结构创新大赛加载单元赛题

附件1结构创新大赛加载单元赛题——空间无推力拱结构1、竞赛模型参赛模型为空间无水平推力拱结构，拱由竹质杆制作，结构其余部分由木质杆制作，具体结构形式（腹杆布置）不限。2、模型要求（1）空间无推力拱要求净跨度L=800mm，两端各有80mm的搭接长度以便稳固搁置于加载台上，整个结构总长度L’=960mm。（2）空间无推力拱结构由木质材料制成。拱中任一横截面最大宽度b均不得超过200mm，且均不得小于60mm。构造形式方面无其他限制。（3）组成拱结构的杆件连接可采用胶水粘接、螺栓连接或者钉子连接。钉子连接可如下图1示意。图1钉子及螺栓连接示意图（4）空间无推力拱结构跨中区域底面需要至少有两根水平弦，供加载时悬挂加载重物。（5）不得将两根或多根木杆粘结在一起形成更大截面的组合杆件进行承载。（6）在杆件连接节点处不得设置被连接杆件以外的杆件用以加强结点。违规的节点如图2所示。3、模型制作材料竞赛期间，承办方将统一采购并为各队提供如下材料及工具用于模型制作。（1）木材：截面尺寸为8mm×8mm的正方形截面桐木杆，单根1.2m，每队共5根;截面尺寸为8mm×8mm的正方形截面竹杆，单根1.2m（模型制作时可截断），每队共2根。图2违规的节点连接示意图（2）胶水：使用数量无限制。（3）钉子：小钢钉，每队共计20枚。（4）螺栓：M1的螺栓及螺母各12个。（5）制作工具：每队配给3根锯条、2把美工刀、1把尖嘴钳，1把锤子、1把量尺、砂纸若干。材料及工具按照上述规定实行定量配给供应，一旦发生因制作失误导致的材料不足，不得要求增加材料。螺栓打孔用手电钻及钻头建议各队自备。4、每队参赛人数规定每队参赛人数规定为3人。5、比赛时间模型制作试件定于2014年12月6日上午8:00至11:30，当日下午13:00开始加载评比。6、加载过程6.1加载步骤采用在空间无推力拱系杆中点悬挂配重集中力的方式考核各队模型的承载力。在系杆中点布置两个细铁丝加载索，加载索下方悬挂一个加载桶，通过在桶内加砝码的方式对空间无推力拱跨中施加集中力。当结构发生破坏时，测出加载桶与其内砝码的总重量，记为M，单位g，作为结构的承载能力。加载示意如图3所示。图3加载方式示意图6.2对于结构破坏的判定当发生以下任意一条现象时即认为空间无推力拱结构破坏，立即停止加载：（1）结构中任意一根骨架杆件发生断裂或屈曲；（2）任意一个节点破坏或杆件间连接发生脱离；（3）空间无推力拱结构整体垮塌。7、评分标准加载前测出各队结构模型总质量，记为W，单位g。各队模型的得分按下式计算：P=M/W，精确到小数点后两位。得分高者优胜。若得分相同比较用时。用时少者优胜。