1、第八屆結構設計競賽決賽試題及評分標準1、賽題名稱體育館屋蓋結構靜力荷重比2、競賽模型競賽模型為體育館屋蓋結構，采用木頭為主要制作材料，具體結構形式不限，但應滿足規定的尺寸范圍。參賽選手設計制作模型包括屋蓋結構、屋蓋與支座連接節點、荷載施加節點三部分，競賽組織方提供屋蓋下部的支撐柱。圖1給出一示意性結構形式（正放四角錐平板網格屋蓋結構）。圖1示意性屋蓋結構3、模型要求屋蓋可以設計為多種形式，如矩形、圓形、多邊形以及不規則圖形等，力求新穎與創新性。設計要求：（1） 屋蓋所覆蓋的空間投影面積不小于為1m2，最大跨度不能小于0.8m；（如圖2所示）（2） 屋蓋結構的高度應在0.3m以內，懸索的高度不受

2、限制；（3） 允許屋蓋向周邊外挑（即支撐柱外部分），凈外挑長度不應大于0.2m；（4） 屋蓋支承在周邊鋼柱上，支承柱共設8根（參賽者可使用少于8根支承柱作為屋蓋支承，但不得多于8根），其具體位置可以按照設計的屋蓋結構形式進行調整。支撐柱采用無縫鋼管制作，鋼管尺寸32mm×3mm，（如圖3所示）。（5） 支座節點，即屋蓋結構如何固定在支承鋼管柱上，請參賽選手自行設計，要求連接節點插入鋼管內的長度不得大于100mm。（提示：支座節點可設計為裝配式可拆卸的形式，可現場方便拆卸，有效減輕屋蓋自重，不可拆卸的支座須計入屋蓋自重）（6） 屋蓋靜載施加點在屋蓋中心0.2m×0.2m（或直

3、徑D=0.2m）范圍內，共4個加載點，要求均勻排列在該區域內，加載點統一設計在在屋蓋結構的下表面，具體加載點的位置、加載節點的設計由參賽人員考慮。（7）參賽選手應在5min內將屋蓋結構安裝在提供的支承鋼柱上。圖2跨度要求示意圖（多邊形、圓形、矩形柱網布置）注：圖2僅給出圓形和矩形柱網布置情況，亦可設置不規則布置形式，但必須滿足最大跨度不小于0.8m要求。圖3鋼管柱示意圖4、加荷方式競賽組織方提供不銹鋼砝碼若干，砝碼重量分別為1kg/個、2kg/個、5kg/個，由參賽者自己施加荷載，砝碼必須掛在預先選定的結構加載點上。每組模型最多施加3個等級的荷載，每級荷載重量、施加點由參賽選手自行確定，每級荷

4、載持荷時間為15s。5、模型制作材料模型制作材料為由組委會統一提供，不得使用組委會指定以外的其它任何材料，否則，一經查實，將直接取消其參賽資格。可選擇材料清單如下：材料類別材料規格備注木桿截面直徑4mm,6mm,8mm,10mm圓木木球節點直徑2cm、4cm、6.6 cm木球懸索拉線2.0號魚線，直徑0.234mm結構膠結構膠的品牌和類型由組委會確定后統一提供6、模型安裝、加載及測試步驟6.1賽前準備A. 模型稱重，丈量尺寸：將制作好的模型（包括與支撐柱的連接節點、加載節點，精度1g），作為考核模型重量的依據。丈量尺寸包括：支座節點內側范圍內的凈跨、支座節點外側的懸挑尺寸、支座節點的長度（精度

5、1mm）。B. 得到入場指令后，迅速將模型固定在提供的支撐柱上，調整好標定測量儀器，準備進行加載。C. 以上過程由各隊自行完成，賽會人員負責監督、標定測量儀器和記錄。如在此過程中出現模型損壞，則視為喪失比賽資格。6.2 加載及測試步驟A. 參賽隊代表進行2分鐘陳述，之后評委提問2分鐘。B參賽隊選派一名選手進行加載（比賽過程中不能變更），每組模型最多施加3個等級的荷載，每級荷載重量、施加點由參賽選手自行確定。施加第1級荷載時，加載手將砝碼掛在預先選定的結構加載點上，持荷時間為15s，結構變形穩定后，記錄位移計上的示數。參賽隊應在30s內確定下一級施加荷載的方案，加載手施加下一級荷載，施加時將砝碼

6、順次疊掛上一級施加荷載的砝碼之下，每級荷載持荷時間為15s，結構變形穩定后，記錄位移計上的示數，直至結構構件、節點破壞或完成3級加載。C. 采用百分表測量結構的撓度變形，共兩個位移測量點，測量屋蓋跨中部位的最大豎向位移，同時記錄。取兩個測點在持荷15s內最大位移的平均值，作為該級荷載下的結構變形值。（精度0.1mm）D. 如在以上過程中出現模型損壞，則視為比賽失敗，參賽組的最大承載力取上一級荷載值。若施加完第3級荷載比賽模型仍未損壞，則參賽組的最大承載力取第3級荷載值。7、評分標準（一）結構評分按總分100分計算，其中包括：A. 結構選型與制作質量 10% （共10分）B. 現場表現 10%

7、（共10分）C. 結構重量 30% （共30分）D. 結構荷重比 40% （共40分）E變形 10% （共10分）（二）評分細則：A. 結構選型與制作質量 （共10分）a結構合理性與創新性 共6分b模型制作美觀性 共4分B現場表現 （共10分）a賽前陳述 共5分b賽中答辯 共5分C結構重量 （共30分）在所有競賽有成績的模型中（至少第1級荷載作用下模型不破壞和撓度不超限），質量最輕者得30分，最重者得10分，其余隊模型的重量分數S1按下式計算：式中：Mmin為重量最輕者的質量，；Mmax為重量最重者的質量；M1為所考察模型的質量，單位g。本項所得分數保留小數點后一位。D結構荷重比 （共40分）所謂荷重比即屋蓋結構承受的最大靜荷載與結構本身的重量的比值。在所有競賽有成績的模型中，荷重比最大者得40分，最小者得15分，其余各隊模型的荷重比分數S2按下式計算：式中：D1為所考察模型的荷重比，Dmax為所有模型中的最大荷重比，Dmin為所有模型中的最小荷重比，單位kg/g；本項所得分數保留小數點后一位。E變形（共10分）結構承受的最大靜荷載所對應的平均豎向位移為基礎。在所有競賽有成績的模型中，平均位移最小者得10分，最大者得5分，其余各隊模型的變形分數S2按下式計算：式中：f1為所考察模型的平均位移，fmax為所有模型中的