1.背景与现状
关于
结构设计大赛，相信我们还比较陌生，甚至对于整个湖北省而言，土木类的设计大赛都是
一个空白。而看看兄弟院校，远如清华大学，同济大学，浙江大学，上海交通大学，东南
大学，大连理工大学，华南理工大学，近如湖南大学等，以及一些地区，如华东地区，华
南地区，北京市，浙江省，湖南省均举办过多届结构设计大赛。大赛的内容，一般为给定
某种材料，要求在一定时间内设计并制作出一个结构，通过承载能力试验，以荷重比最大
者优胜，再综合考虑各项因素决出获奖等级。材料，南方一般采用白卡纸，北方偏向于木
材，至于结构，诸如高层建筑模型，简支桥梁模型，大跨屋架模型等。此类大赛是一个很
好的创新平台，可惜我们学校，包括武汉市，湖北省一直没有举办过。有鉴于此，在经过
第一届全国大学生结构设计大赛的试水后，学院也将举行此类比赛。由于是第一次，精盐
缺乏，各项工作有考虑不周的地方，望大家见谅。好了，闲话打住，进入正题。
（我学校是湖北的，就针对湖北的来说）
2.结构体系概述
纵观当今高层建筑结构体系，一般有：
框架结构（缺点：侧向刚度小，侧移较大）
框--剪结构体系（缺点：对结构设计大赛而言，自重较大）
巨型桁架结构体系（经典案例为香港中银大厦，由贝聿铭设计，全楼可以说是结构美
和建筑美的统一。建筑即结构，结构即建筑。三角形的受力简洁明快，巨型立柱对角布置
，使得抗倾覆力臂达到最大，而从底到顶不断缩进，使得结构受力极为合理。这是我最喜
欢的建筑之一）
筒体结构体系（西尔斯大厦应该说也是建筑和结构统一的又一著名案例，成束筒向上
逐渐截断，简单却又完美，我最喜欢的建筑之二）
框筒结构体系（著名的建筑如汉考克大厦，核心筒+斜撑）
......
其余的就不多说了，一般的书上都有。采用何种结构体系完全凭个人喜好，但是请记
住，结构才是考虑的重点，勿花过多精力在建筑上。并且在准备过程中需要贯穿始终的核
心词是：荷重比和侧移。因此“轻质高强”是目标。因本文的重点在于拓宽大家的思路，
故一般的结构不再详述。下面进入主题（赫赫，看得不耐烦了吧，口水话比较多）。

3.思维的发散与创新
土木工程发展到现阶段应经比较成熟，在现有的结构体系中想有所创新甚有难度，颠
覆创痛固然勇气可嘉，但不现实。这里通过分析竞赛所提供的材料，结合第一届全国大赛
的有意义的启发，提出如下几点，望有助于大家进一步解放思想，发散思维。
3.1 利用材料特性的发散思维
白卡纸，装饰外墙用的硫酸纸以及蜡绳。常规的想法是：以白卡纸作主要受力构建，
硫酸纸装饰外墙，而蜡绳一般不予考虑。我想，这一届校内比赛大部分也是这种做法。现
在，我们换一种思维考虑：
（1） 分析蜡绳的性质。受拉强，不能受压。利用这一特性，可以作出一个全张力结
构。利用柱子受压，绳子受拉。但是不推荐往这方面考虑，原因是比较困难，现有所学的
知识还不足以作出这类结构。并且世界上这种全张力的高层建筑仅有概念设计，并无实例
。他的困难还在于其施工。绳子节点出的固定问题，以及类似砼的应力松弛问题都难以解
决。综上，希望大家不要耗过多的精力在蜡绳的应用上。
（2） 硫酸纸是否只能用来做装饰而不能作为主要构件参与结构受力？ 答案为否。在
第一届全国大学生结构设计大赛中获一等奖的东南大学的“蒙皮结构”可以说是本次比赛
的最大亮点，也是最有创意的地方。简洁的厂房体型，简单的四根柱子，外墙用硫酸纸包
一圈，使四周密封，形成蒙皮结构，在承受侧向荷载的时候，整个外墙面传递荷载，传力
途径多样，模型本身很轻，制作工艺简单，受力性能良好，无疑是比赛中最优秀的结构。
另外一个也利用了硫酸纸受力的结构是南京工业大学的“升”（没有记错吧），三道硫酸
纸长条斜着隔几层螺旋设置，受侧向力作用的时候，长条受拉，虽然在贺载试验中失败，
但是其思想依然可以借鉴。
3.2 从施工工艺上的发散思维
普通的做法类似于预制构件装配式施工（：（施工方面的术语都忘了），即：先制作
构件，然后进行装配。而下面介绍的几个案例则类似于现浇施工，节点处的强度有较好的
保证。（案例均取自于第一届全国结构设计大赛）
案例一：特等奖得主，来自浙江大学的模型，结构受力部分为“A”型，在顶部增设附
属结构以满足150mm*150mm的加载面要求。从结构上看，该方案并无任何突出之处，但是其
让人惊叹的地方是施工工艺。通过与他们的交流得知其独特的施工方法。该结构可分为两
榀平面框架，均成A型（简化表示），施工者对每个A型框架整体制作。现作出柱梁，然后
拼成A型的内核，接着在外表粘一层白卡纸，同过精确定位，将外面的白卡纸又裁成A型，
再通过梁与另外一榀框架连接形成结构。从外表看，整个结构犹如现浇得整体，小巧而美
观，节点处粘结不牢的问题自然消除。（ft，说不清楚，估计你们也没看懂，将就一下，
问问他们吧，很值得学习的施工方法）
案例二：三峡大学的一个方案与特等奖模型在施工上也有相似之处。梁，柱是由多层
白卡纸粘结而成的实体，整体施工，节点处强度有很好的保证。
案例三：同济大学的一个一等奖模型。结构是最常见的那种，框架+支撑。其特点在于
两个斜撑在节点处的连接。一般做法是先做两根斜撑，然后利用白乳胶与柱连接。这种做
法的缺点是经常由于不小心使某根斜撑脱落。而同济这组的做法是直接做一根长的斜撑，
然后折一下形成两根斜撑（注意，没有折断）。接着在弯折处与柱连接形成节点。其外观
虽然不漂亮，但是实用。
案例四：在全国比赛之前，浙江大学校内举办过预选赛，听说有一种施工方法让人am
azing。一个小组中有一个是医学系的，他们用针管吸入白乳胶，再注入需要连接的地方，
以保证节点处的强度。
3.3 消除扭转的发散思维
常规做法是从结构上考虑。可以通过在非受力方向设置支撑以增加整个结构的抗扭能
力。将思维发散一下，还可以从构件上考虑，增大构件的几何尺寸，从而增强其抗扭能力
，甚至可以达到不加斜撑的目的，从而减轻自重。

以上阐述了一些不同于平常的做法，希望对大家有帮助。下面简单讲一下方案上需重
点考虑的几点：
（1）模型简单与复杂的取舍。 关键是找到矛盾的结合点；
（2）支撑的加减哲学。加--整重，减--承载力不够，需仔细琢磨；
（3）结构的抗扭。前已述及；
*（4）基础问题*这个是需要认真计算和考虑的。其抗倾覆能力的强弱直接决定了加载
成功或失败。提出一个问题，请仔细考虑：基础是否越大越好？
最后，建议避免考虑的问题：
（1）钻规则的空子。我觉得没有必要，比拼实力才是重要的。一味的想在这方面下功夫，rp会不好的：）
（2）利用偏心来减小结构的侧移。这个应该是我最不能容忍的。可惜在第一届比赛的
时候还是有学校利用了，悲哀~~



以上基本都是原文，只是很少地方稍作修改，希望他不要说我侵权！！^_^

第一届大学生结构设计大赛的专业网站
里面有所有的模型照片，还有浙江省前几届的模型。大家看看，呵呵
http://www.ccea.zju.edu.cn/htms/benke/sjiegou/index.htm
如果大家需要的话，过几天，我把的他的另一篇关于结构设计大赛施工的帖子贴出来

其实这个对结构力学要求比较高
但是现在做设计
觉得学习到的东西也不少

既然版主这么大方，我就把下面的关于结构设计大赛施工篇也贴出来吧！
施工，毫无疑问是比赛中最重要的，也是受干扰最大的一环。质量的好坏直接决定了
加载的成败，所以少说多做才是硬道理（当然一些很有必要的争论还是很有必要的，思维
的碰撞激起创新的火花嘛：），能不能拿个“鲁班奖”就看大家的施工水平了。
1.准备工作
1.1 材料性质的初步认识
考虑比赛提供的材料：230g巴西白卡纸，硫酸纸，白乳胶现在让我们初步认识他们：
（1）230g巴西白卡纸。是桑巴军团生产的纸吗？怎么取个这样的名字呢。嘻嘻，开个
玩笑先。他的含义是：每张Ao纸重230g。此类纸不同区域都略有不同，但大体还是一样的
。如重量，强度等。在制作模型过程中，需要注意的几点有：
a.白卡纸的保护问题。刚买好的纸务必好好保管，最好有足够大的地方将其平摊，
上面再用东西盖一下，以免受潮。注意不要伤着白卡纸，一旦上面有折皱，那么基本上这
张纸就废了。受伤的纸强度降低太多了。
b.顺纹和逆纹。请大家仔细观察白卡纸会发现顺，逆纹的差别。一般来说，沿长边
方向是顺纹，沿短边方向是逆纹。讨论顺和逆的差别基于两点：第一主要是施工上的因素
，沿顺纹剪裁要方便得多，也更顺手些；第二，强度上的因素，顺纹方向强度稍大于逆纹
方向，当然相差不大。因此，在制作构件过程中务必下意识的体型自己沿顺纹裁剪。
c.光滑面与粗糙面。武汉市内的白卡纸一般一面为光滑面而另一面是粗糙面。用粗
糙面粘结效果会更好，因为表面的粗糙不平，使其在粘结中会产生一种类似于砼骨料之间
的咬合力，而摩擦力也更大些。这些也是在现实施工中新老砼连接需要“挫毛”的原因吧
：）
d.湿度的问题。南方空气湿度较大。对十一月份温度降低，还经常下雨，这就使得
白卡纸受潮，太软，制作的构建强度会降低，因此需好好保养。建议在制作构件及拼装结
构的时候准备个电吹风。祥见后述。
（2）硫酸纸。制作外墙用。这里我就不说了，因为我们比赛时本来是要用的，但最后
被通知外墙可以不做，所以就取消了。至于硫酸纸的一些注意点大家慢慢琢磨吧。不过还
是那句话，结构才是考虑的重点。加载试验没通过，再怎么也是白搭。
（3）白乳胶。用习惯了会发现白乳胶很好用的。这里要注意的问题是乳胶的浓度问题
。太稀，内含水分太多，凝固时间太长，太稠，粘结不牢，都不可取。觉得太稀的话，可
让其自然风干一小段时间（注意，不要太久）
1.2 工具的匹配
一些基本的工具主办方会提供，我不再详述。这里提出几个有助于保证作品质量的dd
。
a.电吹风。 推荐指数 **** 极有用的一个物品。能让构件在短时间内达到期望强
度所必备的宝物。
b.玻璃板。 推荐指数 *** 他的好处在于划纸的方便快捷。若采用普通的绘图板
（木制），用刀划纸时会伤到木板，使其可用度降低。而玻璃板则不会。注意，用的时候
不要伤手哦。划玻璃的时候交老板打磨一下子哈：）
c.笔芯用完的圆珠笔。 推荐指数 ***** 这是熊世树老师教我们的（致个敬先）
。该工具主要用于著作有棱角构件（如矩形柱梁等）时的划痕。在需要弯折的地方先用它
划一条痕（注意用力适度，不要太猛，也不要太温柔）再折，这样对纸的伤害不大，而使
弯折容易进行，并且制作出来的构件棱角分明，美观。强烈推荐。
d.圆棒。 推荐指数 ***** 笔芯用完的圆珠笔是制作多边形构件的必备品。为了
平衡一下，当然要推荐一个制作圆形构件好dd啦。没错，他就是传说中的圆棒。教工活动
中心对面的超市有卖的。不过很贵的说，论斤称。

2.构件的制作和养护
准备工作over，下面就开始进入实战了。不会做？没关系。不知道做什么？这就要打
pp了。follow me！大家好，我是跟binrcool学做模型的作者binrcool（学学顺风妇产科的
李英魁，小yy一下：），以下按制作顺序陈述。
2.1 划纸
这里没什么技巧而言，定好需作构件两端的宽度，一刀划到底就ok了。一刀切。。。

2.2下面讨论各种构件的常规制作，涉及一些小技巧。
a.两层矩形梁的制作（以1cm*1.5cm尺寸为例）
单层就没什么好说的了。
工序：纸的裁划，这里有一个注意点。考虑下划取得纸条宽度是多少？是0.5（粘
结宽度）+1.5+1+1.5+1+1.5+1+1.5+1=10.5cm吗？不是。这样子裁划没有哦考虑到白卡纸的
厚度（一般单层白卡纸厚度为0.3--0.33mm），制作出来的构件显然不会是矩形。因此，内
层矩形尺寸可稍微减小。如取0.5+1.4+0.9+1.4+0.9+1.5+1+1.5+1=10.1cm。ok，裁纸完毕
。下面在需要弯折的地方用圆珠笔划痕，然后均匀涂胶，粘贴。感觉很简单是不？then j
ust do it！！！
b.箱形梁柱的制作
这里箱形梁柱指的是里面用两个小矩形先并排粘结形成内胆，然后外面再套粘一
个大的矩形。这种构件最大的优点是单向强度大，适于比赛。缺点是耗纸量偏大。制作有
一定难度。我们学校参加第一届结构设计大赛中有一组采用的既是这种柱。制作方面xinx
in同学最拿手，可以向他咨询。这里仅列出一些制作要点。1.裁纸。仍需要考虑减小内层
小举行尺寸。2.粘结小矩形时需定好位，偏差不可太大。3.外层大的矩形每次只粘一个边
。涂好乳胶粘住后双手来回在梁上移动，轻压梁，使内部粘结密实，防止“起泡”。
粘结上的小技巧：制作长柱时，若一个人粘结，只能从一边粘到另一边，这经常
出现：那边粘好了，这边由于乳胶没有凝固好而脱落的问题。或者即使勉强粘好，长柱却
过度扭曲变弯而作废。也可以这样，先做一个内径比需制作构件稍大的套筒，将套筒套在
刚粘住的一边，箍住内核使其不变形，且不脱落。而双手可以空出来粘另一边。这对长柱
的施工作用明显（强烈推荐！！）
c.内包正八边形内核的矩形柱的制作
指里面一个正八边形，外包一个矩形。这个是性价比较高的柱子。相当于边角有
四个三角形再结合形成组合柱，强度高，且省纸。但是不实用。原因是工艺复杂，并且没
这个必要。有兴趣的同学可以试试。我制作了两根1m长的留在放模型的地方，可以看看。
上面写了制作步骤。最关键是要细心。
d.圆形柱梁的制作
在这里要再次提到熊世树老师。个人认为他是土木的一线老师了。不单看学术，
更多的是人品。这个相信熟悉熊老师的人会了解。如果不是他，我不知道我们这一组的方
案要不要更改。圆形柱的开发成功确实对我们的意义非同小可。下面对其施工工艺作简要
说明。这方面的问题可以咨询qaddd，nohere同学。以1m长内经为1cm的三层柱为例。1.划
纸。宽度可取10.5cm（大概的，具体我忘了，可以试一下，基本上尾部超过头部一点点就
ok）2.在宽度为3cm处用铅笔轻划一条控制线，该控制线的用处在于从该线起向外的7.5cm
宽需涂胶。即该线为涂胶的起始点。3.初卷。将圆棒（注意：如果要作内径为1cm的柱，圆
棒的内径比1cm要稍小点，如8mm）放在不需涂胶的宽度为3cm的起始位置处，两人配合将这
3cm先卷一定弧度，然后松开，移走圆棒，进入下一工序。4.涂胶。涂胶要快（技巧小贴士
：作一些小的厚纸片用来刷胶。比用笔涂要快且效果好），可分两次，从3cm处涂至8cm处
，待卷到8cm处时再涂余下部分的宽度。这是考虑到由于制作时间较长，避免一次性涂胶在
还没有卷好圆柱时外层白胶就已经凝固。这样的话，又要重新涂，太浪费了。5.卷圆柱。
由于是1m长，最好两个人配合。可以一人负责卷一半或者一人轻压卷好的地方，另一人负责卷。这是最关键的一步，刚开始不熟练，废品率会较高。好了，
氐秸狻Ｔ俅谓舶舴旁谝丫幸欢ɑ《鹊奈赐拷旱牡胤健？季怼Ｕ饫镂吮阌谛鹗鼋
?m长圆柱的一端定为A端，另一端为B端。卷的方向为从A到B。首先在距A端大约0.4—0.5
处附着圆棒卷一圈。此时务必注意不要伤纸。因为这时一不小心，纸就会受伤而作废。然
后一人轻压已卷好的地方，另一人则先沿圆棒纵向向A端卷，卷好后一人将这部分轻压，且
不断左右移动（这是为了避免伤纸，也可以使胶粘结均匀，防止起泡），另一人继续向B端
卷。这是考验做工的地方，多练唏。待第一层已经卷好，此时可以沿着纸条宽度方向推进
卷第二层了。白乳胶干了再补胶。直到圆柱卷好。然后取出圆棒。
是不是看的稀里糊涂。呵呵，比较难写。叫他们俩示范制作一根就了解了。一般
来说制作成熟后大约10min/根。另外建议在需要圆柱数量的基础上多做2根，以后可以择优
录取。柱的问题解决了，圆形梁九so easy了。Remember， just practice。
Ok，其他类型柱梁的制作就不再介绍了。有需要的话再写。
2.3 养护
不要忽略养护的重要性。这一步没做好会极大地打击士气。因为当看到辛辛苦苦做好
的构建弯的弯，扭的扭。那种滋味可不好受。你问我有什么不久方法，呵呵，重做撒！

基本上方形柱梁只要稍微养护下就行。不会出现弯扭得现象。因此，这里的养护主要
是对圆形构建而言，当然，认识一点，要想这些圆柱不弯很难，在可以接受的程度内就行
，这样还兼可以在拼装结构的时候纠正过来。养护的要点可以概括为先插后吹。插，即将
圆棒插入已经制作好的构件中（ms要准备较多的圆棒），然后将构建整齐放好，用电吹风
吹干。注意吹得时候尽量的保证柱均匀受热。
个人感觉：在没有找到更好的养护方法的时候还是按这种思路来吧。这种做法出现的
问题有1.构件在成型后将圆棒拔出过程中，经常发现圆棒与构件内壁粘在一块。拔出比较
费力，且容易使构件内壁受损；2.构件仍然会发生弯曲。所以你们还是得认真考虑如何避
免。

3 结构的拼装
好了，构件做好了，接下来就的拼装结构了。这方面的阐述会比较少。因为感觉这一
块我们的施工水平有限。而且再写下去就不好了。太长了。只简单简单写以下几个注意的
地方。请注意从制作构件到拼装结构这一步是比较难跨的。构件的施工水平过关了，拼装
结构仍可能不得要领。这个在做完第一个模型会有体会。回过头来一想，哇，这么粗糙：
）
3.1 定位与拼装
若结构可以简化为两榀平面来拼装结构，施工要简单得多。否则其复杂性会让施工
比较难。最主要就是体现在定位不准确上。比如我们这组的“火炬大厦”（好土的名字：
）土木网站上挂出了我们的计算书，大家不妨看下，了解我们的结构，由于整体是一个空
间结构，四个侧面扭曲，只能先把整体骨架搭好，再加梁，斜撑。比较难作。每次做好后
，从上往下看，会发现拼装出来的结构变形了，不得不调整，结果所耗时间很多。
3.2 节点制作
学结构的人都清楚节点的重要性，也知道为什么在框架结构中要保证节点强度大于梁
柱强度。模型制作也不例外，构件受压还好一点。受拉的话经常会在节点处脱落。因此节
点处理的问题是拼装结构首当其冲的，也是极为重要的。所以要过好这一关，一定要少说
多做。这里我就只简单说一下。因为这里实在不好写，也不好画图。
a.方形柱与方形梁的连接 这个算是最简单的。
b.方形柱与方形斜撑得连接
c.圆形柱与圆形梁的连接 比较美观的做法是采用“相贯线”连接，可咨询noher
o，qaddd
d.圆形柱与圆形斜撑的连接
至于其他的如方形柱与圆形梁的连接等就不再举出。需要了解这方面的话，还是当面
问他们吧。我就无能为力了。哈哈，qaddd，nohere，xinxin同学，辛苦一下子哈：）再啰
嗦几句，节点制作这一关一定要过。想想各种力汇总到节点，有时候节点处的受力还是很
大的。
3.3 拼装后的补强
结构拼装好后，先用电吹风吹干结构，发现有地方比较弱随时加胶补强。

这次是照搬原文，如果大家有什么问题，只有自己讨论解决了，我可没有参加这个结构设计大赛！

好东东

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頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂█████頂頂頂頂頂██████頂頂頂
頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂████頂頂頂頂頂頂頂頂█████頂頂頂
頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂█████頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂████頂頂頂
頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂██頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂██頂頂頂頂
頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂頂

我现在就在参加学校的这个结构设计大赛，看了楼主的东西之后受益匪浅啊
我相信有了楼主的这些指点之后，我肯定会取得好成绩的，到时再顶就不用说了啥
呵呵~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~~

一般学校开的结构设计大赛
外校的可以参加么？

ding a

我们学校也搞了，今天刚把模型交上去！！！！！！！！