Research Progress on Loading Devices and Technologies for Static Tests of Spatial Structures

Hao Jiping; Zhao Min; Xue Qiang; Sun Xiaoling; Huang Yuqi; Wang Kai

doi:10.13206/j.gjgS26083045

Volume 41 Issue 9

Sep. 2026

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Hao Jiping, Zhao Min, Xue Qiang, Sun Xiaoling, Huang Yuqi, Wang Kai. Research Progress on Loading Devices and Technologies for Static Tests of Spatial Structures[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2026, 41(9): 57-70. doi: 10.13206/j.gjgS26083045

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Hao Jiping, Zhao Min, Xue Qiang, Sun Xiaoling, Huang Yuqi, Wang Kai. Research Progress on Loading Devices and Technologies for Static Tests of Spatial Structures[J]. STEEL CONSTRUCTION(Chinese & English), 2026, 41(9): 57-70. doi: 10.13206/j.gjgS26083045

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Research Progress on Loading Devices and Technologies for Static Tests of Spatial Structures

doi: 10.13206/j.gjgS26083045

Hao Jiping¹,
Zhao Min^{1
,
,},
Xue Qiang^1,2,
Sun Xiaoling^1,2,
Huang Yuqi^1,2,
Wang Kai³

1. School of Civil Engineering, Xi'an University of Architecture & Technology, Xi'an 710055, China;
2. Architectural Design and Research Institute of Xi'an University of Architecture & Technology Co., Ltd., Xi'an 710055, China;
3. Prefabricated Steel Structure Research Institute Company Limited of Xi'an University of Architecture & Technology, Xi'an 710055, China

Received Date: 2026-08-30
Available Online: 2026-11-06

Abstract

Abstract

With advances in building science and engineering technology， a variety of novel spatial structures have emerged and been applied in engineering practice. Structural testing is essential for verifying the rationality and safety of novel structural systems and for promoting the development of structural theory. Static tests of spatial structures typically involve numerous loading points， large loading areas， and complex loading cases. The appropriate selection of loading devices and methods is therefore critical to ensuring accurate and reliable test results. This paper systematically reviews basic loading methods， including gravity loading， mechanical loading， hydraulic jack loading， pneumatic loading， and cable-pulley force transmission loading. It also discusses electro-hydraulic closed-loop loading and multi-channel coordinated control technologies， and introduces emerging technologies such as the automatic synchronous loading system for spatial lattices， the reconfigurable loading device for spatial joints， and the prefabricated modular reaction and loading platform. These loading methods and technologies are compared in terms of their operating principles， device configurations， typical applications， and applicable scope. Finally， future trends in static loading technologies for spatial structures are discussed to provide a reference for loading scheme design and device selection in static tests of various spatial structures.
- spatial structures,
- static testing,
- loading devices,
- loading technologies,
- multi-point synchronous loading

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References(68)

References

[1]	罗尧治，董冠森. 中国空间结构四十年发展与创新［J］. 钢结构（中英文），2025，40（1）：1-17.
[2]	薛素铎. 中国空间结构的应用发展与展望［J］. 钢结构（中英文），2024，39（10）：32-45.
[3]	沈祖炎，赵宪忠，陈以一，等. 大型空间结构整体模型静力试验的若干关键技术［J］. 土木工程学报，2001，34（4）：102-106.
[4]	吴京，周臻，隋庆海. 深圳大运中心体育馆整体钢屋盖模型试验加载方案研究［J］. 建筑结构学报，2010，31（4）：38-43.
[5]	姚振纲，刘祖华. 建筑结构试验［M］. 上海：同济大学出版社，1996.
[6]	胡忠君，贾贞. 建筑结构试验与检测加固［M］. 2版. 武汉：武汉理工大学出版社，2017.
[7]	王天稳. 土木工程结构试验［M］. 3版. 武汉：武汉理工大学出版社，2013.
[8]	沈祖炎，陈扬骥，陈以一，等. 上海市八万人体育场屋盖的整体模型和节点试验研究［J］. 建筑结构学报，1998，19（1）：2-10.
[9]	Ding M M，Luo B，Pan J，et al. Experimental study and comparative analysis of a Geiger-type ridge-beam cable dome structure［J］. International Journal of Civil Engineering，2018，16（12）：1739-1755.
[10]	Zhang A L，Sun C，Jiang Z Q. Experimental study on the construction shape-forming process and static behaviour of a double strut cable dome［J］. Journal of Zhejiang University：Science A，2018，19（3）：225-239.
[11]	苗峰. 六杆四面体柱面网壳结构的理论分析与试验研究［D］. 杭州：浙江大学，2017.
[12]	蔺军，冯庆兴，董石麟. 大跨度环形平面肋环型空间索桁张力结构的模型试验研究［J］. 建筑结构学报，2005，26（2）：34-39.
[13]	姚云龙，董石麟，刘宏创，等. 内外双重张弦网壳结构的模型设计及静力试验［J］. 浙江大学学报（工学版），2013，47（7）：1129-1139.
[14]	郭云. 弦支穹顶结构形态分析、动力性能及静动力试验研究［D］. 天津：天津大学，2004.
[15]	王宁. 双曲抛物面网壳结构静力性能研究与模型试验［D］. 青岛：山东科技大学，2009.
[16]	郭佳民，董石麟，袁行飞. 弦支穹顶结构的模型设计与试验研究［J］. 工程力学，2011，28（7）：157-164.
[17]	张爱林，刘学春，王冬梅，等. 2008奥运会羽毛球馆新型弦支穹顶结构模型静力试验研究［J］. 建筑结构学报，2007，28（6 ）：58-67
[18]	丁洁民，孔丹丹，杨晖柱，等. 安徽大学体育馆屋盖张弦网壳结构的试验研究与静力分析［J］. 建筑结构学报，2008，29（1）：24-30.
[19]	尹德钰，李海旺，顾传霖. 三层网架模型试验研究［J］. 太原工业大学学报，1991，22（3）：19-23.
[20]	郭彦林，窦超，王永海，等. 深圳大运会体育中心体育场整体模型承载力试验研究［J］. 建筑结构学报，2010，31（4）：1-9.
[21]	赵宪忠，沈祖炎，陈以一，等. 上海东方明珠国际会议中心单层球网壳整体模型试验研究［J］. 建筑结构学报，2000，21（3）：16-22.
[22]	赵宪忠，闫伸，陈以一，等. 沈阳文化艺术中心单层折板空间网格结构整体模型试验研究［J］. 建筑结构学报，2017，38（1）：42-51.
[23]	舒赣平，梁元玮. 苏州博物馆多杆相交铸钢节点试验研究与理论分析［J］. 钢结构，2007，22（11）：1-5.
[24]	Guo Y L，Zhu B L，Zhou P，et al. Experimental and numerical investigation into the load resistance and hysteretic response of rhombic grid hyperboloid-latticed shells［J］. Engineering Structures，2017，153：700-716.
[25]	张元植，李元齐，罗金辉，等. 超大截面钢管混凝土柱分配梁构造节点下压弯构件承载试验研究［J］. 土木工程学报，2014，47（11）：45-54.
[26]	常玉珍，冯婷，程迪焱. 钢-混凝土空间组合壳体结构静力破坏试验［J］. 工业建筑，2017，47（12）：89-95.
[27]	王永泉，郭正兴，罗斌，等. 复杂铸钢节点受力性能试验研究［J］. 东南大学学报（自然科学版），2009，39（1）：47-52.
[28]	高斌斌，周安，刘向华，等. 板式铸钢节点静力性能试验研究［J］. 合肥工业大学学报（自然科学版），2012，35（9）：1248-1252.
[29]	赵宪忠，徐祥斌，闫伸，等. 空间复杂钢管节点试验研究［J］. 工程力学，2010，27（增刊2）：207-211.
[30]	焦晋峰，马霄，雷宏刚. 空间多支管复杂相贯节点静力足尺试验研究［J］. 太原理工大学学报，2015，46（3）：303-307.
[31]	杜新喜，杨浩，袁焕鑫，等. 新疆国际会展中心屋面张弦桁架铸钢节点承载性能试验［J］. 武汉大学学报（工学版），2017，50（6）：801-806.
[32]	李正良，胡浩，黄海斌，等. 钢管多支管构架柱节点承载力研究［J］. 土木工程学报，2017，50（8）：38-48.
[33]	纪晗，熊世树，黄丽婷. 大型焊接空心球节点的多轴加载有限元分析与足尺试验［J］. 工程力学，2010，27（4）：173-178.
[34]	陈帅，杨智春，李斌. 结构试验中均布载荷的气囊加载系统设计方法［J］. 工程力学，2012，29（6）：146-150.
[35]	Khong P W，Seah L K. The use of vacuum pressure in structural testing［J］. Experimental Techniques，1993，17（2）：26-27.
[36]	Zhao B，Hu J H，Chen W J，et al. An automatic system for pressure control and load simulation of inflatable membrane structure［J］. Automation in Construction，2018，90：58-66.
[37]	魏云波，刘浩，吴明超，等. 金属屋面板抗风吸力性能试验装置与试验方法［C］// 2010全国钢结构学术年会论文集. 北京：2010：962-965.
[38]	郝际平，陈东兆. 一种适用于空间结构竖向承载力试验的加载系统：从背景到应用［J］. 四川建筑科学研究，2005，31（2）：40-42.
[39]	陈东兆，郝际平. 某新型加载系统及其拉力损失机理探讨［C］// 第四届全国现代结构工程学术研讨会论文集. 宁波：2004.
[40]	陈东兆，郝际平. 一种适用于空间结构竖向承载力试验的加载系统：ZL03114635.X［P］. 2008-09-03.
[41]	陈东兆，郝际平. 后张拉预应力成形鞍形网壳竖向极限承载力试验研究［J］. 空间结构，2011，17（2）：13-19.
[42]	张志平，郭亮亮，王群清，等. 援柬埔寨体育场斜拉柔性索桁结构模型试验与工程应用［J］. 施工技术，2020，49（22）：33-38.
[43]	张柁，宋鹏飞，贺谦，等. 大变形结构强度试验滑轮组加载系统扣重技术研究［J］. 机床与液压，2022，50（22）：58-62.
[44]	高炳微，邵俊鹏，韩桂华. 电液伺服系统位置和力模糊切换控制方法［J］. 电机与控制学报，2014，18（5）：99-104.
[45]	卢林，王军政，陈彩可，等. 电液力控制系统在结构强度试验加载装置中的应用［J］. 液压与气动，2004（8）：57-59.
[46]	李大海，周阳阳，张辉，等. 多通道电液力伺服协调加载系统控制策略的研究［J］. 机床与液压，2014，42（21）：109-112.
[47]	徐兵，程敏，杨华勇. 空间结构节点全方位液压加载装置的研制［J］. 液压与气动，2014（12）：1-7.
[48]	谭晓晶，王贞，吴斌，等. 基于位移正反馈的力与位移切换控制加载方法［J］. 振动与冲击，2015，34（24）：71-75.
[49]	权龙，许小庆，李敏，等. 电液伺服位置、压力复合控制原理的仿真及试验［J］. 机械工程学报，2008，44（9）：100-105.
[50]	吴学杰，吴赟松. 多功能多通道协调数字式液压伺服控制系统［J］. 中国测试，2012，38（6）：67-70.
[51]	周惠蒙，李梦宁，王涛. 子结构试验的多自由度力-位移混合控制方法研究［J］. 振动工程学报，2020，33（1）：168-178.
[52]	孙浩，颜建春. 模型参考和重复控制在电液伺服协调加载系统中的应用研究［J］. 机床与液压，2011，39（19）：45-47.
[53]	王丽萍，张伟，罗文文. 结构实验室反力墙系统设计方法及应用［J］. 建筑结构，2019，49（5）：117-124.
[54]	王仲衡，罗斌，张旻权，等. 建筑索结构销轴耳板连接节点承载力试验研究和有限元分析［J］. 建筑结构学报，2020，41（11）：150-159.
[55]	马会环，范峰，柯嘉，等. 网架网壳结构半刚性节点试验研究［J］. 建筑结构学报，2010，31（11）：65-71.
[56]	李明方，蔡元奇，卢云祥，等. 空间网架结构钢管混凝土柱节点力学性能足尺试验及分析［J］. 土木建筑与环境工程，2013，35（6）：73-81.
[57]	俞可权，余江滔，唐波. 焊接空心球节点极限承载力的试验与有限元分析［J］. 工业建筑，2011，41（8）：85-90.
[58]	Xu B，Cheng M，Yang H Y，et al. An automatic three-dimensional loading apparatus for static tests of truss joints［J］. Automation in Construction，2014，48：11-17.
[59]	庞岩峰，赵阳，董石麟. 杭州火车东站站房钢管相贯节点试验研究与有限元分析［J］. 建筑结构，2013，43（7）：82-87.
[60]	程晓波，陈福，陈以一，等. 结构试验全方位通用加载系统研制与应用［J］. 建筑钢结构进展，2014，16（2）：49-57.
[61]	Zhao Q B，Zhou H M，Chen P C，et al. Review of large-scale multi-axial loading structural test equipment［J］. Earthquake Engineering and Resilience，2026，5（1）：5-20.
[62]	郝际平，黄育琪，孙晓岭，等. 基于EtherCAT总线的空间结构点阵自动同步加载系统研发［J］. 土木工程学报，2024，57（1）：10-25.
[63]	郝际平，薛强，孙晓岭，等. 新型空间结构试验自动加载系统研发及应用［M］. 北京：中国建筑工业出版社，2023.
[64]	闫鹏飞，李存良，刘博东，等. 西安国际足球中心索网结构缩尺模型静载试验研究［J］. 建筑钢结构进展，2024，26（10）：74-87.
[65]	方佳伟，李存良，袁鑫，等. 大开洞马鞍形正交索网结构力学性能试验研究［J］. 工业建筑，2025，55（10）：171-183.
[66]	Seifi H，Javan A R，Lin X，et al. An innovative and inexpensive experimental setup for testing connections in gridshell structures［J］. Engineering Structures，2020，207：110257.
[67]	Chen W J，Su D，Gu W T，et al. A full-scale test system featuring a modular reaction frame for shield tunnel linings：design，mechanical performance validation，and experimental application［J］. Tunnelling and Underground Space Technology，2026，177：107979.
[68]	陈湘生，陈伟杰，李荣康，等. 盾构隧道足尺试验装配式加载平台的设计与应用［J］. 现代隧道技术，2024，61（5）：1-9.