1、重慶大學(xué)第十七屆大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計競賽賽題山地輸電塔模型設(shè)計與制作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期以來受到廣大學(xué)者及設(shè)計人員的密切關(guān)注。圖1輸電塔2 模型概述要求設(shè)計并制作一個山地輸電塔模型（以下簡稱“模型”），模型柱腳固定于400mm400mm15mm（長寬厚）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、“高掛點(diǎn)”

2、1 個用于懸掛導(dǎo)線。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應(yīng)掛點(diǎn)上，如圖4 所示。加載前，將底

3、板卡扣在承臺板上，按如圖所示方式掛上3 根導(dǎo)線（導(dǎo)線 1、2、6）、共 9個加載盤，此時為“空載”階段。一、二級加載均為掛線荷載，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，各參賽隊使用的材料僅限于組委會提供的材料。（ 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）提供長度為 200mm 高強(qiáng)尼龍繩（ 2mm 粗） 3 段，綁扎在低掛點(diǎn)、

4、高掛點(diǎn)上（綁扎方式自定），用于模型和導(dǎo)線掛鉤之間的連接，要求 繩不能沿桿件滑移超過 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）設(shè)在導(dǎo)線總長（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）各參賽隊稱重后不能對模型再做任何操作，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）模型制作過程中，參賽隊員應(yīng)注意對模型部件、半成品等進(jìn)行有效保護(hù)，期間發(fā)生的模型損壞，各參賽隊自行負(fù)責(zé)，并不得因此要求延長制

5、作時間。（ 8）模型制作完成后， 對模型（含高強(qiáng)尼龍繩） 進(jìn)行稱重，得到模型質(zhì)量， 記為 M 0（精度 0.1g）。（ 9）加載時，每個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） 加載時間：根據(jù)科協(xié)相關(guān)工作人員與參賽隊員的協(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） 二次申請材料：若第一個模型做完后材料不足，參賽隊伍可以通過向相關(guān)工作人員提供加載前的模型圖片、加載時間

6、以及所需材料清單（含規(guī)格） ，二次申領(lǐng)材料（僅限竹材 ）。6 加載與測量6.1 加載前稱重、外觀檢測及安裝（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，并對導(dǎo)線長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，可通過在檢測臺上旋轉(zhuǎn)模型底板到規(guī)定最大角度（ 45），觀察“觸碰桿”是否移動確定；高掛點(diǎn)在底板面上投影位置及豎向位置的檢測，同樣可通過“觸碰桿”方式確定。低掛點(diǎn)和高掛點(diǎn)位置的檢測方式如圖 5 所示，允許 5mm 的誤差。（3） 模型及

7、導(dǎo)線檢測合格后，進(jìn)行加載準(zhǔn)備（各參賽隊自行操作）：將底板卡扣在承臺板上，掛上3 根導(dǎo)線及加載盤。（4） 若 3 根導(dǎo)線在承臺板面上的投影出現(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 一級加載（1） 各參賽隊 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，該級放置砝碼總質(zhì)量計為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 二級加載（1） 一級荷載保持，對剩余 2 根指定導(dǎo)線上所有加載盤內(nèi)放置砝碼，該級放置砝碼總質(zhì)量計為 M 2，如圖 6 所示。（2） 加載完成 停留 10s 后，若模型未失效，

8、則加載成功。圖 5第一級加載示意圖 6第二級加載示意6.4 模型失效評判及罰則加載過程中，若出現(xiàn)以下情況，則終止加載，本級加載及后續(xù)級別加載成績?yōu)榱悖海?1）加載過程中，模型結(jié)構(gòu)發(fā)生整體傾覆、垮塌；（ 2）加載過程中，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。無特殊情況下（是否特殊情況由專家組判定） ，每個參賽隊的安裝和加載時間（含模型固定在底板的準(zhǔn)備時間）應(yīng)在10 分鐘內(nèi)結(jié)束，若超過此時間，每超過1 分鐘，總分扣去 2 分，扣分累加。7 評分標(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)場講解： 5 分（4） 加載表現(xiàn)

9、分值： 80 分，其中一級加載30 分，二級加載 50 分7.2 評分細(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、美觀性和實(shí)用性等進(jìn)行評分。（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)行評分。（3） 現(xiàn)場講解分（ Ci ）：滿分 5 分由專家組根據(jù)隊員現(xiàn)場的內(nèi)容表述、邏輯思維 等進(jìn)行評分。（4） 加載表現(xiàn)分（ Di ）：滿分 80 分i.第一級加載成功，計算各參賽隊模型的單位承載力：k1i= M1i / M0i 。其中， M1i 為該級懸掛 砝碼總重 ，M0i 為該級加載成功時的 模型總質(zhì)量（含尼龍繩）。k1i 最高的參賽隊得 30 分（滿分），記為 k1max；其他參賽隊得分30*k1i / k1max。ii.第二級加載成功，計算各參賽隊模型的單位承載力：k2i = M2i / M0i 。其中， M2i 為該級懸掛 砝碼總重（不含第一級） ，M0i 為該級加載成功時的 模型總質(zhì)量 （含尼龍繩）。K2i 最高的