第五届全国大学生结构设计竞赛一等奖作品 (2)
第五届全国大学生结构设计竞赛优秀奖作品
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1. 结构选型
根据第五届全国大学生结构设计竞赛委员会提供的赛题，为达到承担竖向荷载和地 震水平动力荷载的目标，并考虑采用竹片制作的现实，本队以节省材料、承载力大、刚度 适合、美观为出发点，经过多次计算分析、实验研究，最终采用以框架斜撑为骨架的塔形 组合格构柱体系，如图 1 所示。
5.1 结点构造说明···························································23 5.2 铁块布置方案···························································23 5.3 水箱注水重量···························································24 6.材料表······································································24
2.3 近似模型 1----组合格构柱体系抗震设计····································6 2.3.1 计算参数··························································7 2.3.2 格构柱分肢长细比验算··············································8 2.3.3 格构柱稳定性强度验算 ·············································8 2.3.4 格构柱的分肢柱稳定性强度验算······································9 2.3.5 缀条（斜杆）验算··················································9
第五届全国大学生结构设计竞赛一等奖作品
第五届全国大学生 结构设计竞赛计 算 书目 录1结构选型 (1)1.1需求分析 (1)1.1.1 力学 (1)1.1.2 美学 (1)1.2结构选型 (2)1.2.1 竖向承重体系 (2)1.2.2 横向抗侧力体系 (2)1.3方案效果图 (3)2结构建模及主要计算参数 (4)2.1分析假定 (4)2.2材料参数及几何模型 (4)2.2.1 材料参数 (4)2.2.2 几何模型 (5)2.3有限元建模 (7)2.3.1 单元选择及节点处理 (7)2.3.2 静、动力参数 (7)2.3.3 有限元分析模型 (8)3结构受荷分析 (9)3.1静力分析 (9)3.1.1 位移 (9)3.1.2 内力 (9)3.2动力时程分析 (10)3.2.1 质量源及节点束缚 (10)3.2.2 模态分析 (10)3.2.3 位移和内力 (11)3.3结构稳定分析 (15)4节点构造 (15)4.1支座节点 (15)4.2梁柱节点 (16)5模型加工图及材料表 (16)5.1模型加工图 (16)5.2材料表 (17)6铁块分布详图及水箱注水重量 (18)6.1铁块分布详图 (18)6.2水箱注水重量 (18)附件A 模型及节点实物图 (19)附件B 模型设计施工图 (20)1.1需求分析本次结构设计竞赛赛题为采用竹材和502胶水制作一个多层房屋结构模型，要求所制作的模型不但要能够承受顶部水箱和各楼层铁块的静力荷载，而且必须能够承受模拟地震动的动力荷载。
虽然赛题对结构的具体变形没有多加限制，但是对每级荷载加载时的模型失效制定了判定准则。
为了保证不出现模型失效，必须严格控制结构的绝对位移和层间位移。
因此，设计出来的结构模型必须是一个在满足竞赛要求的前提下，运用空间结构的构造方法和结构力学、材料力学等相关力学知识所设计出的材料消耗最少、同时结构强度和刚度能够满足竞赛要求的结构模型。
以下结合力学和美学对结构方案进行需求分析。
第1~4届全国大学生结构设计竞赛回顾
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3.4 第四届
题目：竞赛模型为体育场看台上部悬挑屋盖结构，采用 木质材料制作，具体结构形式不限。模型包括下部看台、 过渡钢板和上部挑篷结构三部分。
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第1~4届全国大学生结构设计竞赛回顾 兼学校结构赛培训
陈庆军
博士、副教授、硕士生导师 国家一级注册结构工程师
注册岩土工程师
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2011.10.13
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一、概况
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叶片类型
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结构类型
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第三届全国大学生结构设计竞赛 第一名：西南交通大学
巨大的叶片是成功的关键 结构体系是普通的桁架结构
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非常合理地计算了比赛规则
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第三届全国大学生结构设计竞赛 第二名：湖南大学 6叶片是成功的关键 结构采用前倾形状，避免叶片打 到结构
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一些队伍失败的原因 （1）小叶片导致无法启动，亦有如叶片攻角没设 置好而导致功率偏低。 （2）如叶片根部连接处不牢靠使得叶片折断导致 叶片破坏； （3）如叶片变形过大碰到塔架损坏的； （4）有一支队伍由于搬运时的失误造成模型在加 载前先出现破坏
结构设计竞赛郑州大学作品
为了满足承载力及抗侧移和整体稳定性的要求， 我们选择柱子做 成通柱，并将每层的深梁分别插入柱子上预留的洞口中。此结构能够 充分发挥材料的强度与刚度，力求结构的最大作用效能。柱底加地圈 梁，增加主体结构与地板的接触面积，以增强结构的整体稳定性。加 上柱间支撑，以增强结构的抗侧移刚度，使结构各向刚度分布均匀， 以提高结构的整体稳固性。 屋顶上的水箱利用自身惯性则起到 TLD 减 震器的作用，以减少房屋的侧向位移，增强机构安全性。
表1 备注
（mm） (mm) 3 3 3 3 3 3 1.8 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
一二 三层 楼板 去除 四角
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2. 理论分析
此次结构分析， 借助 Ansys 有限元结构分析软件进行了模拟分析 所建立的有限元模型如图 12。 1
ELEMENTS OCT 17 2011 09:58:05
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图 1.一层平面图
图 2.二层平面图
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图 3.三层平面图
图 4.四层平面图
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图 5.水箱布置
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图 6.剖面图
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图 7.立面图 1
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图 8.立面图 2
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图 9.柱的组成片
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图 10 柱的组成片
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图 11.梁柱板节点构造
结构材料 种类 长 ( mm) 楼板 深梁 地梁 柱板 1 柱板 2 柱板 3 支撑 220 155 187 997 997 997 30 宽 (mm) 220 15 20 40 37 34 20 高 竹板厚 粘贴层 数 5 5 5 5 5 5 3 4 16 4 4 8 4 12 个数
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全国大学生结构设计竞赛
全国大学生结构设计竞赛一、竞赛背景和意义全国大学生结构设计竞赛是一项旨在提高大学生结构设计能力和促进结构工程教育发展的赛事。
作为结构工程领域的重要赛事之一，该竞赛通过学生自主设计与创新，促使大学生在结构设计方面进行深入研究与实践，提高他们在结构工程领域的综合素质、实践能力和创新意识。
二、竞赛组织与规模全国大学生结构设计竞赛由中国工程院、中国土木工程学会、全国高等院校土木工程学科教学指导委员会和多家建筑与结构工程企事业单位共同主办。
竞赛每年举办一次，参与的高校包括全国各级建筑类和土木类高等院校，竞赛规模庞大。
三、竞赛内容和形式1. 竞赛内容全国大学生结构设计竞赛的内容主要包括桥梁、楼房、结构材料等多个方面的设计。
参赛选手需要根据题目要求进行设计并提交设计方案，在限制条件下完成结构设计的有效性和经济性评估。
2. 竞赛形式竞赛分为初赛和决赛两个阶段。
初赛阶段，参赛选手需提交书面设计方案，经过评审后，获得入围资格的队伍进入决赛阶段。
决赛阶段，则是对入围队伍进行现场展示和答辩，评委会根据综合评价结果进行最终的排名。
四、竞赛的意义和影响1. 提高学生创新能力竞赛提供了一个开展结构设计研究与实践的平台，鼓励学生进行创新性的设计和解决方案的探索。
通过竞赛，学生能够深入了解结构设计的理论与实践，并通过设计的过程不断锻炼自己的创新能力。
2. 增强学生实践能力参与竞赛的学生需要深入了解结构工程领域的相关知识，并将其应用于实际设计中。
通过实践，学生可以更加直观地理解结构设计原理和方法，并提高他们的实践能力和工程实践水平。
3. 推动结构工程教育发展全国大学生结构设计竞赛作为结构工程领域的重要赛事，对于推动结构工程教育的发展具有积极的影响。
竞赛的开展不仅为高校提供了一个开展结构工程教育的实践与交流的平台，还促进了结构工程教育的不断创新和优化。
五、竞赛的成果与展望全国大学生结构设计竞赛的成果得到了社会和行业的广泛认可和赞扬。
最新第五届全国大学生机械创新设计大赛决赛结果资料
第五届全国大学生机械创新设计大赛决赛评审结果
全国大学生机械创新设计大赛组委会
高等学校机械基础课程教学指导分委员会（代章）
第五届全国大学生机械创新设计大赛决赛第二阶段评审于2012年7月19日至7月24日在陕西省西安市第二炮兵工程大学举行。
大赛评委会通过审阅设计资料、观摩实物演示和进行作品答辩等程序，依据评分标准进行评分，并经评审委员会全体会议复审，并汇总初评结果，共评出一等奖88项、二等奖191项。
大赛组委会还评出优秀组织奖12项、贡献奖2项、纪念奖1项。
现将决赛评审结果公布如下：
设计奖：（见下表，排名不分先后次序）
一等奖（88项）
二等奖（191项）
优秀组织奖：
第二炮兵工程大学
（以下排名不分先后）
北京赛区、湖北赛区、浙江赛区、吉林赛区、陕西赛区、江苏赛区、
四川赛区、湖南赛区、河北赛区、天津赛区、慧鱼赛区
贡献奖：
北京中教仪科技有限公司
派克汉尼汾流体传动产品（上海）有限公司
决赛承办纪念奖
第二炮兵工程大学
全国大学生机械创新设计大赛组委会
高等学校机械基础课程教学指导分委员会（代章）
2012年7月22日。
第五届全国大学生结构设计竞赛优秀奖作品 (2)
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设计说明
1、模型要求
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。
(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。
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(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。
全国第五届高校结构设计竞赛是一个极富创造性，挑战性的科技 竞赛。它旨在通过对所学知识的综合运用和团队精神，提高学生的动 手能力与思维能力，激发创新意识，培养科学思维，加强团队协作， 提高动手能力，提升大学生的综合创新实践素质。
这次比赛无疑给我们建立了一个理论联系实际的平台，日后就要 我们这些学子自己去把握机会了，因为自己的路需要我们自己去走。 通过本次比赛，我们锻炼我们自己，加深入了对理论知识的理解的同 时，我们还和来自全国各地的学子交流我们对建筑结构的认识。这将 是我们学海生涯中难忘的一笔。
三、设计方案
1、设计基本假定 …………………………………………（13）
结构设计大赛059北京建筑工程学院计算书
第五届全国大学生结构设计竞赛计算书参赛学校：北京建筑工程学院参赛作品名：竹参赛队员：宋宇张蕊郜珊指导老师：祝磊一．结构选型根据对赛题的理解以及实践经验，初期选定模型形式为框架结构。
这种结构制作简单，自重轻，可以提供更多放置铁块的空间。
但是在模型的制作过程中我们发现这种柔性结构的侧向刚度过小，在地震作用下，结构顶端与底端产生水平相对位移较大。
经过修改，最终选定结构形式为带支撑框架，其通过弹性竹制楼板的变形协调与刚接框架共同工作形成双重抗侧力结构体系。
斜向支撑作为第一道防线，框架作为第二道防线，具有良好的抗震性能和更好的抗侧刚度。
由于加载时地震波的输入方向不确定，故结构平面选型时考虑将两个方向的刚度保持相同，即尽可能保持结构平面纵横方向对称。
此结构可等效视为一悬臂梁，可知应尽量增大柱间距，以使结构获得良好的抗弯性能。
而根据所学知识以及实际制作的经验，可靠的变截面柱计算起来过于繁复，实际制作中也不可能达到理论模型的效能，最后结构的支柱考虑采用管状等截面柱。
二．设计思路1.对于材料特性分析根据对两种主要材料的特性理解，并结合以往经验，将竹材所发挥的作用近似理解为钢筋，而502胶水凝固后可大大提高所依附材料的刚度，而两种材料结合时竹材为502胶水提供了空间发展的平台。
由于502胶强度远高于竹材，不考虑搭接处节点强度。
而对柱间对接，需考虑其连接强度。
因为实际情况过于复杂且没有必要建立理论模型，直接采用构造措施来保证其连接可靠性。
竹材与木材类似，是典型的平面正交异性材料。
据相关研究表明，此类材料的顺纹方向的抗拉强度较横纹方向大30%以上，而此次比赛所提供的竹皮的横纹抗拉强度则更是远小于其顺纹抗拉表现。
因此要充分利用其良好的顺纹的抗拉能力，避免使材料横纹方向受力过大，所以我们对于部分比较重要的楼板采用顺横搭配的组合截面形式，而单层楼板黏贴与其纹路方向垂直的竹条。
对于柱端的加劲构件的制作，为避免其受弯破坏，采取顺纹缠绕（竹皮纹路与筒长方向一致）的方法，如图1所示。