大跨空间结构的发展--回顾与展望
超大跨度空间钢结构设计的发展趋势及现状

超大跨度空间钢结构设计的发展趋势及现状袁斌【期刊名称】《《建材与装饰》》【年(卷),期】2019(000)033【总页数】2页(P101-102)【关键词】超大跨度空间结构【作者】袁斌【作者单位】云南省设计院集团有限公司云南昆明 650000【正文语种】中文【中图分类】TU393.30 引言超大跨度空间结构的设计能力是综合衡量一个国家建筑与制造科学技术水平的重要标准。
随着社会的飞速发展,我们对空间结构的使用提出的更大需求就是不断增大结构的跨度,向超大跨度结构发展。
似乎“超大跨度时代”已悄然来临。
在世界范围内,超大跨度空间结构技术的研究开发和工程应用,特别是新型超大跨度结构的三维空间结构体系,引起了人们的极大关注。
近年来,中国大跨度空间结构的技术水平超速发展,但与欧美国家相比仍存较大差距,最大表现在于缺乏结构创新与建筑理念的有机结合。
1 超大跨度空间钢结构是结构设计最有力的表现舞台[2]林同彦先生在他的《结构的概念与体系》一书中指出,判断结构系统优缺点的标准是:是否要充分发挥材料的强度;是否妥善处理基础反应;建筑结构是否安全和经济;结构跨度是否足够大,建筑空间与结构空间能否协调一致;建筑与结构体系的艺术价值如何结合[4]。
细细体味我们发现这几个方面是根据建筑的三个要素(适用性,坚定性和美感)准确地总结出来的。
随着建筑技术的发展,这些原则仍然具有相当普遍的适用性。
钢材是一种均质的高强度建筑材料,具有优异的可塑性、超高的韧性和优异的可焊性;同时,钢结构构件可高度工业化,可在工厂批量预制现场快速组装,施工精度高,质量稳定,施工周期短,能较快发挥投资的经济效益。
同时钢结构构件易于运输,易于在偏远地区和恶劣的环境条件下使用;钢结构施工也可根据需要灵活改造,扩建和拆除,是一种可持续发展和可重复利用的绿色建筑材料。
由于其优越的性能,钢结构在近百年来得到了充分发展和大量应用。
在各种大跨度结构设计系统中,它几乎总是不可或缺的主角。
大跨度建筑

大跨度建筑的结构选型的发展与展望建筑的三个最基本要素包括强度、适用和美观。
适用是指该建筑的实用功能,即建筑可提供的空间要满足建筑的使用要求,这是建筑最基本的特性;美观是建筑物能使那些接触它的人产生一种美学享受,这种效果可能是由一种或多种原因产生,其中也包括了建筑形成的象征意义,形状、花纹和色彩的美学特征;强度是建筑的最基本特征,它关系到建筑物保存的完整性和作为一个物体在自然界的生存能力,满足“强度”所需要的建筑物部分是结构,结构是建筑物的基础,没有结构就没有建筑物,也不存在适用,更不可能有美观。
大跨空间结构是目前发展最快的结构类型。
为了满足社会生活和居住的需要,人们需要更大的覆盖空间,如大型的集会场、体育馆、飞机库等、跨度要求很大,达几百米或者更大,这是就需要大跨度结构。
大跨度建筑通常指跨度在30米以上的建筑。
大跨度建筑及作为其核心的空间结构技术的发展状况是代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。
而大跨度结构的表现形式是多种多样的。
对于建筑师及工程师们而言,大跨度建筑提供了一种既方便又经济的覆盖大面积空间的方法,尤其在大跨度建筑中,结构选型是制约建筑空间形式的造型的重要因素。
大跨空间结构的类型和形式十分丰富多彩,习惯上分为如下这些类型:钢架、桁架结构、拱结构、壳体结构、折板结构、网架结构、网壳结构、悬索结构、张弦梁结构和索-膜结构。
定义:大跨度建筑通常是指跨度在30米以上的建筑,主要用于民用建筑的影剧院、体育场馆、展览馆、大会堂、航空港以及其他大型公共建筑。
在工业建筑中则主要用于飞机装配车间、飞机库和其他大跨度厂房。
历史沿革:大跨度建筑在古代罗马已经出现,如公元120~124年建成的罗马万神庙,呈圆形平面,穹顶直径达43.3m,用天然混凝土浇筑而成,是罗马穹顶技术的光辉典范。
在万神庙之前,罗马最大的穹顶是公元1世纪阿维奴斯地方的一所浴场的穹顶,直径大约38m。
然而大跨度建筑真正得到迅速发展还是在19世纪后半叶以后,特别是第二次世界大战后的最近几十年中。
大跨度空间结构

摘要:随着技术的发展,大跨度空间结构越来越多的在各领域运用,本文先对大跨度空间结构的起源与历史进行介绍,再对空间结构委员会成立三十年来在空间结构领域作了介绍,重点系统论述了三十年来各时期大跨度空间结构发展与应用情况。
全面阐述了我国大跨度空间结构近期发展的特点,包括在各类公共建筑中的应用情况、空间结构体系的发展与技术进步。
关键词:发展历程,我国进展1.简介:横向跨越60米以上空间的各类结构可称为大跨度空间结构。
常用的大跨度空间结构形式包括折板结构、壳体结构、网架结构、悬索结构、充气结构、篷帐张力结构等。
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,空间结构已经成为衡量一个国家建筑技术水平高低的标志之一。
2.大跨度发展历程:实际上,人类很早以前就认识到穹隆具有用最小的表面封闭最大的空间的优点。
效仿洞穴穹顶,人们建造了许多砖石穹顶,如我国东汉时期河南洛阳的地下砖砌墓穴,公元前1185年古希腊迈西尼国王墓等。
古罗马最著名的穹顶是万神殿,也是建筑史上最早、最大跨度的拱建筑。
被誉为展现穹力的杰作。
然而,在尚无力学与结构理论以前,凭借已有的经验与大胆探索来建造房屋,难免发生事故。
公元537年东罗马帝国建造的圣索亚教堂,还有公元1612年建造的罗马圣彼得教堂都出现多较严重问题。
1742年罗马教皇下令检查圣彼得教堂问题原因,三位科学家经过认真调研和计算分析后,作出了解决方案。
这工程实例表明工程结构经验时代的结束和科学时期的到来。
工程结构的发展推动了理论研究的进步,理论成果的指导完善了工程实践,这是建筑结构科学得以不断进步的历史规律。
19世纪的工业革命促使科学技术飞快进步。
生铁材料出现以后引起了建筑结构革命性的变化。
1787年英国出现机扎熟铁条,1831年英国有出现机扎出角铁,1845年法国人碾压出熟铁工字梁。
水平长悬臂和大跨度结构概念_概述说明以及解释

水平长悬臂和大跨度结构概念概述说明以及解释1. 引言1.1 概述水平长悬臂和大跨度结构是现代建筑工程中的一种重要设计概念。
这些结构以其宽阔的跨度和极富创意的设计,成为建筑界一个引人注目的焦点。
它们代表了工程技术和建筑设计的最新进展,往往可以实现超出传统建筑限制范围的巨大空间。
1.2 文章结构本文将对水平长悬臂和大跨度结构进行全面而深入地探讨。
首先,我们将介绍这两个概念的定义与特点,帮助读者更好地理解它们在建筑领域中的重要性。
接下来,我们将探讨应用领域,包括这些结构在桥梁、体育馆、舞台等方面的广泛使用。
然后,我们将深入研究设计原则和考虑因素,以揭示成功实施这些结构所需的关键因素。
1.3 目的本文旨在通过案例分析和解释,探索水平长悬臂和大跨度结构背后所带来的挑战及解决方案,并展望未来在此领域的发展前景。
通过对这一主题进行研究,我们希望能够为建筑工程师、设计师和学者提供有价值的见解,以推动建筑技术的不断创新和进步。
2. 水平长悬臂和大跨度结构概念:2.1 定义与特点:水平长悬臂和大跨度结构是指具有较长支撑悬挑长度和横跨距离的建筑或桥梁结构。
其特点包括以下几个方面:- 长悬臂:该结构以一个或多个支点为基础,向外延伸较远的水平投影部分,形成具有较大挑出长度的结构。
- 大跨度:该结构的主要承载部分在空间中具有较大的跨越范围,通常用于越过河流、峡谷、道路或其他障碍物。
2.2 应用领域:水平长悬臂和大跨度结构广泛应用于各个领域,包括以下方面:- 建筑领域:用于设计和建造高楼、展览馆、体育场馆等建筑物,以提供更宽敞的内部空间。
- 桥梁工程:用于设计和建造桥梁,以实现较远的路线连接,并克服自然或人为障碍。
- 航空航天领域:用于设计和制造飞机、卫星和天线等空中设施,以支持载荷并保持结构稳定性。
- 能源工程:用于设计和建造输电塔、风力发电机塔和太阳能发电场等,以提供可靠的能源供应。
2.3 设计原则和考虑因素:在设计水平长悬臂和大跨度结构时,需要考虑以下原则和因素:- 结构强度与稳定性:确保结构足够强大,并能通过适当的支撑系统来分散载荷,以防止倒塌或失稳。
大跨空间结构的发展回顾与展望一

大跨空间结构的发展回顾与展望随着现代建筑技术的快速发展,大跨空间结构在建筑领域中越来越受到重视。
本文将对大跨空间结构的发展历程进行回顾,并展望大跨空间结构技术的未来发展趋势。
大跨空间结构发展历程大跨空间结构是指跨度大于100米的建筑结构,为了实现结构的稳定性和安全性,需要使用大量的材料和精确的设计计算。
以下是大跨空间结构发展历程的主要里程碑:1958年:斯托兹夫特球场斯托兹夫特球场是世界上首个大跨空间结构建筑,由英国建筑师费雷德里克·斯托兹夫特设计,跨度为130米。
该建筑采用了钢筋混凝土预制桁架结构,是具有里程碑意义的建筑。
1967年:蒙特利尔展览馆蒙特利尔展览馆是由加拿大建筑师摩西·萨弗迪设计,跨度为150米,是世界上第二个大跨空间结构建筑。
展览馆采用了以钢结构为主体的覆盖结构,建筑风格独特。
1988年:阿拉伯联合酋长国塔伯垃岛酒店阿拉伯联合酋长国塔伯垃岛酒店是由英国建筑师汤姆·怀特设计,采用了跨度为210米的钢桁架结构,是当时世界上最大的空间结构之一。
这个建筑的设计和施工经验为大跨空间结构的应用提供了重要借鉴。
1995年:东京巨蛋东京巨蛋是由日本建筑师伊东丰雄设计,跨度为308米,高度为50米,以球形为基础结构,并采用了36个钢桁架结合的构造。
成为当时最大的室内运动场,是当时世界上最有代表性的空间结构之一。
大跨空间结构技术发展趋势大跨空间结构在建筑领域中发挥着越来越重要的作用,随着现代技术的发展,大跨空间结构技术也在不断发展和创新。
以下是大跨空间结构技术未来的发展趋势:玻璃纤维增强聚合物(FRP)的应用与金属材料相比,玻璃纤维增强聚合物(FRP)材料具有轻量、耐腐蚀、柔韧性好、易于加工成型等优点。
在大跨空间结构设计建造中,FRP作为一种高强度轻质材料,可以降低建筑物的自重,改善结构性能,提高建筑物的耐久性和可持续性。
多功能性设计大跨空间建筑的设计不仅是要满足建筑功能需求,还需要在建筑结构设计中兼顾环境保护、可持续性设计、经济实用性等方面。
空间结构的发展现状与展望

空间结构的发展现状与展望近年来,空间结构的发展受到了世界各国的广泛关注,它不仅是建筑学和土木工程领域重要的环境构筑要素,而且也为其他领域提供了创新和发展活动的资源和空间。
本文从空间结构的发展现状和展望方面进行分析:一、空间结构发展现状1. 弹性空间结构的发展:许多空间结构的设计采用了弹性结构的原理,既保证了结构的稳定性和耐久性,又可以减小结构的负荷,特别是在低层建筑和空中结构的设计中,这种结构设计方式十分重要。
2. 多功能复合结构的发展:近年来特别普及了多功能复合结构,它不仅具有空间结构传统结构完成不能完成的多种空间功能,而且可以添加有机支持体系,根据使用要求和结构性质制定和加强空间结构,使空间结构更稳定,更美观,更实用。
3. 高净重材料的发展:由于高净重材料拥有传统材料所不能比拟的高强度和高模量,它的使用可以将空间结构设计的工程量和成本降低,且使结构变得更为灵活,在具有低重量、高强度的空间结构设计方案时,它的使用是十分必要的。
二、空间结构展望1. 临时结构的展望:随着大型活动日益增多,临时结构系统对现场环境搭建将产生越来越大影响,未来发展将受到越来越多国家的关注,并有望能够应用更多科技和技术手段。
2. 高层空间结构的展望:随着建筑技术的发展,特别是大型建筑的发展,特别是摩天大楼的发展,将进一步推动高层空间结构的发展,空间结构构筑对实现大规模多空间功能将产生日益重要的作用。
3. 可持续发展的展望:未来可持续发展将成为重要的发展趋势,可持续发展的空间结构将不断提出更加环保绿色的设计理念,比如可循环资源的使用,节能降耗技术的使用以及智能化自动功能的引入等。
总而言之,空间结构的发展现状与展望无疑将带来巨大的变化,将有助于更多空间功能的实现,建筑设计的创新,环境的维护以及可持续发展的实现。
中国大跨度高速铁路桥梁技术的发展与前景

一、概述中国幅员辽阔、人口众多,铁路在国家交通运输体系中一直占主导地位。
20世纪,中国新建铁路桥梁设计运行速度一直不超过160km·h–1,1998年开工建设的秦沈客运专线基础设施的最高设计运行速度提高到250km·h–1,这是中国建设更高速度铁路的第一次尝试。
21世纪初,以京沪高铁和武广客运专线开工建设为标志,中国开始了大规模的高速铁路建设,最高设计速度达到350km·h–1。
到2016年年底,高铁通车里程达22 000km。
桥梁是高速铁路的重要组成部分。
中国已建成的22 000km高速铁路中,桥梁总长度超过50%,其中京沪高速铁路桥梁长度更是达到线路全长的85%以上,这些桥梁中大多采用跨度32m的预应力混凝土简支箱梁。
同时,中国地理和气候具有多样性,西部有干燥高原、巍巍高山、深大峡谷、湍急河流;东南部濒临大海,河流宽阔。
要跨越宽阔水域和高山峡谷还必须建设大跨度桥梁。
截至目前,中国已建成和在建的跨度超过200m的大跨度高铁桥梁已达60余座,其中跨度超过1000m的2座,超过500m的约10座。
表1列举了有代表性的中国高速铁路大跨度桥梁。
表1 中国部分大跨度高铁桥梁主要参数表桥梁通行高速铁路的先决条件是要保证高铁列车在桥梁上运行时的安全性和舒适性,必须建立高速列车-桥梁耦合动力分析模型,综合考虑桥梁结构、运行车辆、轨道等因素,对桥梁结构进行动力设计和评价。
从桥梁结构的角度来讲,核心是要求桥梁具有更好的刚度,以获得更好的轨道平顺性(见表2)。
表2 轨道平顺性要求比较表为实现高速列车在桥梁上运行的需求,必须对结构、材料、建造施工技术等开展系统研究。
二、多功能合建桥梁技术桥位也是一种资源。
长江是中国的黄金水道,航运业发达,岸线资源十分宝贵。
既要考虑建设桥梁对环境、岸线和长江通航的影响,又要满足不断增长的铁路、公路和其他交通方式过江需求,将公路、铁路、市政道路和城市轨道交通等建设在同一座桥梁上,是工程师的最好选择。
仿生学在大跨空间结构的应用与前景

仿生学在大跨空间结构的应用与前景仿生学是研究生物体,特别是动植物在漫长的进化过程中,由于适应环境的需要所具有的形态、生理和行为特征的学科。
仿生学通过研究生物体的结构、材料和工作原理,将这些特征应用到工程领域,以获得更加优秀的设计和创新。
在大跨空间结构的应用上,仿生学有着巨大的潜力和前景。
大跨空间结构是指跨度超过一定范围的建筑和其他工程结构,例如桥梁、航天器、大型建筑物等。
传统的大跨空间结构设计往往依赖于传统的工程原理和设计方法,然而这些方法在面对复杂的工程问题和要求时往往显得有限。
仿生学的应用可以为大跨空间结构的设计和建造提供新的思路和解决方案。
首先,仿生学在大跨空间结构的材料选择方面具有独特的优势。
仿生学通过研究生物体的材料特性和结构组织,可以从中获取灵感并开发出新的材料。
例如,蜘蛛丝是一种材料具有出色的拉伸强度和韧性,可以应用于大跨空间结构中进行增强和加固。
此外,仿生学还可以研究其他生物材料,如贝壳、树木等,以寻找更加适合大跨空间结构的材料,并进一步改进和应用。
其次,仿生学在大跨空间结构的结构形态设计方面具有独特的优势。
生物体的结构形态经过亿万年的进化,已经形成了高效和优化的结构形态。
仿生学通过研究生物体的结构形态,并将其应用于大跨空间结构的设计中,可以提高结构的稳定性和承载能力。
例如,蜘蛛网的结构形态可以应用于大型网架结构的设计中,具有轻质、高强度和均匀分布荷载的特点。
此外,其他生物形态如鸟类的骨骼结构、植物的分支结构等也可以为大跨空间结构的设计提供启示。
再次,仿生学在大跨空间结构的动力学性能设计方面具有独特的优势。
生物体往往具有出色的动力学性能,可以适应复杂的运动和变形情况。
仿生学可以通过研究生物体的运动和变形原理,并将其应用于大跨空间结构的设计中,提高结构的动力学性能。
例如,仿生风能发电装置可以模仿鸟类的翅膀运动原理,通过变形来适应风力的变化,提高发电效率。
此外,仿生学还可以研究生物体的稳定性和控制原理,以实现大跨空间结构的自适应和自稳定。
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大跨空间结构的发展--回顾与展望 摘要大跨空间结构是目前发展最快的结构类型。
大跨度建筑及作为其核心的空间结构技术的发展状况是代表一个国 家建筑科技水平的重要标志之一。
本文就空间网格结构和张力结构两大类介绍了国内外但主要是国外 空间结构的发展现状和前景。
对这一领域几个重要理论问题,包括空间结构的形态分析理论、大跨 柔性属盖的动力风效应、网壳结构的稳定性和抗震性能等问题的研究提出 了看法。
一、概述 在这实际的三维世界里,任何结构物本质上都是空间性质的,只不过出于简化设计和建造的目的,人们在许多场合 把它们分解成一片片平面结构来进行构造和计算。
与此同时,无法进行简单分解的真正意义上的空间体系也始终没有停 止其自身的发展,而且日益显示出一般平面结构无法比拟的丰富多彩和创 造潜力,体现出大自然的美丽和神奇。
空间结构的卓越工作性能不仅仅表现在三维受力,而且还由于它们通 过合理的曲面形体来有效抵抗外荷载的作用。
当跨度增大时,空间结构就愈能显示出它们优异的技术经济性能。
事实上,当跨度达到一定程度后,一般平面结构往往已难于成为合理 的选择。
从国内外工程实践来看,大跨度建筑多数采用各种形式的空间结构体 系。
近二十余年来,各种类型的大跨空间结构在美、日、欧等发达国家发 展很快。
建筑物的跨度和规模越来越大,目前,尺度达 150 以上的超大规模建 筑已非个别;结构形式丰富多彩,采用了许多新材料和新技术,发展了许 多新的空间结构形式。
例如 1975 年建成的美国新奥尔良超级穹顶, 直径 207, 长期被认为是 世界上最大的球面网壳;现在这一地位已被 1993 年建成夏径为 222 的日 本福冈体育馆所取代,但后者更著名的特点是它的可开合性它的球形屋盖 由三块可旋转的扇形网壳组成,扇形沿圆周导轨移动,体育馆即可呈全封 闭、开启 1/3 或开启 2/3 等不同状态。
1983 年建成的加拿大卡尔加里体育馆采用双曲抛物面索网屋盖, 其圆 形平面直径 135,它是为 1988 年冬季奥运会修建的,外形极为美观,迄今 仍是世界上最大的索网结构。
70 年代以来,由于结构使用织物材料的改进,膜结构或索-膜结构用 索加强的膜结构获得了发展, 美国建造了许多规模很大的气承式索-膜结构; 1988 年东京建成的后乐园棒球馆,也采用这种结构技术尤为先进,其近似 圆形平面的直径为 204; 美国亚特兰大为 1996 年奥运会修建的佐治亚穹顶,1992 年建成采用新颖的整体张拉式索一膜结构, 其准椭圆形平面的轮廓尺 寸达 192241。
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。
由于经济和文化发展的需要,人们还在不断追求覆盖更大的空间,例 如有人设想将整个街区、整个广场、甚至整个山谷覆盖起来形成一个可人 工控制气候的人聚环境或休闲环境;为了发掘和保护古代陵墓和重要古迹, 也有人设想采用超大跨度结构物将其覆盖起来形成封闭的环境。
目前某些发达国家正在进行尺度为 300 以上的超大跨度空间结构的设 计方案探讨。
可以这样说,大跨空间结构是最近三十多年来发展最快的结构形式。
国际《空间结构》杂志主编马考夫斯基说在 60 年代空间结构还被认 为是一种兴趣但仍属陌生的非传统结构,然而今天已被全世界广泛接受。
从今天来看,大跨度和超大跨度建筑物及作为其核心的空间结构技术 的发展状况已成为代表一个国家建筑科技水平的重要标志之一。
世界各国为大跨度空间结构的发展投入了大量的研究经费。
例如,早在 20 年前美国土木工程学会曾组织了为期 10 年的空间结构 研究计划,投入经费 1550 万美元。
同一时期,西德由斯图加特大学主持组织了一个大跨度空间结构综合研究计划,每年研究经费 100 万马克以上。
这些研究工作为各国大跨度建筑的蓬勃发展奠定了坚实的理论基础 和技术条件。
国际壳体和空间结构学会每年定期举行年会和各种学术交流活动,是 目前最受欢迎的著名学术团体之一。
我国大跨度空间结构的基础原来比较薄弱,但随着国家经济实力的增 强和社会发展的需要,近十余年来也取得了比较迅猛的发展。
工程实践的数量较多,空间结构的类型和形式逐渐趋向多样化,相应 的理论研究和设计技术也逐步完善。
以北京亚运会 1990、哈尔滨冬季亚运会 1996、上海八运会 1997 的许 多体育建筑为代表的一系列大跨空间结构——作为我国建筑科技进步的某 种象征在国内外都取得了一定影响。
种种迹象说明,我国虽然尚是一个发展中国家,但由于国大人多,随 着国力的不断增强,要建造更多更大的体育、休闲、展览、航空港、机库 等大空间和超大空间建筑物的需求十分旺盛,而且这种需求量在一定程度 上可能超过许多发达国家。
这是我国空间结构领域面临的巨大机遇。
但与国际先进水平相比,我国大跨空间结构的发展仍存在一定差距。
主要表现在结构形式还比较拘谨,较少大胆创新之作,说明新颖的建筑构思与先进的结构创造之间尚缺乏理想的有机结合,尤其是 150 以上的 超大跨度空间结构的工程实践还比较少;结构类型相对地集中于网架和网 壳结构,悬索结构用得比较少,而一些有巨大前景的新颖结构形式如膜结 构和索-膜结构、 整体张拉结构、 可开合结构等在国外已有不少成功的工程 实践,在我国则还处于空白或艰难起步阶段。
情况看来是,我国空间结构的发展经过十余年来在较为平坦的草原上 的驰骋之后,似乎遇上了一个需要努力跃上的新台阶。
这一新台阶包含材料和生产条件等技术问题,也包含尚未很好解决的 一些理论问题。
为促进我国空间结构进一步的更 高层次的发展,有待科技工作者和企业家努力创造条件,以求得这些 技术问题和理论问题较快较好地解决。
大跨空间结构的类型和形式十分丰富多彩,习惯上分为如下这些类型 钢筋混凝土薄壳结构;平板网架结构;网壳结构;悬索结构;膜结构和索 -膜结构;近年来国外用的较多的索穹顶实际上也是一种特殊形式的索- 膜结构;混合结构,通常是柔性构件和刚性构件的联合应用。
在上述各种空间结构类型中,钢筋混凝土薄壁结构在 50 年代后期及 60 年代前期在我国有所发展, 当时建造过一些中等跨度的球面壳、 柱面壳、 双曲扁壳和扭壳,在理论研究方面还投入过许多力量,制定了相应的设计 规程。
但这种结构类型日前应用较少,主要原因可能是施工比较费时费事。
平板网架和网壳结构,还包括一些未能单独归类的特殊形式,如折板 式网架结构、多平面型网架结构、多层多跨框架式网架结构等,总起来可 称为空间网格结构。
这类结构在我国发展很快,且持续不衰。
悬索结构、 膜结构和索-膜结构等柔性体系均以张力来抵抗外荷载的作 用,可总称为张力结构。
这类结构富有发展前景。
下面按这两个大类简要介绍我国空间结构的发展状况。
二、空间网格结构 网壳结构的出现早于平板网架结构。
在国外,传统的肋环型穹顶已有一百多年历史,而第一个平板网架是 1940 年在德国建造的采用体系。
中国第一批具有现代意义的网壳是在 50 和 60 年代建造的,但数量不 多。
当时柱面网壳大多采用菱形联方网格体系, 1956 年建成的天津体育馆 钢网壳跨度 52 和 961 年同济大学建成的钢筋混凝土网壳跨度 40 可作为典 型代表。
球面网壳则主要采用助环型体系, 1954 年建成的重庆人民礼堂半球形 穹顶跨度 4632 和 1967 年建成的郑州体育馆圆形钢屋盖跨度 64 习能是仅 有的两个规模较大的球面网壳。
自此以后直到 80 年代初期, 网壳结构在我国没有得到进一步的发展。
相对而言自第一个平板网架上海师范学院球类房,315405 于 1964 年 建成以来,网架结构一直保持较好发展势头。
1967 年建成的首都体育馆采用斜放正交网架,其矩形平面尺寸为 99112,厚 6,采用型钢构件,高强螺栓连接,用钢指标 65 每平米 1 每平 米≈98。
1973 年建成的上海万人体育馆采用圆形平面的三向网架净架 110,厚 6,采用圆钢管构件和焊接空心球结点,用钢指标 47 每平米。
当时平板网架在国内还是全新的结构形式,这两个网架规模都比较大, 即使从今天来看仍然具有代表性,因而对工程界产生了很大影响。
在当时体育馆建设需求的激励下,国内各高校、研究机构和设计部门 对这种新结构投入了许多力量,专业的制作和安装企业也逐渐成长,为这 种结构的进一步发展打下了较坚实的基础。
改革开放以来的十多年里是我国空间结构快速发展的黄金时期而平 板网架结构就自然地处于捷足先登的优先地位。
甚至 80 年代后期北京为迎接 1990 年亚运会兴建的一批体育建筑中, 多数仍采用平板网架结构。
在这一时期,网架结构的设计已普遍采用计算机,生产技术也获得很 大进步,开始广泛采用装配式的螺栓球结点,大大加快了网架的安装。
但事物总是存在两个方面。
在平板网架结构一枝独秀地加快发展的同时,随着经济和文化建设需 求的扩大和人们对建筑欣赏品位的提高,在设计日益增多的各式各样大跨 度建筑时,设计者越来越感觉到结构形式的选择余地有限,无法满足日益 发展的对建筑功能和建筑造型多样化的要求。
这种现实需求对网壳结构、悬索结构等多种空间结构形式的发展起了 良好的刺激作用。
由于网壳结构与网架结构的生产条件相同,国内已具备现成的基础, 因而从 80 年代后半期起, 当相应的理论储备和设计软件等条件初步完备, 网壳结构就开始了在新的条件下的快速发展。
建造数量逐年增加,各种形式的网壳,包括球面网壳、柱面网壳、鞍 形网壳或扭网壳、双曲扁网壳和各种异形网壳,以及上述各种网壳的组合 形式均得到了应用;还开发了预应力网受、斜拉网壳用斜拉索加强网壳等 新的结构体系。
近几年来建造了一些规模相当宏大的网壳结构。
例如 1994 年建成的天津体育馆采用肋环斜杆型型双层球面网壳,其 圆形平面净跨 108,周边伸出 135,网壳厚度 3,采用圆钢管构件和焊接空 心球结点,用钢指标 55 每平米。
1995 年建成的黑龙江省速滑馆用以覆盖 400 速滑跑道, 其巨大的双层 网壳结构由中央柱面壳部分和两端半球壳部分组成,轮廓尺寸 8621912, 覆盖面积达 15000 平米,网壳厚度 21,采用圆钢管构件和螺栓球结点,用 钢指标 50 每平米。
1997 年刚建成的长春万人体育馆平面呈桃核形, 由肋环型球面网壳切去中央条形部分再拼合而成,体型巨大,如果将外伸支腿计算在内,轮廓 尺寸达 1461917,网壳厚度 28,其桁架式网片的上、下弦和腹杆一律采用 方矩形钢管,焊接连接,是我国第一个方钢管网壳。
这一网壳结构的设计方案是由国外提出的,施工图设计和制作安装由 国内完成。
在网壳结构的应用日益扩大的同时,平板网架结构并未停止其自身的 发展。