浅谈我国空间钢结构的现状及发展

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1、浅谈我国空间钢结构的现状及发展摘要目前空间结构向着轻量、大跨的方向发展,这种发展趋势要求必须降低结构自重,而降低结构自重的途径一方面是研制运用轻质高强的新型建筑材料,另一方面是研究开发合理的结构形式。结构受拉部位采用膜材或钢索,受压部分采用钢或铝合金构件,这样膜、索、杆结合使用,形成杂交结构,可望实现理想的轻量大跨结构。关键词空间结构螺栓板接点螺栓球接点载荷架一我国空间结构的现状空间结构是指结构的形态呈三维状态,在荷载作用下具有三维受力特性并呈空间工作的结构。在实际的三维世界中，任何结构物本质上都是空间性质的，但是出于简化设

2、计和建造目的，以及之前设计计算能力的限制,人们在很多情况下把它们分解成一片片平面结构来进行构造和计算。随着人们生活水平的不断提高,工业生产、文化、体育等事业的不断进步,社会对空间结构特别是大跨度高性能空间结构的需求也迅速的增长着。目前空间结构向着轻量、大跨的方向发展,这种发展趋势要求必须降低结构自重,而降低结构自重的途径一方面是研制运用轻质高强的新型建筑材料,另一方面是研究开发合理的结构形式。结构受拉部位采用膜材或钢索,受压部分采用钢或铝合金构件,这样膜、索、杆结合使用,形成杂交结构,可望实现理想的轻量大跨结构。张拉整体结构

3、和膜结构是降低结构自重的较理想的结构体系,可跨越很大的跨度。这两种结构美国和日本发展最快,建造了很多大型工程。另外适应全天候气候条件的开合结构、施工便捷的折叠结构,以及外观华丽玻璃结构等也都有属于现代空间结构新发展的课题。近几十年来，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，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。1975年建成的美国新奥尔良“超级穹顶”，直径207m，在很长一段时期内被认为是世界上最大的球面网壳，而1993年建成的日本福冈体育馆直径为2

4、22m，跨度超越了它，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。日本名古屋穹顶是当前世界上跨度最大的单层网壳。该体育馆整个圆形建筑的直径为229.6m,支承在看台框架柱顶的屋盖直径则有187.2m,采用以钢管构成的三向网格。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135m，它是为1988年冬季奥运会修建的，外形极为美观。70年代以来，由于结构使用织物材料的改进，膜结构或索-膜结构获得了发

5、展，美国建造了许多规模很大的气承式索-膜结构，而日本的气承式索-膜结构穹顶开始于东京的后乐园球场。这个直径204m的气承式空气膜结构以其最先进的自动控制技术来维持屋盖的安全。美国盖格尔总结了气承式空气膜结构的经验教训，在已故著名结构专家富勒创始的“张拉整体”体系这一概念的基础上，首先提出了以索、膜与压杆组成的“索穹顶”设计，荷载从中心受拉环通过一系列幅射状脊索、受拉环索与斜拉索，传到周围的受压圈梁上。这种结构成功地被用在1986年韩国汉城奥运会的体操馆与击剑馆上，其直径分别为120m与93m。其后索穹顶得到了不断地创新与发展

6、，台湾桃园体育馆（直径136m）以及佛罗里达的太阳海岸穹顶（直径210m）等工程都采用了索穹顶。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，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，因此近二十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。与国际先进水平相比，我国大跨空间结构的发展虽仍存在一定差距，但已经在一步步的迎头赶上。尤其

7、是2008年奥运会的举办，为我国空间结构的发展带来了巨大的挑战与机遇，在这一动力的推动下，奥运会场馆及辅助设施的建设汇集了全国甚至全世界的智慧，是我国在空间结构的设计与建造上有了巨大的飞跃。　　北京市东南部唯一的一座奥运场馆－北京工业大学体育馆，创造了世界建筑史上的一个纪录——世界上跨度最大的预应力弦支穹顶结构，最大跨度达93米。这种结构的上部是一个球冠顶面的单层网壳，由5道环向钢索和每环56根径向钢拉杆在空中编织而成，93米的大跨度，仅靠单层网壳难以支撑，所以下面使用了高强度的钢索进行张拉，将网壳支撑起来。这座刚柔并济的场

8、馆，完全依靠中国人自主创新建造而成。早在“好运北京”2007国际羽毛球邀请赛上，北京工业大学体育馆就赢得了广泛赞誉。空间结构，特别是大跨空间结构的普及，使作为其重要组成部分的节点越发的收到人们的重视与关注。空间结构的发展离不开空间结构节点的发展，节点的受力特性，构造与制作，安装方式直接决定