赵 阳 　 郭 菲 　 王 东 　 赵欢欢

(1.石家庄铁道大学土木工程学院,河北 石家庄　050043;　2.华北理工大学矿业工程学院，河北 唐山　063210)

近年来，为加强高校间的交流，提高学生的实践能力和专业知识的应用水平，高校间举办了结构设计与模型制作竞赛。此类比赛大多以白卡纸、白乳胶、蜡线为制作材料。由于制作材料在日常生活中较为少见，应用不多，对材料性质了解不充分，因而极其考验学生的动手实践能力和对材料的使用。各科研人员对不同的比赛都进行过介绍，陈庆军副教授在2009年对第二届全国大学生结构设计大赛进行了总结和探索[1]，并在2012年就国内外的大学生结构设计竞赛的赛题进行了系统介绍[2]。但大部分介绍只是针对具体的赛题，文章在设计与制作的原理上，对此类比赛进行总结和概括。无论是结构设计竞赛还是模型制作竞赛，方案形成大致都需要经历三个阶段——应用理论知识初步设计模型、使用材料进行模型制作、根据试验结果进行方案优化。最终方案的形成除了立足赛题要求，三个阶段都需要结合具体制作材料的性质展开。

1　应用理论知识初步设计模型

1.1　整体结构设计

应用理论知识设计模型时遵从先整体后局部的原则，首先确定整体结构的选型，其次设计各部分的形式。以第二届全国城市地下空间工程专业大学生模型制作大赛的赛题为例，要求制作满足要求的格栅拱架，并进行加载。首先设计拱架整体的结构，包括结构选型、构件用量、结构整体尺寸三个方面。……