第六届全国大学生结构设计竞赛赛题
土木与建筑学院第六届结构设计竞赛赛题演示教学
土木与建筑学院第六届结构设计竞赛赛题附件a:土木与建筑学院第六届结构设计竞赛赛题一．竞赛背景大跨度空间结构是国家建筑科学技术发展水平的重要标志之一。
世界各国对空间结构的研究和发展都极为重视，例如国际性的博览会、奥运会、亚运会等，各国都以新型的空间结构来展示本国的建筑科学技术水平，空间结构已经成为衡量一个国家建筑技术水平高低的标志之一。
近年来我国大跨度空间结构发展迅速，特别是北京奥运会的大型体育场馆的建设规模和技术水平在世界上都是领先的，将成为我国空间结构发展的里程碑。
空间结构以其优美的建筑造型和良好的力学性能而广泛应用于大跨度结构中。
二．竞赛赛题承受静荷载的五角大跨度空间结构模型设计三．竞赛要求1.参赛队员要求(1)参赛者为土木与建筑学院在校生。
每个参赛队由3-4名学生组成。
每位参赛者只允许参加一个参赛队，各参赛队应独立设计、制作。
(2)每个参赛队只能参与一个项目，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，缺席者作为自动弃权处理。
竞赛期间不得任意换人，若有参赛队员因特殊原因退出，则缺人竞赛。
2.参赛作品要求(1)作品应力求有创造性，贴近实际、结构合理、制作精巧。
(2)每个参赛队仅能提交一份作品。
3.竞赛内容竞赛内容包括：理论方案设计、结构模型制作、模型加载试验。
4.理论方案要求(1)理论方案的内容为计算书。
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)理论方案封面必须注明作品名称、参赛队名、参赛队员姓名和专业。
除封面外，其余页面均不得出现任何有关参赛队名和个人姓名的信息，否则取消参赛资格。
(3)理论方案要求用A4纸打印，于规定时间内交到竞赛组委会，逾期未交和过期交接扣除10分，未交作自动放弃处理。
四．模型制作1.制作材料(1)本届大赛的模型制作材料为卡纸和502胶水。
(2)模型制作所用材料仅限于举办方所提供的材料。
允许对所给材料进行加工、组合，但不允许灌胶。
结构大赛竹制构件制作技巧
b.裁剪斜撑时因为竹片较短，所以选择一刀切开，这样竹片割出的效 果更平滑。
c.裁剪时要适当地控制刀子的倾斜度，把倾斜度降低不仅可以更加流 畅的割断竹片而且可以防止刀子滑移割伤手指。
2 打磨 ：用砂纸打磨，使其平整，大小相同，不然粘合时会发生变形
• 3）画好设计图
3.施工制作（关键）
（1）杆件制作 （2）节点连接 （3）结构拼装
工欲善其事必先 利其器 ：
制图工具：钢制米尺（或丁字尺）、三角板、铅笔、橡皮等 剪裁工具：美工刀、剪刀等 工具：手套，砂纸，矬子 其他工具……
制作演示视频
（1）杆件制作
1 裁剪：注意顺逆纹 a.裁剪柱子时因为竹片长度相对较长，所以选择两刀把竹片裁出，第
4.可以联系实际，模拟地震，风载， 抗冲击（泥石流、洪水等）
2
第六届全国大学生结构设计竞赛
第一届广东省大学生结构设计竞赛赛题：
顶部集中质量模拟水 塔结构抗震试验
广州大学第六届结构设计竞赛
顶层水平对称加载 （模拟风载）的高 层结构
采用的材料主要为 竹皮、502胶、热熔胶等
竹材均为复压竹皮，有三种规 格： 厚度为0.55，0.35，0.20mm 竹材的延性较好，同时也有一 定硬度
失稳侧倒
返回
4.结构试验
试验的目的： 1试验过程中了解破环方式和破坏的地方，针对模型加载时的破坏加以改进，重复 试验 2清楚模型承重能力和极限
根据试验结果对结构进行改进： 1、加强破坏的位置（对杆件增加肋块数目，爆裂处卷一层竹皮，对节点则改善连接方式） 2、对于富余较多的位置则可以减弱（减少肋的数目）
3 粘合 柱子的两种粘合形式 根据受力形式选择
第六届北京大学生建筑结构设计竞赛B组赛组桥梁方向初稿
第六届北京市大学生建筑结构设计竞赛B组赛组（桥梁方向）（初稿）一.题目北京建筑大学大兴校区图书馆北侧人工湖人行桥梁设计二.设计资料（一）工程概况北京建筑大学大兴校区图书馆北侧人工湖上目前已有人行桥梁一座，所在位置如图2-1-1所示，立面图如图2-1-2所示。
本次拟对该桥进行重新设计和施工，并在该桥东侧修建新桥梁。
桥梁所在位置图2-1-1北京建筑大学大兴校区人工湖上的人行桥桥位图（二）拟建场地工程地质条件1 地形、地貌及地物概述周围为公园人工坡地等如下图所示。
拟建桥梁图2-2-1 拟建桥梁地理位置示意图2 地层分布及岩性特征各岩、土层的分布情况、岩性特征描述及其物理力学性质指标等有待补充。
（三）水文地质条件概述学校人工湖为人工供水，依据《范岩土工程勘察规范》(GB 50021-2001(2009年版))中的相关标准判别：目前拟建桥梁场地内地表水及地下水对混凝土结构及钢筋混凝土结构中的钢筋有微腐蚀性。
（四）工程抗震设计基本条件1 地震影响基本参数根据《中国地震动参数区划图》(GB 18306－2001)之附录A(“中国地震动峰值加速度区划图”)，工程场区的地震动峰值加速度为0.15g、地震基本烈度为Ⅶ度，相应设防水准为50年超越概率10％。
根据附录B(“中国地震动反应谱特征周期区划图”)，工程场区位于特征周期0.40s的分区内(对应Ⅱ类场地)。
设计可根据本工程的重要性、具体设计条件以及本项目专项的场地地震安全性评价结果，综合确定拟建桥梁抗震设计的地震影响参数取值。
2 场地类别依据《公路工程抗震规范》(JTG B02－2013 )中有关规定，综合考虑场地的地形条件，建议拟建桥梁场地的场地类别整体按Ⅱ类考虑。
3地震液化判别根据本次勘探、测试成果并结合区域地质调查资料分析，依据《公路桥梁抗震设计细则》(JTG/T B02－01－2008)及《公路工程抗震规范》(JTG B02－2013)中有关规定判别，拟建场地不存在可发生地震液化的地层。
第六届北京大学生建筑结构设计竞赛 A组赛题
---------------------考试---------------------------学资学习网---------------------押题------------------------------第六届北京市大学生建筑结构设计竞赛结构设计竞赛赛题超高层结构赛题背景1余年历史。
超高层建筑是反映国80现代超高层建筑起源于美国，至今已有随着社会的不断发展和经城市经济水平和社会现代化程度的一个重要标志。
家、形成了以深济水平的不断提高，我国的超高层建筑建设已经进入了一个蓬勃期，）和上海中心大厦），武汉绿地中心大厦（636 m圳平安国际金融中心（660 m年底，统计结果级的超高层建筑。
截至2015632 m）为代表的一系列600 m（105栋，其中中国有300m的超高层共210表明世界范围内在建和已建成超过栋），这表明我国372的阿拉伯联合酋长王国（50%栋（达），远超出排名第这对我国超高层结构的设计和施工技术提已成为世界上超高层数目最多的国家。
出了更高的要求。
2 总体模型总体模型由承台板、核心筒、外框柱和连接构件四部分组成，各部分均采用竹材，形成如图1所示的超高层结构模型，沿高度方向将结构均匀划分为高度为125mm的8个区段。
模型固定在组委会提供的300mm×300mm的承台板上，采用热熔胶固定。
大赛将提供以下材料，用于制作模型。
竹材表2.1 竹材规格及数量竹材规格竹材名称，抗拉强度60MPa。
10注：竹材力学性能参考值：弹性模量1.0×MPa4 502直尺、三角尺、量角器铅笔橡皮擦承台板胶水粘着剂明星火速胶砂纸切割刀平面图(a)25mm高度下部预设卡槽75mm内边长91mm外边长8mm厚度承台板130立面图(b)mm)(单位：1 图模型示意图2.1 承台板。
20mm承台板标准尺寸300mm×300mm，厚度。
承台板板面标高定义为±0.00 核心筒2.2个区段（或层），每个区），共8（允许误差核心筒高度为1000mm+5mm，厚度25mm段（层）高度为125mm，位于承台板正中央，承台板中央设有高度的卡槽用以提高核心筒的整体工作性能。
全国大学生结构设计竞赛赛题
第十届全国大学生结构设计竞赛赛题大跨度屋盖结构1 赛题背景随着国民经济的高速发展和综合国力的提高，我国大跨度结构的技术水平也得到了长足的进步，正在赶超国际先进水平。
改革开放以来，大跨度结构的社会需求和工程应用逐年增加，在各种大型体育场馆、剧院、会议展览中心、机场候机楼、铁路旅客站及各类工业厂房等建筑中得到了广泛的应用。
借北京成功举办2008奥运会、申办2022冬奥会等国家重大活动的契机，我国已经或即将建成一大批高标准、高规格的体育场馆、会议展览馆、机场航站楼等社会公共建筑，这给我国大跨度结构的进一步发展带来了良好的契机，同时也对我国大跨度结构技术水平提出了更高的要求。
2 总体模型总体模型由承台板、支承结构、屋盖三部分组成（图-1）。
图-1 模型三维透视示意简图2.1 承台板承台板采用优质竹集成板材，标准尺寸1200mm×800mm，厚度16mm，柱底平面轴网尺寸为900mm×600mm，板面刻设各限定尺寸的界限：（1）内框线：平面净尺寸界限，850mm×550mm；（2）中框线：柱底平面轴网（屋盖最小边界投影）尺寸，900mm×600mm；（3）外框线：屋盖最大边界投影尺寸，1050mm×750mm。
承台板板面标高定义为±0.00。
图-2 承台板平面尺寸图2.2 支承结构仅允许在4个柱位处设柱（图-2中阴影区域），其余位置不得设柱。
柱的任何部分（包括柱脚、肋等）必须在平面净尺寸（850mm×550mm）之外，且满足空间检测要求。
（即要求柱设置于四角175mm×125mm范围内。
）柱顶标高不超过+0.425（允许误差+5mm），柱轴线间范围内+0.300标高以下不能设置支撑，柱脚与承台板的连接采用胶水粘结。
2.3 屋盖结构屋盖结构的具体形式不限，屋盖结构的总高度不大于125mm（允许误差+5mm），即其最低处标高不得低于0.300m，最高处标高不超过0.425m（允许误差+5mm）。
结构大赛补充说明一
附件： 2012年第六届全国大学生结构设计竞赛关于赛题部分条文的说明与答疑1. 关于赛题3.2节中“（1）平面尺寸要求”说明为了保证建筑面积要求，柱与确定模型楼面边界的边梁的水平投影必须在图1阴影区域内。
模型各个楼层（含吊脚层）除柱脚节点区域外的任意构件以及所有安放的配重均不得超出模型外包尺寸限制，即240mm 240mm ⨯≤⨯L L 。
图1.柱与边梁水平投影区2. 关于赛题3.2节（2）中“…，其净高范围内不得设置任何侧向约束”的解释 本条文中“…，其净高范围内不得设置任何侧向约束”指的是模型中各柱（包含吊脚层各柱与楼面层各柱）的净高范围内不得设置任何侧向约束。
即在柱净高范围内的柱身不得有任何侧向约束，柱在任何方向上的计算长度均不得减小。
3．关于赛题3.3节建筑使用要求的说明楼层之间（底部吊脚层除外）不得设置任何妨碍房屋使用功能的构件，要求在每个楼层中应有一个000200mm 200mm 200mm L L h ⨯⨯≥⨯⨯立方体空间，该空间内不得有任何构件穿过。
底部吊脚层亦不得设置空间支撑,吊脚层内任何构件（含柱脚）的水平投影必须在底板限制区域内，底板限制区域如图2阴影区域所示。
图2.底板限制区域4．模型楼面制作要求模型允许不制作楼面，楼面开洞的区域亦不影响楼层面积的计算，但必须保证各楼层配重在规定时间内顺利地放置于楼面标高处。
安装规定时间及超时处罚措施详见本通知第12条。
5．关于模型总高，层高，净高的附加说明模型应满足赛题中对模型总高、层高、净高的要求。
计算模型总高、层高、净高时，柱脚处柱高计算起点取AB的中点C，如图3所示。
模型总高取模型顶层受力构件的标高最高处到C点的竖向距离。
图3.柱脚处柱高起算点图4.梁柱节点区域图5.柱脚节点区域6.梁、柱、支撑等结构构件的连接构造要求支撑，拉条等构件只能在梁柱节点区域内与梁、柱连接，连接构造（如梁加腋、柱外伸牛腿、以及斜向构件与梁柱节点相交的其他构造）必须设置在梁柱节点区域内，梁柱节点区域如图4虚线范围所示（单位:mm）。
第六届全国大学生结构设计竞赛计算书——广西科技大学(筹)
6 顶层配重及加载计划.....................................................................................20 7 结论.................................................................................................................21 8 参考文献.................................................................................................吊脚楼是渝、湘、鄂、川、黔、桂毗邻地区少数民族普遍使用的一种建筑形式，是 山地建筑特有的城市设计风格，通过吊脚楼处理手法，既解决了山地高差较大的人流组 织，又能减少工程土石方开挖量。吊脚楼多依山就坡而建，顺应山势和河岸坎坡的复杂 地形，最大限度地利用空间，以吊脚之高低来适应地形之变化。但这类建筑易于遭受到 地震、大雨诱发泥石流、滑坡等地质灾害是这种建筑的天敌。本次结构设计竞赛以吊脚 楼建筑抵抗泥石流、滑坡等地质灾害为题目，具有重要的现实意义和工程针对性。
1.1 设计思路...............................................................................................................................................1 1.2 方案演化...............................................................................................................................................3 1.3 最终方案...............................................................................................................................................4
第六届全国大学生结构设计竞赛作品
第六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 设计思路 (1)1.2 方案演化 (3)1.3 最终方案 (4)2 模型建模及主要计算参数 (8)2.1 有限元模型建立 (8)2.2 荷载布置方案 (8)2.3 结构分析假定 (9)2.4 铅球冲击荷载计算 (9)3 模型受荷载分析及截面验算 (11)3.1 结构静力分析 (11)3.2 结构截面验算 (11)4 节点构造 (15)4.1 支座节点构造 (15)4.2 梁柱节点构造 (15)5 材料性能分析及参赛模型加工 (17)5.1 材料性能分析 (17)5.2 模型加工图 (17)5.3 参赛方案模型截面规格 (18)6顶层配重及加载计划 (20)7 结论 (21)8参考文献 (22)图表目录图1.1 参赛方案各演化阶段模型加载后实物图 (5)图1.2参赛方案模型实体效果图及实物图 (6)图1.3 参赛方案模型3D效果图 (7)图1.4 参赛方案模型结构构件尺寸详图 (8)图2.1 参赛方案模型结构有限元模型 (9)图2.2 参赛方案模型楼层荷载布置图 (10)图2.3 参赛方案模型的时间——力时程曲线图 (11)图3.1 参赛方案模型轴线编号简图 (12)图3.2 参赛方案模型1级加载各构件应力图 (13)图3.3 参赛方案模型2级加载各构件应力图 (14)图3.4 参赛方案模型3级加载各构件应力图 (15)图4.1 参赛方案模型支座节点实物图 (16)图4.2 参赛方案模型梁柱关键节点实物图 (17)图4.2 参赛方案模型结构件标号图 (19)表5.1 参赛方案模型构件表 (20)1 结构选型吊脚楼是渝、湘、鄂、川、黔、桂毗邻地区少数民族普遍使用的一种建筑形式，是山地建筑特有的城市设计风格，通过吊脚楼处理手法，既解决了山地高差较大的人流组织，又能减少工程土石方开挖量。
吊脚楼多依山就坡而建，顺应山势和河岸坎坡的复杂地形，最大限度地利用空间，以吊脚之高低来适应地形之变化。
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4．模型的加载与测量
4.1.加载装置：加载台座，配重钢板（18cm ×18cm × 0.5cm ），撞击质量球( 3kg )，前撞 击板，后固定板，螺杆，螺栓。
4.2.测量装置：卷尺，电子称，加速度传感器，记号笔。
图 4.1.加载台座示意图
○1 ——不锈钢半圆滑槽；厚度5mm ，内半径为 60mm ，与水平成 30°角，要求滑槽内壁
光滑，尽量减少质量球下落时摩擦损失。
○2 ——质量球；采用 3kg 铅球，直径为 95mm ± 5mm 。要求质量球滑至滑槽末端时，球心
标高与一层楼面标高相差不超过 5mm 。
○3 ——钢架；采用缀板连接两根槽钢（型号 20b ）形成格构式钢柱，用于支撑滑槽，并
保证加载台座在平面内外的刚度以及稳定性。
模型部分（含部分加载装置）
配重 M1
配重 M2 配重 M2 后固定板 螺杆
螺杆
加速度传感器
前撞击板
θ
硬橡胶
θ
钢底座
加载台座
不锈钢半圆滑槽
钢架 A
钢架 B
图 2.1.第六届全国大学生结构设计竞赛赛题简图
3．模型要求
配重 M1
要求平整，且与后 固定板端头有效接 触面积不小于 2cm2
配重 M2 配重 M2
模型平面尺寸要求示意图后固定板Fra bibliotek前撞击板
硬橡胶
底板
q
图 3.1.模型要求示意图
要求平整，且与前 撞击板端头有效接 触面积不小于 2cm2
允许固 定区域
底板示意图
图 3.1 模型设计参数取值表
q
30 o
L0
> 20cm
——
H
99 ±1cm
L
< 24cm
——
h
22 ± 0.5cm
M1
20kg ~ 36kg
相对于地震、火灾等灾害而言，重庆地区由于地形地貌特征的影响，出现泥石流、滑坡等 地质灾害的频率更大。因此，如何提高吊脚楼建筑抵抗这些地质灾害的能力，是工程师们应该 想方设法去解决的问题。本次结构设计竞赛以吊脚楼建筑抵抗泥石流、滑坡等地质灾害为题目， 具有重要的现实意义和工程针对性。
2．赛题概述
本次竞赛的题目考虑到可操作性，以质量球模拟泥石流或山体滑坡，撞击一个四层的吊脚 楼框架结构模型的一层楼面，如图 2.1 所示。四层吊脚楼框架结构模型由参赛各队在规定的时 间内现场完成。模型各层楼面系统承受的竖向荷载由附加配重钢板实现。主办方提供器材将模 型与加载装置连接固定（加载台座倾角均为θ = 30o ），并提供统一的测量工具对模型的性能 进行测试。
注：配重为规定尺寸的
钢板，用来模拟楼面均
布荷载，配重钢板具体
hj
34 ±1cm
M2
2.527kg
规格与安装详见 4.3
一层楼面不再附加配
h0
> 20cm
M3
模型一层加载装置质量 重，加载装置质量以现
场量测值为准 。
3.1.模型的楼层数：模型为四层吊脚楼（一层吊脚层+三层建筑使用层），模型应具有 4 个楼面（含顶层屋面），每一个楼面的范围须通过设置于边缘的梁予以明确定义。
第六届全国大学生结构设计竞赛赛题
1．命题背景
吊脚楼是我国传统山地民居中的典型形式。这种建筑依山就势，因地制宜，在今天仍然具 有极强的适应性和顽强的生命力。这些建筑既是我中华民族久远历史文化传承的象征，也是我 们的先辈们巧夺天工的聪明智慧和经验技能的充分体现。
重庆地区位于三峡库区，旧式民居中吊脚楼建筑比比皆是。近年来的工程实践和科学研究 表明，这类建筑易于遭受到地震、大雨诱发泥石流、滑坡等地质灾害而发生破坏。自然灾害是 这种建筑的天敌。
亦不大于 40cm 。
○7 ——钢架底座；采用 20cm 钢板，以保证加载台座的稳定。
4.3.模型的安装 配重 M1
配重 M2
配重 M2 硬橡胶
后固定板
螺杆 螺杆
前撞击板
钢底座
图 4.3.模型安装示意图
○1 ——模型与钢底座的连接
各队在主办方工作人员监督下统一将结构模型与底板连接。选手入场后，将底板用 4 颗螺 栓固定于底座上。
3.2.几何尺寸要求 (1)平面尺寸要求：建筑模型楼层净面积 L0 × L0 ≥ 20cm × 20cm ,建筑模型外包面积 L × L ≤ 24cm × 24cm 。与撞击方向垂直的模型立面柱子的轴心距为 22cm ± 0.5cm 。 (2)竖向尺寸要求：楼面层层高 h = 22cm ± 0.5cm ,楼面层净高 h0 ≥ 20cm 。吊脚层长柱高度 = hj 34cm ±1cm ，其净高不得小于 31cm ，净高范围内不得设置任何侧向约束。柱脚加劲肋不影 响计算楼层高度。模型总高= 度 H 100cm ±1.5cm 。 (3)其他尺寸要求：竖向承重构件允许变截面，但需保持竖向承重构件上下连续，所有受 力构件截面长边（或者直径）均不得大于 2.5cm 。 3.3.建筑使用要求：楼面层需满足基本的建筑使用要求，应具有足够的承载刚度,楼面层 配重放置于楼面几何中心处。在模型内部，楼层之间（底部吊脚层除外）不能设置任何妨碍房 屋使用功能（指建筑使用空间要求）的构件。 3.4.模型固定及加载要求 (1)模型固定要求:结构模型固定于 33cm × 33cm 的正方形底板上，结构底部固定点位置必须 在底板上的限制区域内，不得越界。各队在主办方监督下统一安装底板，模型底部可以使用由 主办方提供的热熔胶与底板连接，也可自行使用 502胶水连接（除此以外不得使用超出规定的 其他材料或者工具）。连接时，不允许对底板做任何开洞，切割，打磨，刮擦。柱脚埋入热熔 胶区域不得超过1cm （注意：因模型底部固定而增加的质量，需计入模型自重）。 (2)模型加载要求：模型一层楼面承受撞击，前撞击板和后固定板必须与结构竖向承重构 件在一层楼面区有效接触。一层楼面与撞击方向垂直的两个立面需保持平整，不得妨碍前撞击 板和后固定板的安装。前撞击板和后固定板与一层楼面处的竖向承重构件的总有效接触面积不 得小于 4cm2 。（详见图 4.3.2）
钢架柱脚
钢架 A
图 4.2.钢架示意图
○4 ——水平段滑槽；为防止质量球回弹，二层撞击结构模型，故水平段滑槽需与水平线
成 3°夹角，滑槽末端应垫高10mm 。
○5 ——钢底座；与水平成 30°角，斜面采用四根螺栓与结构模型的底板相连，右侧采用
四根同规格螺栓与加载台座相连。
○6 ——斜滑槽与水平滑槽圆角；为减少质量球下滑能量损失，该圆角半径不小于 30cm ，