师，并加盖参赛学校教务处公章。为便于评审，封面采用活页（可用少量双面胶与正文粘贴）；

③ 设计文件一式五份，于现场报到时交到竞赛组委会，否则作自动弃权处理。

五、模型制作基本要求

1、模型制作材料

由竞赛组委会统一提供相同规格的竞赛模型制作材料A0白卡纸和普通耐水快干型乳胶，白卡纸和乳胶规格如表1所示，每组分发白卡纸5张，乳胶2瓶，如不够可适当增加。

表1  模型材料

2、模型制作工具

由竞赛组委会为每支参赛队现场统一提供相同规格型号的模型制作工具以及自带的卷杆工具，包括：

（1）1200mm直尺1把、600mm直尺1把、三角板1套；

（2）美工刀1把，剪刀1把，涂胶用刷子2把；

（3）HB铅笔2只，A4打印纸若干张；

（4）除自带的卷杆工具外，其他制作材料、工具禁止进入比赛现场。

3、模型制作要求

（1）制作的结构模型必须与提交的设计文件一致；

（2）模型设计时，应考虑模型直接放置在四根支撑杆上，不能使支撑杆在加载过程中承受水平力；

（3）加载成功的模型需拆卸开检查是否使用其他材料，一旦发现将取消比赛成绩并通报批评。

六、加载装置与加载要求

1、模型加载测试装置

本次竞赛加载颗粒额定总重量为80kg，加载用的颗粒为钢珠，钢珠直径为30mm，每颗重约为110g。加载测试装置效果图如图2所示，加载测试装置由四部分所组成。

第一部分为装载钢珠用的漏斗装置。漏斗侧壁由四块有机玻璃板制作，每一块侧壁与水平面的夹角均约为45°，漏斗下方的钢珠出口外包尺寸为170mm×170mm，内部净尺寸为150mm×150mm。钢珠出口内有一阀门，该阀门到模型支撑面的距离为加载高度720mm。

第二部分为支撑模型的支撑台装置。支撑台装置底面支撑在电子台秤的台面上，支撑台装置顶面有四个六角螺栓作为支撑杆，供模型放置。六角螺栓的内切直径为15mm，四个螺栓中心形成一个边长为300mm的正方形，螺栓顶面到漏斗出钢珠位置（加载高度）为720mm。

第三部分为称重装置。称重装置为为普通的电子台秤，精度为10g。

第四部分为位移超限测量装置。位移超限测量装置由安全光幕传感器和蜂鸣报警器（图中未示出）组成。安全光幕传感器共发射10条红外线，红外线水平间距为40mm。红外线到螺栓顶部的初始距离为30mm，当模型加载时挠度超过此距离，达到阻碍红外线穿过时，蜂鸣报警器会持续报警（闪光并鸣叫）。

图2 加载测试装置效果图

2、模型加载方式

通过漏斗内钢珠一次性冲击加载，冲击加载高度H=720mm，加载总重量为80kg。模型如果无法盛住所有钢珠，则多余钢珠流入加载装置下部的回收装置内。加载后保持20秒，称取模型及所盛钢珠的总重量G_a，则装载重量G=G_a-G_m(G_m为模型重量，单位均为g)。

3、加载及测试步骤

（1）参赛队员先将模型安放在加载装置上，然后一次性加载完漏斗内的80kg钢珠。每个队的比赛时间控制在12分钟以内。

（2）加载全过程，位移报警装置均处于开启状态。因钢珠下落引起间歇性或短暂性报警，不属于加载失效。

4、关于加载的注意事项

（1）装载钢珠时由加载队员按住阀门开关，以避免钢珠在未准备好加载时意外漏出。

（2）加载过程由参赛队伍自己完成，一次性快速打开阀门加载，中间不得停顿。

七、模型合格性与雷同性评审

1、合格性评审包括加载前评审和加载后评审，由竞赛专家评委组负责。加载前评审主要是检查模型尺寸、重量。此次不合格模型不予加载机会。加载后评审主要是检查模型是否采用了比赛规定以外的材料以及同一学校模型是否雷同。

2、在进行理论分析评分时，由竞赛专家评委组投票表决，对模型雷同性作出预评，加载完毕后，拆卸开模型，进一步确认，如为同一参赛学校模型，则认定雷同。同一学校的模型雷同性定义为主要的结构体系相同，超过50%的专家投票认为雷同的则认定雷同，认为雷同的模型只取其中成绩最好的模型，其他雷同的模型取消成绩。

3、模型质量由电子天平称量，精确到0.1g；质量超过规定的模型不得参与加载。

4、模型外观尺寸由钢尺测量，精确到1mm，模型尺寸超出限制的模型不得参与加载。

八、竞赛评分细则

总分按100分制计，包括结构体系与模型制作、理论分析和加载试验等三方面。

1、结构体系与模型制作（10分）

根据模型结构的构思、造型和结构体系的合理性、实用性和创新性，以及模型制作工艺情况评分。评分前每件结构模型的，只标注由竞赛组委会统一提供的分组序号。结构体系与模型制作最高为10分，最低为5分，由竞赛专家评委组在结构模型加载前进行评定。

评分方式：去掉一个最高分和一个最低分后，得分为余下评委评分的平均值，精确到0.01。

2、理论分析（10分）

按设计说明书、方案图和计算书内容的完整性、正确性评分。理论分析最高为10分，最低为5分，由竞赛专家评委组在结构模型加载前进行评定。

在进行理论分析评分时，由竞赛专家评委组投票表决，对模型雷同性作出预评，加载完毕后，拆卸开模型，进一步确认，如为同一参赛学校模型，则认定雷同。

评分前每件结构模型的设计资料隐去任何有关参赛单位（参赛队）的信息，只标注由竞赛组委会统一提供的分组序号。

评分方式：去掉一个最高分和一个最低分后，得分为余下评委评分的平均值，精确到0.01。

结构体系与模型制作、理论分析两项评分均在加载前评比。模型重量、模型尺寸不符合设计制作要求的，或参赛中有其他违规现象的将直接淘汰，不进入加载试验阶段。

3、加载试验（80分）

（1）加载过程中，如果出现下列任一情况，将视为加载失败，项目不得分：

1）模型出现了题目中明确给出的违规设计；

2）荷载加上去后20秒以内（含20秒）模型坍塌；

3）荷载加上去后20秒以内（含20秒）模型未坍塌，但位移报警器因模型竖向挠度过大处于连续报警状态，或模型接触到加载装置的围护部分；（此时应记录加载状态与数据，以便成绩取用）

4）竞赛专家评委组认为失效的其他情形。

（2）完成加载试验的模型，按以下方法计分：

1）模型重量分：为参赛结构模型中最大荷重比，其他参赛模型得分

，其中，值按下列公式计算值：

2）参赛结构模型加载试验总得分

4、综合计分

总分(≤100)=结构体系与模型制作(≤10)+理论分析(≤10)+荷载试验(≤80)，精确到0.01。

九、奖项评定

由竞赛专家评委组依据统一的竞赛规程，对竞赛结果进行现场评判，确保竞赛工作公正、公平、公开。依据《湖南省大学生结构设计竞赛章程》及竞赛规程，本次竞赛共设：一等奖5名，二等奖8名，三等奖12名，创意美观奖5名，优秀组织奖5名。创意美观奖在加载前由评委表决，其他奖项必须在完成加载后才能参评。

根据各参赛结构模型的总分从高分到低分确定获奖名次，当加载成功模型数少于奖项数时，则从位移超限但未坍塌模型中按加载荷重比从高到低取用，并当场宣布竞赛结果。当总分相同时以荷载试验得分高者排先。

获奖者由湖南省教育厅、湖南省住房和城乡建设厅颁发荣誉证书和奖牌，并在湖南省教育厅政务网、湖南建设网、湖南建设人力资源网和《湖南建设人才》刊物上公布获奖名单。

十、其它

(1)本竞赛规程由竞赛组委会负责解释。

(2)竞赛过程出现的争议由竞赛专家评委组裁决。

 

湖南省第三届大学生结构设计竞赛组委会

2014年10月