长安大学结构设计大赛赛题_竹质塔结构.doc
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1、 1 / 7大学生结构设计竞赛赛题大学生结构设计竞赛赛题竹质塔结构模型设计、制作与测试竹质塔结构模型设计、制作与测试1. 竞赛模型竞赛模型设计能够承受一定的竖向荷载和水平地震作用的竹质塔结构模型,具体结构形式不限,可为四根、六根或八根柱组成的框架式空间结构,也可为其他结构。模型包括小振动台系统、上部塔结构模型和塔顶铁块三个局部,铁块通过热熔胶固定于塔顶,塔结构模型由参赛选手制作,并通过螺栓和竹质底板固定于振动台上,图 1 给出了一示意性结构图。图 1 模型立面示意图(单位:mm) 2.2. 模型要求模型要求2.12.1 几何尺寸要求:几何尺寸要求:(1) 底板:塔结构模型用胶水固定于模型底板上
2、,底板为330mm330mm8mm 的木板如图 2 所示,底板用螺栓固定于振动台上。(2) 模型大小:模型总高度应为 900mm,允许误差为3mm。总高度为模型 2 / 7底板顶面至塔顶(模型顶面)上外表的垂直距离,但不包括塔顶铁块的高度。模型顶面为平面,应满足平安放置铁块的要求。模型底面尺寸不得超过220mm220mm 的正方形平面,塔顶不得小于 150mm150mm 的正方形平面,即整个模型需放置于该正方形平面围,可为等截面结构也可为变截面结构,模型底面外轮廓与底板边缘应有足够的距离以保证螺栓能顺利紧固。模型的主要受力构件应合理布置,整体结构应表达“创新、轻巧、美观、实用的原那么。图 2
3、模型底板示意图(单位:mm)2.22.2 模型及附加铁块安装要求:模型及附加铁块安装要求:(1)利用热熔胶将附加铁块固定在塔顶上,可在顶层设置固定铁块辅助装置,但辅助装置和铁块不能超出塔顶围且不能直接跟柱接触。(2) 提供的铁块为底边 150mm 高 50mm 的长方体,重量约为 8.83 kg。3.3. 加载设备介绍加载设备介绍结构模型采用第二代改良型 WS-Z30 小型精细振动台系统进展模拟水平地震作用的加载,考察模型承载力。振动台系统的主要组成局部及相关参数信息如下:水平振动台水平振动台:型号:WS-Z30-50指标:水平台尺寸:50638022mm,荷载:30kg,重量:11.5kg,
4、材料:铝合金 LY12。 3 / 7功能:承载实验模型。激振器激振器:型号:JZ-50指标:工作频率:0.53000Hz,最大位移:8mm,激振力:500N,重量:28kg功能:使水平台振动图 3 水平振动台和激振器图 4 功率放大器功率放大器功率放大器:型号:GF-500W指标:失真度:1%,噪声: 10mV,输出阻抗:0.5,工作频率:DC10000Hz,输出电流:25A,输出电压:25V,功率:500VA,供电电压:220VAC,尺寸:44x48x18cm,重量:18g功能:为激振器提供输出功率4.4. 加载与测量加载与测量4.14.1 输入地震波:输入地震波: 图 5 竞赛加载所用的基
5、准输入波32s本次竞赛采用振动台单方向加载,通过输入实测地震动数据模拟实际地震 4 / 7作用。振动台输入的地震波取自 2008 汶川地震中什邡八角站记录的 NS 方向加速度时程数据,原始记录数据点时间间隔t为 0.005s,即数据采样频率f为200Hz,全部波形时长为 205s,峰值加速度 581gal。截取原始记录中第10s42s 区间的数据,并通过等比例调整使峰值加速度放大为 1000gal,作为本次竞赛加载所用的基准输入波,如图 5 所示。4.24.2 荷载施加方式:荷载施加方式:由于加载设备限制,模型试验仅在单一水平向施加地震作用,模型的抗侧体系应在计算书中阐述清楚。试验时模型放置方
6、向按照安装底板标识(A 或 B,如图 2 中所示) ,通过抽签挑边确定。竞赛加载共分三级进展。在三级加载中,通过控制加载设备输入电压和地震波数据采样频率获得具有不同输出峰值加速度和不同卓越频率的地震波,以全面检验模型对于不同强度和频谱成分地震波作用下的承载能力。加载时功率放大器的增益(Gala)旋钮统一调至 90 度标识,此时三级加载的设备输入电压和数据采样频率控制值如下表所示:加载等级输入电压采样频率加载时间台面最大加速度参考值第一级0.4V200Hz32 秒0.353g第二级0.6V250Hz26 秒0.783g第三级0.7V300Hz21 秒1.130g注:上表中的台面最大加速度参考值通
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