3枚雞蛋的自重結(jié)構(gòu)能承載45公斤？近日，南京工業(yè)大學(xué)土木工程學(xué)院2020級(jí)學(xué)生陳星宏、徐雙、孫傳斌三位同學(xué)在孫小鸞和賴韜老師指導(dǎo)下的參賽作品三層竹結(jié)構(gòu)模型“遇見塔”實(shí)現(xiàn)了這一目標(biāo)，斬獲第十五屆全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽一等獎(jiǎng)，實(shí)現(xiàn)南工大在該項(xiàng)競賽中一等獎(jiǎng)零的突破。

據(jù)介紹，全國大學(xué)生結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)競賽是教育部批準(zhǔn)的全國性九大學(xué)科競賽資助項(xiàng)目之一，是土木領(lǐng)域級(jí)別最高、影響最大的綜合性學(xué)科競賽，被譽(yù)為“土木皇冠上最璀璨的明珠”。此次，全國514所高校、1209支參賽隊(duì)伍參加初賽，最終來自清華大學(xué)、同濟(jì)大學(xué)、浙江大學(xué)等110所高校、111支隊(duì)伍參加總決賽，以應(yīng)縣木塔為背景，通過模型制作、陳述答辯、模型加載3個(gè)環(huán)節(jié)，爭奪全國特等獎(jiǎng)、一、二、三等獎(jiǎng)項(xiàng)。

本屆賽題以三重木塔結(jié)構(gòu)為基本單元，要求參賽者在限定空間內(nèi)采用竹材完成空間結(jié)構(gòu)模型設(shè)計(jì)和制作，針對豎向、扭轉(zhuǎn)及水平等三級(jí)荷載工況進(jìn)行模型受力分析與加載，全方位考察參賽者的專業(yè)設(shè)計(jì)和勞動(dòng)實(shí)踐能力，選手必須在內(nèi)、外邊界線的限定區(qū)域制作模型，搭建三層塔式結(jié)構(gòu)。

據(jù)悉，賽題的原型為應(yīng)縣木塔，它是我國現(xiàn)存唯一的純木構(gòu)樓閣式古塔，建筑宏偉，體量高大，設(shè)計(jì)精妙，外形穩(wěn)重莊嚴(yán)，歷經(jīng)近千年的風(fēng)雨滄桑，仍巍然矗立，堪稱天下奇觀，是世界木結(jié)構(gòu)建筑之典范，與意大利比薩斜塔、巴黎埃菲爾鐵塔并稱“世界三大奇塔”。

在長達(dá)一年的備賽過程中，為了更好地判斷模型結(jié)構(gòu)分析的可靠性，南工大參賽隊(duì)員自學(xué)了Midas Gen、Dlubal、YJK等土木領(lǐng)域多個(gè)專業(yè)分析軟件，不斷對模型進(jìn)行修正優(yōu)化；在模型分析基礎(chǔ)上，持續(xù)開展模型試驗(yàn)，模型的質(zhì)量從校選拔賽的300克，降到省賽的195.5克，再到國賽的163.1克，每1克重量的降低，都經(jīng)歷了數(shù)百次的有限元分析和試驗(yàn)驗(yàn)證。

隨著模型設(shè)計(jì)、優(yōu)化、試驗(yàn)的不斷深入，結(jié)構(gòu)模型也從校選拔賽期間十字形主桿八層環(huán)箍框架體系，更新到省賽期間的箱形主桿+T字鋼三層框架結(jié)構(gòu)體系，再到?jīng)Q賽提出的箱形主桿+矩形梁框架結(jié)構(gòu)體系，傳力路徑明確、結(jié)構(gòu)受力更加合理，結(jié)構(gòu)體系逐步優(yōu)化。國賽模型準(zhǔn)確地把握了賽題本質(zhì)，展現(xiàn)出三個(gè)重要的特色和優(yōu)勢：輕質(zhì)剛強(qiáng)，根據(jù)桿件受力特點(diǎn)，設(shè)計(jì)出不同的拉壓截面，減重增效；壓桿穩(wěn)定，進(jìn)行局部竹皮環(huán)箍增強(qiáng)，提高桿件軸壓性能及整體穩(wěn)定性；插銷連接，采用銷式節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)上下裝配簡潔安全。最終，模型在決賽中表現(xiàn)出色，鎖定勝局。

相關(guān)負(fù)責(zé)人介紹，近年來，南京工業(yè)大學(xué)始終堅(jiān)持“以賽促教、以賽促學(xué)、以賽促創(chuàng)”理念，以制度化、體系化思維深度推進(jìn)大學(xué)生學(xué)科競賽活動(dòng)，全面提高學(xué)生創(chuàng)新思維能力、研究學(xué)習(xí)能力和動(dòng)手實(shí)踐能力，深化科產(chǎn)教融合，助力人才培養(yǎng)質(zhì)量持續(xù)提升。

揚(yáng)子晚報(bào)/紫牛新聞記者  楊甜子

校對 陶善工