2016年第七届黑龙江省大学生结构设计竞赛赛题.pdf

1 附件 1： 龙门式起重机 模型制作与测试 1、 选题背景 龙门式起重机 （ gantry crane） 是桥式起重机的一种 变形 ， 俗称 龙门吊 、 龙门起重机 龙门式起重机 是门式起重机的象形说法 主要用于室外的货场、料场货、散货的装卸作业整体 结构像门形框架，承载主梁下安装两条支脚，可以直接在地面的轨道上行走，主梁两端可以具有外伸悬臂梁龙门式起重机具有场地利用率高、作业范围大、适应面广、通用性强等特点，在港口货场得到广泛使用 如图 1 所示的 桁架梁 式龙门起重机是 由 角钢或工字钢焊接而成 的 ，优点是造价低，自重轻，抗风性好但是由于焊接点多和桁架自身的缺陷，桁架梁也具有挠度大，刚度小，可靠性相对较低，需要频繁检测焊点等缺点适用于对安全要求较低，起重量较小的场地 图 1 单梁桁架门式起重机 2、竞赛模型 概述 使用竹条和胶水制作一 龙门式起重机 结构，下部具有至少长 600mm，宽 350mm 的立面空间， 将 在 顶部梁的中央悬挂一 质量 为 10Kg 的 加载配重 ，要求结构在此工况下 不发生破坏 模型采用竹条 材料制作， 现场完成 模型 的 制作并加载。

模型制作 竹条 材料 、 502 胶水、砂轮机、 加载 配重及挂钩 由承办方提供， 其他 制作工具 由参赛队自带 2 3、模型要求 模型在重力作用下与加载平面接触，此时 模型的正面投影应在如图 2 所示阴影范围之外 在加载平面上有一 600mm*350mm 的 矩形 区域 ， 该区域不能有任何构件 该矩形区域紧贴加载平面，之间没有缝隙 ， 矩形区域 下部不能有拉条等结构 构件 加载平面F30 0 30 0模型35060 0此区域不能有结构图 2 限定 范围 及加载示意图 我们将准备一个 如图 3 所示的 外轮廓 投影大小 刚好 是 600mm*350mm 的检测用长方体 长方体将在 模型 验收时 推 入 该区域 ， 如果无法 推 入则视为模型不 符合要求 图 3 下部净空间及挠度 检查示意图 模型 加载配重 检测用 长方体 凹槽 3 4、加载 方式 模型直接放置在 加载平面上 ， 加载平面是水平的 模型与加载平面 相互独立 ， 不能粘接 加载平面上 将 放置一张 A0 图纸，以保证结构与加载平面之间有一个 统一 的摩擦系数 模型加载采用悬挂重物 的方式 进行加载，力 F 的 方向竖直向下 。

如图 2 所示， 加载位置是 正面投影 矩形 限制 区域 的中线位置 模型的高度、长度、跨度以及具体的结构形式均不做任何限制，只要保证符合图 3 所示的挠度检查要求即可可 以出现如图 2 所示的不对称情况 ，变截面 、变高度、变宽度、梁式结构、张拉结构、桁架结构 、预应力结构 等等 都是允许的 模型必须保证 挂钩能顺利挂在 模型 加载位置 ， 参赛队需根据挂钩 对 加载点进行设计 ， 保证挂钩顺利悬挂 结构构件不能妨碍悬挂挂钩和 配 重 ， 模型制作过程中会提供几个挂钩 供 参赛队伍试挂如果出现不能实现加载，无法记录成绩的问题，责任 由参赛队自负 竞赛所使用挂钩如图 4 所示 的 膨胀螺栓吊钩 5 . 0 m m2 8 m m5 . 0 m m5 . 5 m m图 4 加载挂钩 5、失效评判 模型在进行加载时， 模型的失效分为部分失效和整体失效 出现下列任一情形则判定为模型 整体失效 ，不能继续加载 ，成绩记为零分： （ 1） 在 加载阶段，整体结构出现垮塌 或侧倒 ，无法完成加载； （ 2） 出现违反竞赛规定的其它状况，具体由评委讨论决定 出现下列情形判定为 部分失效 ： （ 1） 整体没有破坏，但模型出现明显的变形， 构件发生过大的挠度 ，导致 挂上重物后无法 推 入长方体 的 情况。

（ 2） 出现违反竞赛规定的其它状况，具体由评委讨论决定 4 6、模型材料 及工具 (1)竹材：用于制作结构构件竹材规格 见表 1 表 1 竹材规格及 价格 竹材规格 价格 （元 /根） 说明 900*2*2mm 0.55 供应单位信息附于本文最后 900*3*2mm 0.65 900*3*3mm 0.75 900*3*6mm 1.35 900*1*6mm 1 注：竹材力学性能参考值：弹性模量 1.0×104MPa ，抗拉强度 60MPa (2)502 胶水， 用于模型结构构件之间的连接 ， 502 胶水由 承办 学校提供，参赛队 不得 自带 502 胶水 (3)制作工具： 参赛队需自行携带制作工具， 可以对材料进行任意机械加工（切、削、剪、磨等均可）， 但所携带的工具不能改变材料 的 力学性能 承办方提供 砂轮机等公用设备 7、验收 过程 （ 1）对 参赛队 的模型尺寸进行测量 如图 3 所示 将 正面投影大小刚好是 600mm*350mm的检测用长方体 推 入模型内部 如果能顺利 推 入则尺寸合格，如果不能 推 入则参赛队 应 立即对模型 进行修改 ； （ 2） 标识加载位置 。

检测用长方体的中轴线已在长方体上画出 ， 根据中轴线在模型上 的位置 使用记号笔标识出加载点的位置 参赛作品可以是不对称的，长方体 推 入后可以 在其中任意移动 ，但参赛队应该 在长方体和模型之间 留有一定距离，保证加载时能再次 推 入长方体 ； （ 3） 模型进行称重 ， 得到质量 M（单位：克） ， 精确到小数点后 1 位 ； （ 4） 完成以上操作后将模型收库存放 ； 注 ： 以上过程由各队自行完成，赛会人员负责监督、标定测量仪器和记录如在此过程中出现模型损坏， 责任 由参赛队伍自己承担 8、 加载 步骤 （ 1）得到入场指令后，迅速将模型运进场内，安放 在 加载 台上 （ 2） 在安装模型同时 参赛队代表进行 2min 陈述，之后评委提问，参赛队员回答问题 （ 3）进行加载 将 10Kg 的加载 配重 一次性全部 悬挂在之前标识的加载位置 ， 双手完全松开后开始计时 ， 10 秒时结构未坍塌 则 算 加载 成功 5 （ 4）测试 挠度 如图 3 所示， 将测试用长方体 推 入模型内部，如果能 推 入则 挠度 合格，如果不能 推 入则按 挠度不符合要求 处理。

推入检测 用长方体 时，长方体 不能和结构以及加载配重相接触 如果推入 时结构坍塌或侧倒则 按 挠度不符合要求 处理 长方体上开有凹槽，参赛队无需担心长方体被加载配重卡住的问题 注 ： 为避免争议， 以上 所有 过程参赛队自行 进行 9、 评分标准 9.1 总分构成 结构 模型 评分按总分 100 分计算，其中包括： 计算书及设计图 10% （共 10 分） 现场表现 10% （共 10 分） 加载表现评分 80% （共 80 分） 9.2 评分细则 9.2.1. 计 算书及设计图 计算内容的完整性 (共 6 分 ) 图文表达的清晰性、规范性 (共 4 分 ) 9.2.2 现场表现 现场陈述 (共 10 分 ) 9.2.3 加载表现评分 设 Mmin为所有完成加载模型的 最低 结构质量 （包括未失效模型和部分失效模型） ，第 i参赛组模型加载表现分 Ki的计算方式如下 ： 模型未失效： Ki = MminMi×80 模型部分失效： Ki = MminMi×80×50% 2016 年第七届 黑龙江 省 大学生结构设计竞赛组委会 附： 竹材供应单位 ： 杭州邦博科技有限公司，王军龙： 130 8280 6354 地址 :杭州市文一路 310 号中竹大厦国家林业局竹子研究开发中心 黑龙江省结构设计竞赛 群： 417594516 6 黑龙江省大学生结构竞赛指导老师，您好，非常感谢您的信任与支持！ 一、结构竞赛专用竹材规格及价格如下： 1、集成竹 900*2*2mm,0.55 元／支，数量：（）支； 2、集成竹 900×3×2mm,0.65 元 /支，数量：（）支； 3、集成竹 900×3×3mm,0.75 元 /支，数量：（）支； 4、集成竹 900×1×6mm,1 元 /支，数量：（）支； 5、集成竹 900×3×6mm,1.35 元 /支，数量：（）支； 二、发票台头： 三、收件人姓名： 四、： 五、收件人详细地址： （款到发货，支持货到付款，运费到付，默认货少发顺丰或量大发德邦物流，请明确选择物流方式！） 王军龙 130 8280 6354 。