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相約山城站在“結構”之巔———我校代表隊獲得第六屆全國大學生結構設計競賽一等獎側記
賽事簡介
“結構”是建筑的靈魂。一年一度的全國大學生結構設計競賽是由教育部、住房和城鄉(xiāng)建設部以及中國土木工程學會主辦的面向各大高校的一場全國性大賽。本屆比賽以“竹質(zhì)吊腳樓框架結構”為題,要求參賽隊設計一個竹質(zhì)四層吊腳框架結構并能承受3kg鋼球分別從 400mm、800mm、1200mm的高度下落時帶來的沖力,完成三級加載。按照賽會提供的計算式,在完成加載的模型中,質(zhì)量大小是衡量成績的重要指標之一。
兩個月在實驗室里揮汗如雨,一次次地報廢重來,忙碌一整天只為修正一個小小的節(jié)點,每天穿梭于實驗室、宿舍和食堂的“三點一線”之間……從酷暑七月到金秋十月,蔡聰繺、沈華杰和陳宗毅三人就這樣日復一日地備戰(zhàn)著土木工程界的 “年度盛宴”———全國大學生結構設計競賽。
196.5g,參賽作品中第二輕,比最重的還輕500g;在50kg的荷載下可以承受得住的最大撞擊力為2910N……在10月27日于“山城”重慶舉行的第六屆全國大學生結構設計競賽中,我校參賽作品《永恒》在幾個重要參數(shù)上表現(xiàn)出明顯優(yōu)勢,最終獲得一等獎、總成績第三名的好成績。
將“偷工減料”進行到底
“每一次實驗都要能夠發(fā)現(xiàn)問題”
在一串讓人引以為傲的參數(shù)背后,是隊員們在實驗室里一次又一次不厭其煩的實驗?!霸谧畛醯氖畮滋炖?,我們都在重復著卷竹皮這個動作”,回憶備戰(zhàn)過程,卷竹皮成了讓蔡聰繺印象最深刻的事情之一。
竹皮是此次結構設計的主要材料之一,蔡聰繺要卷的竹皮可不像我們平時卷紙那么輕松,它們是4根1.1米長的圓柱,整個結構的主要受力桿件,直徑嚴格控制在10mm內(nèi)。由于任何的褶皺都會影響到柱的受力,每一個動作都得格外小心。而制作一根圓柱要由三個人同時來操作,默契成了完成任務的關鍵?!拔覀兊呐浜弦彩怯缮绞臁?,蔡聰繺說,十幾天的努力讓他們卷竹皮的時間由每根十分鐘縮短到七至八分鐘?!爸钦麄€模型的基礎,由于實驗設備不能馬上到位,我們花了很長時間在柱的改良上,制作技巧也隨之改進,為后來的加載成功奠定了基礎。”
指導老師、土建系教師周先齊很看重弟子們的動手能力,“制作結構和施工一樣,對做工都有很嚴格的要求。從結構設計上看,作品之間差別不大,這時候誰的手藝更精準誰獲勝的機會就更大?!睘榱诉_到結構最優(yōu)化,隊員們每天都對手里的作品不斷進行自我否定。在將近兩個月的時間里,他們保持著每一天半一個模型的速度,對每一個模型進行加載測試,而加載后的模型將成為廢品不能再使用。隊員們的工作就是通過實驗發(fā)現(xiàn)存在的問題,如果不能發(fā)現(xiàn)問題,就意味著兩天的工作白做了?!拔覀儽浦约航o自己挑刺,我們的模型不但要能夠承受得住外力的撞擊,還要是最輕的。”在施工建設中,節(jié)省材料意味著增加收益,蔡聰繺他們要做的,就是在不影響受力的基礎上實現(xiàn)最大化的“偷工減料”。
要打“有準備的仗”
“以我為主,方能掌握主動”
在加載裝置還未到來之前,隊員們憑借對規(guī)則的理解對結構進行了一次又一次的改良,終于在8月底等來了加載裝置,但隨之而來的是一次更大的挑戰(zhàn)。3kg的鋼球從120cm高處滾下來所帶來的沖擊力遠超想象,之前設計的結構根本無法承受住這樣大的沖擊力?!斑@對我們來說是一次嚴重的打擊,原先的工作幾乎白做了,我們必須對結構重新進行改造”,實驗失敗讓沈華杰有點沮喪,但在短暫的調(diào)整后,隊員們又重新投入模型的制作中,“有了以前的經(jīng)驗再做就容易多了”。
“影響模型受力的因素非常多,比如,比賽時的材料和我們備戰(zhàn)用的材料會有很大差異、重慶和廈門兩地空氣濕度的差異也會對竹皮性能有較大影響……”,周先齊鼓勵隊員們開闊思維,把各種可能出現(xiàn)的不利因素都考慮進去。
前期充分的準備,讓耗時12個小時、歷經(jīng)一天半的比賽進行得很順利。比賽共分為三個階段,每個階段4個小時。根據(jù)賽會要求,每屆結構設計競賽之前都會有一場說明會,對規(guī)則再做詳細的討論。在說明會后,拉條的抗彎能力被提高了,加載順序也做出了相應的改變。“每個人對規(guī)則的理解都不同,所以肯定會有改動的地方。不過我們的模型經(jīng)過了無數(shù)次實驗的考驗,這樣的改動對我們影響不大?!背渥愕臏蕚渥尣搪斃\他們對比賽中的突發(fā)事件能夠從容應對。不過,對于比賽結果,周老師和隊員們還是有小小的遺憾:“計分中有一個對于材料性能的計算,所占的比重遠超我們的想象,對成績造成了一定的影響。如果我們注意到了,那就很可能就是第一名?!?br>
“精益求精”是制勝法寶
“經(jīng)驗傳承,讓我們領先于起跑線”
精益求精,是蔡聰繺他們獲獎的秘訣所在,也是我校近年來在全省、全國結構設計競賽上屢獲佳績的制勝法寶。
經(jīng)過幾年摸索,土建系已經(jīng)積累了一定的基礎與經(jīng)驗,形成了自己的參賽體系?!拔覀兠恳粚玫倪x手都是經(jīng)過校賽、省賽等層層選拔出來的,可以說是優(yōu)中擇優(yōu)了。這幾年校賽的持續(xù)舉辦,在全校范圍內(nèi)尤其是在土建系形成了良好的參賽氛圍?!敝芟三R看到學生們對結構設計的熱情很是欣慰?;谏弦粚玫慕?jīng)驗,每一屆參賽隊伍都能領先于“起跑線”,對比賽的認識更深刻,也避免了一些不必要的失誤。
除了師生們的不懈努力之外,學校從軟、硬件上也給予了大力扶持。創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)園專門為比賽提供了專項資金,從主供應商定制了符合比賽要求的實驗材料和加載裝置。土建系成立了結構創(chuàng)新實驗室,為參賽選手提供良好的模型制作場所,讓他們能夠最真實地模擬比賽現(xiàn)場。同時,包括該系陳昌萍教授、陳自力教授等在內(nèi)的多位力學專家還經(jīng)常到場了解準備進度,協(xié)助學生進行力學分析?!拔覀児膭顚W生走出去和全國的優(yōu)秀選手進行交流,同時也創(chuàng)造條件讓他們在比賽中走得更遠”,陳昌萍介紹道。讓陳自力教授欣喜的是,學生們能夠熱情地投入到比賽中去,他認為,“結構是建筑物的骨架,參加這樣的比賽對學生認識結構、理解結構有很大的幫助。”
“參加結構大賽一定要有團隊精神,同時還要耐得住性子,經(jīng)得住打擊?!辈搪斃\這樣提醒有興趣參加結構設計大賽的同學。他說,“三個月時間里我們都在反復做著一件枯燥的事情,小組討論成了我們休閑的時間。我們有不同的見解,但都能彼此包容,這是我們成功的重要因素?!?