全国大学生结构设计竞赛赛题

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。

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??30o），并提供统一的测量工具对模型的性能进行测试。

模型部分（含部分加载装置）

加载台座

配重M1 配重M2

加速度传感器

配重M2 后固定板

螺杆 螺杆

不锈钢半圆滑槽

前撞击板

?

钢架A 钢架B

硬橡胶

?

钢底座

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

配重M2

模型平面尺寸要求示意图

配重M2

后固定板 前撞击板

要求平整，且与后固定板端头有效接触面积不小于2cm2

硬橡胶

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

q

图3.1.模型要求示意图

底板示意图

图3.1模型设计参数取值表 q H 30o L0 ?20cm < 24cm —— 99?1cm L —— h hj 22?0.5cm M1 M2 M3 20kg~36kg 34?1cm ?20cm 2.527kg 注：配重为规定尺寸的钢板，用来模拟楼面均布荷载，配重钢板具体规格与安装详见4.3 h0

一层楼面不再附加配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。

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）