承受多荷载工况的大跨度空间结构模型设计与制作
大跨度空间结构设计实例及设计中的关键问题
K-55~N(-4.41,37.872) Z-55~N(-13.41,60.912)
安装应力/MPa
0
50 100 150 200
σ0=0
（a）铰支约束
σ0与约束刚度有关
（b）弹性约束
σ0=
△ l
E
（c）固定约束
初始缺陷和安装应力
现状： 现有规范中，除网壳稳定计算有规定外，网架计算、承载力及变 形计算无规定。 无法定量分析初始缺陷和安装应力，影响初始缺陷和安装应力的 因素很多。 未考虑压杆屈曲失稳对整体的影响 非线性分析方法在设计中使用不广泛
1 设计或建设方认为对结构安全至关重要的节点； 2 8 度、9 度抗震设防时，对结构安全有重要影响的节点； 3 在使用过程中将发展较大程度塑性的节点； 4 铸钢节点与其他构件采用复杂连接方式的节点。
施工控制在建筑结构设计中的应用
张弦桁架预应力的确定：
1）在风吸力控制的组合、地震力控制的组合下，拉索拉应力不小于50MPa （对大直径拉索，需更大的预应力才能保证放盘之后的拉索拉直，且应 通过初张拉来消除变形）。
施工控制在建筑结构设计中的应用
初始缺陷和安装应力危害：
1、安装应力使结构极限承载力下降，使整体变形、杆件失效顺序、失效 路径都与理想结构有很大差别。 2、安装压应力使压杆提前屈曲退出工作，破坏整体结构对称，影响整体 结构的承载性能。 3、安装应力改变了杆件在整体结构中的重要性。 4、安装应力使整体结构刚度降低，位移增大。
2）保证三角桁架三根弦杆的受力比较均匀，适当增加预应力减少桁架的弯 矩效应。从“图7弦杆和拉索轴力（拉索最大拉力组合）”中可以看出， 在较小的预应力下，桁架下弦最大轴力（5800kN）和上弦的最大轴力 （6912kN）基本相当，上弦杆受力比较均匀。
大跨度空间网壳竹质结构模型设计与制作
2021年6期科技创新与应用Technology Innovation and Application众创空间大跨度空间网壳竹质结构模型设计与制作*付旭1，封焱杰2，王大光1，王江1，刘晓立1，李茜1（1.北华航天工业学院建筑工程学院，河北廊坊065000；2.北京建筑大学土木与交通工程学院，北京102600）1概述空间结构形式丰富多彩，具有很大的发展创新潜力。
空间结构具有卓越的三维受力承载能力，其合理的曲面形体也可以起到很好抵抗外荷载的作用，明显优于平面结构。
目前，我国的大跨度空间结构应用实例越来越多，结构形式也趋于多样化，所采用的的理论和建造技术也得到了快速发展，表明我国已达到了较高的建筑水平。
但是，在建筑构思与结构创造的有机结合方面与国际先进水平之间还存在一定的差距[1-2]。
第十二届全国大学生结构设计竞赛正是以大跨度空间结构为背景，通过方案设计、分析计算、模型制作、加载试验和现场答辩等一系列过程，来培养大学生的创新精神、团队意识和实践能力[3-4]，对我国的空间结构创新人才培养提供了一个很好的契机。
本文从赛题基本要求出发，对大跨度空间网壳竹质结构模型的设计和制作过程进行分析与总结，基于Midas 有限元软件对该结构模型的承载能力和变形能力进行研究，为今后大跨度空间网壳结构设计提供了一种新的思路。
2赛题分析与结构选型2.1赛题基本要求竞赛赛题是对在恒荷载与可变荷载共同作用下的大跨度空间结构（内径要求大于375mm ，外径要求小于550mm ）进行设计与制作，既要满足结构刚度和变形要求（模型最大挠度不得超过12mm ，否则认为模型失效），又要尽可能使模型的承重与自重的比值足够大，能够通过尺寸检测和加载试验。
其中，尺寸检测主要包括几何外观尺寸检测（模型不与检测装置发生接触）和加载点检测（8条自然下垂的尼龙绳不与半径为15mm 的圆孔接触）；加载实验要求模型固定于承台板上并置于加载装置上进行实验，加载装置三维示意图与尺寸检测装置如图1和图2所示。
大跨度空间结构模型受力性能分析
大跨度空间结构模型受力性能分析作者：彭宇林曾美龄来源：《建筑与装饰》2019年第05期摘要针对承受多荷载工况的大跨度空间结构模型设计，围绕结构选型、结构建模及主要参数、受荷分析、节点构造及模型尺寸图等进行了介绍分析。
所得结论可为大跨度空间结构受力性能分析研究提供一定的参考。
关键词大跨度空间结构；受力分析；变形分析大跨度空间结构是国家建筑科学技术发展水平的重要标志之一。
世界各国对空间结构的研究和发展都极为重视，例如国际性的博览会、奥运会、亚运会等，各国都以新型的空间结构来展示本国的建筑科学技术水平[1]。
以大跨度空间结构为实际工程背景，拟通过结构模型设计、制作与加载，要求针对静载、随机选位荷载及移动荷载等多种荷载工况下的空间结构进行受力分析、模型制作及加载试验，此三种荷载工况分别对应实际结构设计中的恒荷载、活荷载和变化方向的水平荷载（如风荷载或地震荷载），探讨大跨度空间结构在竖向及水平向多重荷载作用下的受力性能和破坏特点，为该结构的优化设计提供参考。
1 模型加载方案设计根据实际工程需要，拟设计并制作一个大跨度空间屋盖结构模型，模型构件允许的布置范围为两个半球面之间的环形空间，内半球体半径为375mm，外半球体半径为550mm。
模型需在半径150mm和半径260mm的两个圆上共布置8加载点，模型放置于加载台上，先在8个点上施加竖向静荷载，在8个点中的点1处施加变化方向的水平荷载。
比赛时将施加三级荷载，第一级荷载在8个点上都施加5kg的竖直荷载，并对竖向位移进行检测，在持荷第10秒钟时读取位移计的示数，稳定位移不超过允许的位移限值w=12mm。
第二级荷载是在第一级荷载的基础上在选定的4个点上每点施加4-6kg的竖直荷载，并对竖向位移进行检测，在持荷第10秒钟时读取位移计示数，稳定位移不超过允许的位移限值w=12mm。
第三级加载是在前两级的荷载基础上，在点1上施加变动方向的水平荷载，大小在4-8kg 之间，并推动已施加荷载的可旋转加载装置，依次经过指定位置。
结构力学在双创竞赛中的应用——以第十二届全国大学生结构设计竞赛为例
技术应用TECHNOLOGY AND MARKETVod25,No.2,2021结构力学在双创竞赛中的应用——以第十二届全国大学生结构设计竞赛为例刘兴旺通信作者，刘孟达，孙玮，刘思雨（河北农业大学，河北沧州061140）摘要：结构力学课程是土木、水利类专业的专业基础课，应用结构力学知识完成结构设计竞赛的过程可以提高学生对课程的理解能力，锻炼学生的动手能力，培养学生的团队协作精神，促进专业教育与创新创业教育有机融合（专创融合）。
以第十二届全国大学生结构设计竞赛为例,通过理论分析、有限元设计与模型制作3个方面，介绍了竞赛作品的创作过程,从理论和实践2个方面总结了结构力学的应用经验，为相关双创竞赛的准备和设计工作提供了参考。
关键词：结构力学；教育教学；双创竞赛；结构设计doi:10.3266/（.issn.1006-8552.0021.02.0550引言结构力学作为土木、水利类专业的一门重要的基础课，在专业教学过程中占有非常重要的位置⑴。
大学生结构设计竞赛主要考察学生对于结构设计概念的掌握、受力构件的计算、计算软件和绘图软件的使用以及动手能力和团队协作能力。
将结构力学课程与大学生结构设计竞赛相结合,一方面提高学生的学习兴趣，帮助学生应用所学知识完成竞赛目标。
另一方面以赛促学、以赛促教,实现专业教育与双创教育有机融合⑵。
把优秀的作品、优秀的想法、宝贵的经验完整的传承下去⑶。
本文设计了满足赛题的结构形式，提出了改进方案，并从结构力学教育教学改革的角度分析了结构设计竞赛对学生自身发展的影响。
1赛题解析第十二届全国大学生结构设计竞赛题目为《承受多荷载工况的大跨度空间结构模型设计与制作》，要求学生针对静载、随机选位荷载及移动荷载等多种荷载工况下的空间结构进行受力分析、模型制作及试验。
此3种荷载工况分别对应实际结构设计中的恒荷载、活荷载和变化方向的水平荷载（如风荷载或地震荷载），并根据模型试验特点进行了一定简化。
重荷载大跨度的钢结构井字梁设计
重荷载大跨度的钢结构井字梁设计摘要：某圆形露天屋顶花园32.0x32.0m，作用的荷载为20kN/m2，经综合考虑比较，决定采用大跨度实腹焊接H型钢井字梁承重屋盖。
通过介绍结构方案的比选、支座和拼接节点构造，供设计人员参考。
关键词：井字梁；铰接支座；拼接节点某酒店屋顶花园的屋面为1024m2的园林式花园，其中部为方形水池，四周种植花草、灌木，布置石桌、石凳，供人们休憩所用。
屋面下部空间是用于举办交流活动的大型会议中心。
屋顶花园的主结构跨度为32.0m，作用的永久荷载标准值达20kN/m2，屋盖设计采用了焊接H型钢井字梁结构，该工程于2015年建成投入使用。
1?结构方案1.1?建筑要求结合花园中部为水池的特点，屋面设计成中部平、四周坡的形式。
屋盖采取结构找坡的方法，屋面板的支承结构设计成上表面起坡，在150mm厚钢筋混凝土楼板上，铺设等厚度的保温层和防水层。
这种做法克服了常规屋面保温层找坡构造造成荷载较重的现象，可满足保温、排水和防水的基本功能，亦可加大屋盖结构中部高度，提高承载力。
在满足使用高度要求的前提下，屋面板下结构允许净高为2.2m。
1.2?结构方案的比选屋顶花园下部的大空间为钢筋混凝土框架结构。
屋盖平面为正方形，适合空间结构体系的布置。
由于该结构跨度大、屋面荷载重，导致地震作用较大，另外还需满足建筑功能和对净空的要求，因此，本工程分析比较了目前常见的两种空间结构方案。
（1）实腹井字梁方案实腹井字梁方案常用于大空间的混凝土结构中，但钢结构井字梁用于大跨度屋盖尚不多见。
本工程初步选用32.0m跨双向正交的实腹焊接H型钢井字梁结构方案。
通过计算分析：当采用Q345钢材，钢梁高度为2.2m时，钢梁的强度、稳定性均满足规范要求，但结构跨中挠度较大，因此可以结合施工中大跨度钢梁采用预起拱措施并在钢梁上翼缘布置栓钉抗剪键，从而使钢梁与混凝土屋面板共同作用形成组合梁来达到增强结构承载力、减小结构跨中挠度的目的，满足了使用要求。
大跨建筑结构构思与结构选型作业——张拉结构体系屋盖模型实验
【实验目的】通过动手制作及准备过程了解其形态分类、力学特点、组合与演化方式 【实验材料】线、绳、纸板、金属丝等 【实验要求】选取一种张拉结构原型，通过参数调度，演化出不少于三种组合方式和形象。
【报告正文】 一．结构原型 拱壳结构 （1）拱-壳杂交钢结构通过拱
将整个网壳划分为若干局部区段，利用拱结构 整体刚度大、稳定性好的优点，一方面使网壳 结构在变形后内力重分布，提高了结构出现整 体失稳时的承载力；另一方面抑制了局部区域 失稳的扩散，降低了网壳结构对缺陷的敏感 性。（2）网壳结构对拱结构的侧向稳定也有很 大帮助。因此，拱-壳杂交钢结构的整体稳定 性较纯网壳结构有很大提高（如图 1 所示）。
高结构刚度。由于轮辐式悬索结构，特别是柔
性轮辐式张拉结构，空间尺度大、自重轻、受
力合理、极限承载力高并且建筑造型轻巧新
颖，已广泛应用于各种大型复杂的工程中。
图2
二．演化方式 1、索壳组合 把柔索与硬壳结合而成的索壳混合结构是改善索系刚度与稳定性的有效办法之一。
-1-
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
2、索杆组合结构 由拉索与压杆组合成各种形态，索的拉力经过一系列中介压杆而转变方向，使拉索与压杆 借其交织产生空间刚度。最后靠杆对索施加预应力，使索直网紧，达到预定的要求。
-3-
3、双层车辐式张拉结构 在车辐屋盖的柔性结构部分中,径向索、飞柱和环索为主要受力构件,上、下弦径向索之间 的连接索为次要构件。
三．制作体会
-2-
悬索结构类型虽多、式样各异，但其原理与特性却相同， 具有下列共同的优点： 1、受力性能优良 用柔索建立刚性屋面的问题已基本解决。在设计之初就要慎重选择屋盖的几何形状，以 保 证悬索结构的刚度与稳定性。一般规律是双层索系优于单层索系，同向双曲面由于单向曲面， 反向双曲面优于同向双曲面，预应力者优于非预应力，轻屋面优于重屋面。 因之，反向双曲预应力索网是理想的悬索结构型式。其刚度极大，变形很小，结构稳定性 强，屋面排水性能好，抗振性能好，自重轻。 2、非常经济 无论耗钢量、结构重量、造价等各个方面，都是跨度越大越经济。因为小跨的钢索锚固、 边缘构件与支承结构费钱，并不经济。一般悬索结构用于 60m 跨以上。 同时应当注意，悬索结构的经济性只有在合理的型式与屋面材料条件下才充分显示出来。 3、施工简便 索轻，无需满堂鹰架，除预应力张拉设备外，一般施工机械设备即能满足要求。 4、平面适应性强，造型优美 几乎任意形状的建筑平面与体型都可适用悬索结构，且其造型新颖、多样、优美。边缘构 件与支承结构不同，悬索结构的整个建筑体型与空间就不同，它们完全取决于前两者的型式与 组成，而悬索仅仅是一层外皮。这是设计者必须重视的。 通过模型的制作，我更深入地了解了拱壳结构和张拉结构形式，并对其形态、受力特点、 组合及演变方式有了全新的认识，并对这两种结构各部位的受力情况有了亲身的感受，结合老 师对其的讲解，理论联系实际，便于日后在设计中应用。
大跨度空间结构主要形式及施工方法概述
大跨度空间结构主要形式及施工方法概述- 结构综合资料大跨度空间结构主要形式及施工方法概述Xxxxx摘要：本文阐述了大跨度空间结构的主要结构形式及其特点，包括网架结构、网壳结构、悬索结构、膜结构、薄壳结构五大主要结构形式，并介绍大跨度空间结构主要的施工方法和技术特点。
关键字：大跨度，空间结构，施工工艺1 引言随着科技与经济的发展，人们对结构有了越来越高的要求，结构的规模越来越大，形式也越来越复杂。
大跨度空间结构是一类结构受力合理、刚度大、重量轻、杆件单一、制作安装方便的空间结构体系,它具有良好受力性能、形体优美，具有大空间的跨越能力，其良好的经济性、安全性和实用性，使其成为我国发展最快的结构形式之一，近年来在大跨度、大柱网的公共和工业建筑中得到了广泛应用。
2 主要结构形式2.1 网架结构由多根杆件按照某种规律的几何图形通过节点连接起来的空间结构称之为网格结构,其中双层或多层平板形网格结构称为网架结构或网架。
它通常是采用钢管或型钢材料制作而成。
主要形式包括：（1）平面桁架系组成的网架结构；(2) 四角锥体组成的网架结构；(3) 三角锥组成的网架结构；(4) 六角锥体组成的网架结构。
网架结构的主要特点是空间工作,传力途径简捷；重量轻、刚度大、抗震性能好；施工安装简便；网架杆件和节点便于定型化、商品化、可在工厂中成批生产,有利于提高生产效率；网架的平面布置灵活,屋盖平整,有利于吊顶、安装管道和设备；网架的建筑造型轻巧、美观、大方,便于建筑处理和装饰。
2.2 网壳结构曲面形网格结构称为网壳结构,有单层网壳和双层网壳之分。
网壳的用材主要有钢网壳、木网壳、钢筋混凝土网壳等。
结构形式主要有球面网壳、双曲面网壳、圆柱面网壳、双曲抛物面网壳等。
网壳结构兼有杆系结构和薄壳结构的主要特性，杆件比较单一,受力比较合理；结构的刚度大、跨越能力大；可以用小型构件组装成大型空间,小型构件和连接节点可以在工厂预制；安装简便,不需大型机具设备,综合经济指标较好；造型丰富多彩,不论是建筑平面还是空间曲面外形,都可根据创作要求任意选取。
大跨度结构模型的设计与制作
工程技术科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald54“建工杯”全国大学生结构设计竞赛在昆明理工大学隆重开幕，此次赛题采用了以滇缅公路为现实基础制作两段连接山体的桥梁模型，不仅响应了抗日胜利70周年的大背景，也很好地体现了结构设计竞赛的价值。
该文从竞赛要求出发，对参赛作品——“浩影东飞”的设计和制作思路进行全面介绍与分析，对结构设计竞赛的模型设计和制作有很好的借鉴作用。
1 赛题与要求竞赛赛题是制作“两段山体模型”。
整体模型是由给定的山体模型、制作的桥梁模型和作为底座连接用的承台板3部分组成。
给定的山体模型包括虎口、隧洞和棱台模型。
承台板的标高±0.00 m，虎口山体虎口底面的标高为+0.14 m，隧洞山体洞口底面的标高为+0.30 m，棱台山体山顶平面的标高为+0.20 m。
桥梁模型由A、B两段桥依山而成。
A 桥段结构要求所有构件及节点均采用给定竹材与502胶水手工制作完成。
B桥段结构的杆件采用给定竹材和502胶水手工制作，节点及连接部件采用给定的A BS塑料3D打印而成，最终B段桥梁结构由杆件与节点及连接部件装配而成，装配过程中不允许使用502胶水，并且A、B桥段结构桥面板制作时要求满铺，不允许有空隙。
同时B桥段在指定位置设有减速带。
连接用承台板主要用来承托给定的山体模型和制作的桥梁模型，模型与承台板用自攻螺钉通过连接件连接，承台板采用生态实木板。
承台板上设有一条具有一定宽度的模拟河流流经A、B桥段，为便于通航，河道内不允许设置桥墩。
详见模型三维透视图（图1）。
赛题最终是以两级动荷载（载重小车）在一定速度下安全通过为得分准则，再结合模型质量、模型设计方案和制作的工艺进行综合评分。
2 结构设计2.1 概述现代桥梁分为梁式桥、拱式桥、钢架桥、悬索桥、组合体系桥等基本类型[1-2]。
此次竞赛赛题对学生的结构知识运用能力、创新能力、动手能力和团队协作能力等提出了更高的要求，挑战性非常强。
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《承受多荷载工况的大跨度空间结构模型设计与制作》1．命题背景目前大跨度结构的建造和所采用的技术已成为衡量一个国家建筑水平的重要标志，许多宏伟而富有特色的大跨度建筑已成为当地的象征性标志和著名的人文景观。
本次题目，要求学生针对静载、随机选位荷载及移动荷载等多种荷载工况下的空间结构进行受力分析、模型制作及试验。
此三种荷载工况分别对应实际结构设计中的恒荷载、活荷载和变化方向的水平荷载(如风荷载或地震荷载)，并根据模型试验特点进行了一定简化。
选题具有重要的现实意义和工程针对性。
通过本次比赛，可考察学生的计算机建模能力、多荷载工况组合下的结构优化分析计算能力、复杂空间节点设计安装能力，检验大学生对土木工程结构知识的综合运用能力。
2．赛题概述竞赛赛题要求参赛队设计并制作一个大跨度空间屋盖结构模型，模型构件允许的布置范围为两个半球面之间的空间，如图 1 所示，内半球体半径为 375mm，外半球体半径550mm。
(a) 平面图(b)剖面图(c)3d 图图 1 模型区域示意图(单位：mm)模型需在指定位置设置加载点，加载示意图如图 2 所示。
模型放置于加载台上，先在8个点上施加竖向荷载（加载点位置及编号规则详见4.1及4.3），具体做法是：采用挂钩从加载点上引垂直线，并通过转向滑轮装置将加载线引到加载台两侧，采用在挂盘上放置砝码的方式施加垂直荷载。
在 8 个点中的点 1 处施加变化方向的水平荷载，具体做法是：采用挂钩从加载点上引水平线，通过可调节高度的转向滑轮装置将加载线引至加载台一侧，并在挂盘上放置砝码用于施加水平荷载。
施加水平荷载的装置可绕通过点 1 的竖轴旋转，用于施加变化方向的水平荷载。
具体加载点位置及方式详见后续模型加载要求。
图 2 加载 3d 示意图(注：本图的模型仅为参考构型，只要满足题目要求的结构均为可行模型)3.模型方案及制作要求3.1. 理论方案要求(1)理论方案指模型的设计说明书和计算书。
计算书要求包含：结构选型、结构建模及计算参数、多工况下的受荷分析、节点构造、模型加工图(含材料表)。
文本封面要求注明作品名称、参赛学校、指导老师、参赛学生姓名、学号；正文按设计说明书、方案图和计算书的顺序编排。
电子文件一份（于报到当天以电子邮件形式发至871011082@），并标明参赛院校和作品名称；同时提交纸质计算书一式三份（A4 纸），不能出现参赛队的任何信息，否则理论方案为零分。
(2)理论方案力求简明扼要，要求提交的打印纸质版一式三份及电子版文件于规定时间内交到竞赛组委会，逾期作自动放弃处理。
3.2 模型制作要求(1)各参赛队要求在 16 个小时内完成模型的制作。
应在此规定制作时间内完成所有模型的胶水粘贴工作，将模型组装为整体，此后不能对模型再进行任何操作。
后续的安装阶段仅允许采用螺钉将模型固定到底板上。
(2)模型制作过程中，严禁将模型半成品部件置于地面。
若因此导致模型损坏，责任自负，并不因此而延长制作时间。
4.加载与测量4.1 荷载施加方式概述竞赛模型加载点见图 3，在半径为 150mm 和半径 260mm 的两个圆上共设置 8 个加载点，加载点允许高度范围见加载点剖面图，可在此范围内布置加载点。
比赛时将施加三级荷载，第一级荷载在所有 8 个点上施加竖直荷载；第二级荷载在 R=150mm(以下简称内圈)及R=260mm(以下简称外圈)这两圈加载点中各抽签选出 2 个加载点施加竖直荷载；第三级荷载在内圈加载点中抽签选出 1 个加载点施加水平荷载。
具体加载方式详见 4.8。
比赛时选用 2mm 粗高强尼龙绳，绑成绳套，固定在加载点上，绳套只能捆绑在节点位置，尼龙绳仅做挂重用，不兼作结构构件。
每根尼龙绳长度不超过 150mm，捆绑方式自定，绳子在正常使用条件下能达到 25kg 拉力。
每个加载点处选手需用红笔标识出以加载点为中心，左右各 5mm 、总共 10mm 的加载区域，如图 4 所示，绑绳只能设置在此区域中。
加载过程中，绑绳不得滑动出此区域。
图 4 加载点卡槽示意图4.2 模型安装到承台板1)安装前先对模型进行称重(包括绳套)，记A M (精度 0.1g)。
2)参赛队将模型安装在承台板上，承台板为 1200mm （长）×1200mm （宽）×15mm （高）的生态木板，中部开设了可通过加载钢绳的孔洞。
安装时模型与承台板之间采用自攻螺钉(1g/颗)连接，螺钉总质量记为 B M (单位：g)；整个模型结构(包括螺钉)不得超越规定的内外球面之间范围(内半径 375mm ，外半径 550mm)，若安装时自己破坏了模型结构，不得临时再做修补。
安装时间不得超过 15 分钟，每超过 1 分钟总分扣去 2 分，扣分累加。
3)模型总重 1A B +=MM M (精度 0.1g)。
4.3 抽签环节 本环节选手通过两个随机抽签值确定模型的第三级的水平荷载加载点（对应模型的摆放方向）及第二级的竖向随机加载模式。
(1)抽取第三级加载时水平荷载的加载点参赛队伍在完成模型制作后，要在内圈 4 个加载点附近用笔(或者贴上便签)按顺时针明确标出 A 、B 、C 、D ，如图 5(a)所示。
采用随机程序从 A 至 D 等 4 个英文大写字母中随机抽取一个，所抽到字母即为参赛队伍第三级水平荷载的加载点。
此时，将该点旋转对准 x 轴的负方向，再将该加载点重新定义为 1 号点。
另外 7 个加载点按照图 5(b)所示规则编号：按照顺时针的顺序，在模型上由内圈到外圈按顺时针标出 2~8 号加载点。
例如，若在抽取步骤(1)中抽到 B ，则应该按图 5(c)定义加载点的编号，其他情况以此类推。
(2)抽取第二级竖向荷载的加载点第二级竖向荷载的加载点是按照图 6 中的 6 种加载模式进行随机抽取的，抽取方式是用随机程序从(a)至(f)等 6 个英文小写字母中随机抽取一个，抽到的字母对应到图 6 中相应的加载方式，图中的带方框的红色的加载点即为第二级施加偏心荷载的加载点。
下图中点 1~8 的标号与抽取步骤(1)中确定的加载点标号一一对应。
例如，如果在此步骤中抽到(d)，则在 1、2、5、7 号点加载第二级偏心荷载，在 1 号点上加载第三级水平荷载。
图 6 6 种竖向荷载加载模式示意图(带方框的红色点表示第二级垂直荷载的加载点)4.4 模型几何尺寸检测(1)几何外观尺寸检测模型构件允许存在的空间为两个半球体之间，如图 1 所示。
检测时，将已安装模型的承台板放置于检测台上，采用如图 7 的检测装置 A 和 B，其中 A 与 B 均可绕所需检测球体的中心轴旋转 180°。
检测装置已考虑了允许选手有一定的制作误差(内径此处允许值为 740mm，外径为 1110mm)。
要求检测装置在旋转过程中，模型构件不与检测装置发生接触。
若模型构件与检测装置接触，则代表检测不合格，不予进行下一步检测。
(2)加载点位置检测采用如图 8 的检测装置 C 检测 8 个竖直加载点的位置。
该检测台有 8 个以加载点垂足为圆心，15mm 为半径的圆孔。
选手需在步骤 4.2 时捆绑的每个绳套上利用 S 形钩挂上带有 100g重物的尼龙绳，尼龙绳直径为 2mm。
8 根自然下垂的尼龙绳，在绳子停止晃动之后，可以同时穿过圆孔，但都不与圆孔接触，则检测合格。
尼龙绳与圆孔边缘接触则视为失效。
水平加载点采用了点 1 作为加载位置，考虑到绑绳需要一定的空间位置，水平加载点定位与垂直加载点空间距离不超过 20mm。
以上操作在志愿者监督下，由参赛队员在工作台上自行完成，过程中如有损坏，责任自负。
如未能通过以上两项检测，则判定模型失效，不予加载。
在模型检测完毕后，队员填写第二、第三级荷载的具体数值(具体荷载范围见 4.8)，签名确认，此后不得更改。
(a) 外轮廓检测装置 A(b) 内轮廓检测装置 B图 7 几何外观尺寸检测装置示意图(单位：mm)图 8 竖直加载点位置检测装置 C(单位：mm)4.5 模型安装到加载台上参赛队将安装好模型的承台板抬至加载台支架上，将点 1 对准加载台的 x 轴负方向，用 G 型木工夹夹住底板和加载台，每队提供 8 个夹具，由各队任选夹具数量和位置，也可不用。
在模型竖直加载点的尼龙绳吊点处挂上加载绳，在加载绳末端挂上加载挂盘，每个挂盘及加载绳的质量之和约为每套 500g。
调节水平加载绳的位置到水平位置，水平加载挂盘在施加第三级水平荷载的时候再挂上。
4.6 模型挠度的测量方法工程设计中，结构的强度与刚度是结构性能的两个重要指标。
在模型的第一、二级加载过程中，通过位移测量装置对结构中心点的垂直位移进行测量。
根据实际工程中大跨度屋盖的挠度要求，按照相似性原理进行换算，再综合其他试验因素后设定本模型最大允许位移为[w]=12mm。
位移测量点位置如图 9 所示，位移测量点应布置于模型中心位置的最高点，并可随主体结构受载后共同变形，而非脱离主体结构单独设置。
测量点处粘贴重量不超过 20g 的尺寸为 30mm×30mm 的铝片，采用位移计进行位移测量。
参赛队员必须在该位移测量处设置支撑铝片的杆件。
铝片应粘贴牢固，加载过程中出现脱落、倾斜而导致的位移计读数异常，各参赛队自行负责。
图9 位移测量点位置示意图在4.5 步骤完成后，将位移计对准铝片中点，位移测量装置归零，位移量从此时开始计数。
4.5 及 4.6 的安装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，则视为丧失比赛资格。
安装完毕后，不得再触碰模型。
4.7 答辩环节由一个参赛队员陈述，时间控制在 1 分钟以内。
评委提问及参赛队员回答，时间控制在 2分钟以内。
4.8 具体加载步骤：加载分为三级，第一级是竖直荷载，在所有加载点上每点施加 5kg 的竖向荷载；第二级是在第一级的荷载基础上在选定的 4 个点上每点施加 4-6kg 的竖向荷载（注：每点荷载需是同一数值）；第三级是在前两级荷载基础上，施加变方向水平荷载，大小在4kg~8kg 之间。
第二、三级的可选荷载大小由参赛队伍自己选取，按 1kg 为最小单位增加。
现场采用砝码施加荷载，1kg 和 2kg 两种规格。
(1)第一级加载：在图 3 中的 8 个加载点，每个点施加 5kg 的竖向荷载；并对竖向位移进行检测。
在持荷第 10 秒钟时读取位移计的示数。
稳定位移不超过允许的位移限值[w]=12mm(注：本赛题规则中所有的位移均是指位移绝对值，若在加载时，位移往上超过12mm 也算失效)，则认为该级加载成功。
否则，该级加载失效，不得进行后续加载。
(2)第二级加载：在第一级的荷载基础上，在 4.3 步骤抽取的 4 个荷载加载点处施加 4-6kg的竖向荷载(每个点荷载相同)；并对竖向位移进行检测。