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为诊断大跨度空间结构的损伤，提出了三阶段损伤诊断方法，第一阶段确定可能损伤区域，第二阶段确定可能损伤单元，第三阶段确定可能损伤单元的损伤程度．提出了一种基于柔度矩阵差的损伤指标FDI，用于判定可能损伤区域；采用损伤定位向量法确定可能损伤单元；采用二阶特征灵敏度分析确定损伤程度．以国家体育场钢屋盖结构为算例，以罕遇地震作用下弹塑性时程分析结果为模拟损伤依据，完成了三种损伤模式的损伤诊断数值模拟分析．结果表明，三阶段损伤诊断法能有效诊断大跨空间结构的损伤．